Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Störung durch SMPS, Netzfilter unwirksam


von Holger L. (symetron)


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Hallo

Ich hatte schon lange mit Störungen bei Messungen mit den Osci zu 
kämpfen. Ein Screenshot als Eindruck ist angehängt. Frequenz 60 kHz, 
Amplitude fast 100 mV.

Mehr aus Zufall habe ich jetzt den Störer gefunden. Ein Schaltnetzteil 
für einen China-Class-D-Amp von S.M.S.L. Hängt drei Steckdosenleisten 
weiter im gleichen Stockwerk. Nehme ich es raus, ist alles gut.

Ich so: Baue ich mir halt einen Netzfilter, an dem dann Osci und 
Labornetzteil hängen. Dann habe ich nie wieder solche Sorgen.

Schaltplan ist angehängt.

Nur: Das Teil ist absolut wirkungslos.

In der Simu und auch im Versuch mit einem Funktionsgenerator werden 
Spikes, Sinus, Rechtecke und Sägezähne ziemlich kompromisslos 
glattgebügelt.

In der Realität passiert exakt nischt... Und das verstehe ich nicht.

Was habe ich dieses mal wieder übersehen...?

von Klaus S. (kseege)


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Holger L. schrieb:
> Was habe ich dieses mal wieder übersehen...?

Laß mich raten:
Die Störungen kommen durch die Luft und nicht durch die Leitung?

Gruß Klaus (der soundsovielte)

von Rüdiger B. (rbruns)


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Grundsätzlich zuerst den Störer filtern.

von Holger L. (symetron)


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Wäre eigentlich naheliegend.

Kann ich mich dem messtechnisch irgendwie nähern?

von Klaus S. (kseege)


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Holger L. schrieb:
> Kann ich mich dem messtechnisch irgendwie nähern?

Schaltnetzteil samt Steckdosenleiste in einer Blechkiste für 
Weihnachtsplätzchen versenken. Mumetall-Folie wäre besser, ist aber 
teurer.

Just my 2 cents

von Holger L. (symetron)


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oder wechseln und entsorgen...

von Wolfgang (Gast)


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Holger L. schrieb:
> Frequenz 60 kHz, Amplitude fast 100 mV.

60kHz ist die Periodendauer, nicht die Frequenz deiner Störungen. Guck 
dir mal so einen Schwingvorgang mit vernünftiger Zeitauflösung an.
2.2µF ist die falsche Größenordnung.

Klaus S. schrieb:
> Die Störungen kommen durch die Luft und nicht durch die Leitung?

Das sollte sich doch feststellen lassen, ob irgendetwas Antenne spielt.

von Holger L. (symetron)


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Habe mal ein einzelnes Ereignis ausgemessen. Die Störungsfrequenz liegt 
so um die 20 MHz.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Holger L. schrieb:
> Ein Screenshot als Eindruck ist angehängt
Nette Screenshotfunktion, die das Oszi da so eingebaut hat. Die nimmt 
sogar noch ein wenig von der Umgebung mit auf...

Holger L. schrieb:
> Ich hatte schon lange mit Störungen bei Messungen mit den Osci zu kämpfen.
1. Du meinst ein Oszi (lloskop).
2. Was sieht man denn auf dem Oszibildschirm überhaupt? Wo ist die 
Masseklemme da angeschlossen und wo die Tastkopfspitze?

Holger L. schrieb:
> Ich so: Baue ich mir halt einen Netzfilter, an dem dann Osci und
> Labornetzteil hängen.
Du filterst an der falschen Stelle. Bau den Filter so ein, dass aus dem 
Störer schon gar keine Störungen mehr herauskommen. Denn bis dein 
Filter beim Oszi wirkt, hat sich die Störung schon lange verselbständigt 
und kommt als Gleichtaktstörung überall hin.

: Bearbeitet durch Moderator
von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Holger L. schrieb:
> Ich so: Baue ich mir halt einen Netzfilter, an dem dann Osci und
> Labornetzteil hängen. Dann habe ich nie wieder solche Sorgen.

Das ist natürlich ganz, ganz falsch... siehe Vorredner... Filter gehört 
zum Netzteil, damit das wirkt!

Ich nehme an, in deinen Schaltungen ist links das Netz (L,N,PE) und 
rechts das Gerät.

Da wäre mal der 2. Fehler. Mach die Y-Cs ans Netz.
Erst wenn du was 2-Stufiges baust beidseitig... damit das Wirkt muss 
aber dein PE Störungsfrei sein. Das hast du aber eigentlich nur im 
Labor! Daher Filter zur Quelle!

Denk dir das als Spannungsteiler.
Der Wandler macht eine Spannung und du misst die gegenüber Erde.
Hast du zuerst den Y-C, musst du hoffen, dass die Spannung hochohmig 
ist. Wenn nicht, dann wirkt quasi nur die Stroko mit den Parasitären Cs 
gegenüber Erde.

Hast du zuerst die Stroko (vom Störer aus gesehen) und dann den Y-C, 
dann hast du gegenüber Erde am Y-C nur eine kleine Spannung.

Weiters würde ich mir ganz genau überlegen, welche Bauteile du da 
einsetzt...

Ob Y2 reicht, musst du wissen - 22.5mm Pin-Abstand bedeuten aber, dass 
der im MHz Bereich nicht mehr viel wirken wird. Das gilt übrigens für 
deine X und Y Kondensatoren!

Außerdem, bitte überlege dir mal welcher Ableitstrom da zu PE fließt und 
ob du das für dich so passt...

Rein vom Gefühl/Erfahrung müssten da max 2x10nF (Keramisch!) als Y und 
ein paar 100nF X (kleinst mögliche Bauform!) in Kombination mit deiner 
Stroko reichen um das komplett sauber zu machen. Bei 20mH dürfte da die 
Streuinduktivität bereits in der Größenordnung deiner Längs-L sein...

Wenn das nicht reicht, würde ich mal am SMPS Layout schauen, ob da nicht 
ein Platz für einen Y-C über den Trafo vorgesehen wäre der aber 
unbestückt ist... z.B. 10nF können an der Stelle Wunder bewirken...

73

: Bearbeitet durch User
von Holger L. (symetron)


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> Da wäre mal der 2. Fehler. Mach die Y-Cs ans Netz.
> Erst wenn du was 2-Stufiges baust beidseitig... damit das Wirkt muss
> aber dein PE Störungsfrei sein. Das hast du aber eigentlich nur im
> Labor! Daher Filter zur Quelle!

Lektion gelernt

> Ob Y2 reicht, musst du wissen - 22.5mm Pin-Abstand bedeuten aber, dass
> der im MHz Bereich nicht mehr viel wirken wird. Das gilt übrigens für
> deine X und Y Kondensatoren!

Es ist zum heulen. Jedes Mal, wenn ich denke, jetzt habe ich mal an der 
Oberfläche gekratzt, kommt einer um die Ecke und lässt so einen raus.

Hast natürlich recht. Steht auch alles im Datenblatt.

https://www.mouser.de/datasheet/2/212/1/KEM_F3094_R46_X2_275_110C_MIN-1104429.pdf

Seite 5. 2,2 uF haben das Impedanzminimum um 1 MHz.

> Stroko reichen um das komplett sauber zu machen. Bei 20mH dürfte da die
> Streuinduktivität bereits in der Größenordnung deiner Längs-L sein...

Die Streuinduktivität hatte ich auch nicht auf dem Schirm.

Zu der gewählten 744823220 gibt es von Würth nichts. Bei anderen Serien 
sind es 1%. Das wären dann gute 200 uH.


> Wenn das nicht reicht, würde ich mal am SMPS Layout schauen, ob da nicht
> ein Platz für einen Y-C über den Trafo vorgesehen wäre der aber
> unbestückt ist... z.B. 10nF können an der Stelle Wunder bewirken...

Das Teil ist ja nicht von mir. Verklebt. Vielleicht mache ich das mal 
später auf. Ohne große Hoffnung auf weitere Nutzbarkeit.

von Max M. (Gast)


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Holger L. schrieb:
> Die Störungsfrequenz liegt
> so um die 20 MHz.

> China-Class-D-Amp

Die Mosfets klingeln.
Min.2 überlagerte Frequenzen.
Wahrscheinlich kommt das gestrahlt über die Lautsprecherkabel.

Sowas in der Art hatte ich auch als ich meinen Class-D entwickelt habe.
Ich konnte das Audio stark verrauscht im Radio hören :-/
RC Snubber an DS und alles war gut.

Dein Filter ist für 20Mhz unwirksam.
Hohe Wicklungskapazitäten und HF taube Caps.

von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Holger L. schrieb:
> Das Teil ist ja nicht von mir. Verklebt.

Holger L. schrieb:
> oder wechseln und entsorgen...

auf das wird's dann hinauslaufen...
Wenn das schon so aussieht, dann wirst du es aller Wahrscheinlichkeit 
nach auch nicht mehr ans Netz anschließen wollen, wenn du mal 
reingeschaut hast.

Oft bedeuten nicht vorhandene EMV Maßnahmen auch nix Gutes beim Thema 
Safety...

73

von Christian W. (orikson)


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Wie schon mal gesagt, Filter gehört zum Störer.

Die Filterwirkung selbst kann man aber auch mit ungeschickter 
Leitungsführung oder Aufbau zunichte machen. Ein Bild davon wäre auch 
mal gut.

Alternativ mal einen Kauffilter testen. Als kleine Suchhilfe 
https://mou.sr/3Pmpk1i

von Peter D. (peda)


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Lothar M. schrieb:
> Wo ist die
> Masseklemme da angeschlossen und wo die Tastkopfspitze?

Das würde mich auch mal interessiern, was hast Du an den Oszi als 
Signalquelle angeschlossen?

Ein gutes Oszi sollte an seinem Netzanschluß keine zusätzlichen Filter 
benötigen.

von Gunnar F. (gufi36)


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zeig doch mal die Masseklemme vom Tastkopf. Ist das so ein 10cm 
Kroko-Teil?  Macht eine schöne H-Feldsonde....

von Holger L. (symetron)



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Hallo

Hier ein Bild vom Testsetup. Wenn möglich löte ich mir einen SMB-Stecker 
auf die Platine. Zusätzlich über die Stiftleiste abgegriffen. Die 
Messung erfolgt über einen 3W 100-Ohm Widerstand.

Es ist übrigens *unerheblich, ob das Netzteil überhaupt Strom liefert*. 
Entscheidend ist, wo welche Kabel dran stecken.

Kommen wir zu den Messungen.

Setup.png: Testaufbau. Die beiden Laborkabel gehen direkt zum Netzteil. 
Die anderen zum Oszi.

Antenne.png: Masse am Netzteil. An Vdd hängen drei zusammengesteckte 
Laborkabel, also eine "Wurfantenne" ?). Diese Messung verleitet mich zu 
dem Verdacht, dass die Störung überhaupt nicht leitungsgebunden ist.

DualMessung.png: SMB und Stiftleiste liefern ähnliche Signale

MessungBeideKabel.png: Angeschlossen wie auf dem Foto

MessungGndAmNetzteilAb.png: Massekabel abgezogen. Störung wird größer.

MessungVddAmNetzteilAb.png: VDD am Netzteil abgezogen. Störung wird 
kleiner

MessungVddAnPlatineAb.png: VDD direkt an der Platine abgezogen. Störung 
ist weg.

Zur Kontrolle: Störung ist auch weg, wenn ich den Störenfried aus der 
Steckdosenleiste nehme. Diese ist übrigens schon eine von Brennenstuhl 
mit Netzfilter.

von Peter D. (peda)


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Ich hatte auch mal Störungen durch einen Verstärker. Wenn ich die 
Wurfantenne des UKW-Radios in die Nähe der Leitungen zu den 
Lautsprecherboxen hielt, setzte der Empfang aus.
Ursache war eine schwingender Transistor in der +15V Regelung der 
NF-Vorstufen. Keramikkondensatoren am Transistor halfen nur wenig. Mit 
einem neuen Transistor war der Spuk vorbei.
Ich war schon etwas erstaunt, daß die NF-Endstufe 100MHz abstrahlen 
konnte.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Es sei angemerkt das auch Drosseln nicht ideale Drosseln sind und auch 
der Ferrit einen Frequenzverlauf hat.
https://resources.altium.com/de/p/how-do-ferrite-beads-work-and-how-do-you-choose-right-one

Daher werden bei mehrstufigen Filtern nicht die gleichen Bauteilwerte, 
sondern unterschiedliche gewählt.

Ungünstig sind Störungen, die nicht zwischen L und N liegen sondern 
zwischen L+N zum PE eingestreut werden.

von der_eine (Gast)


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Servus,

Nur mal als Anmerkung: 2x100nF Y2-Kondensatoren machen schon ganz schön 
Ableitströme.

Zudem können die Y2-Kondensatoren die Störung von PE auch wieder auf L/N 
koppeln. Was passiert dann, wenn Du die Y-Kondensatoren entfernst?


Gruß

von Holger L. (symetron)


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> Nur mal als Anmerkung: 2x100nF Y2-Kondensatoren machen schon ganz schön
> Ableitströme.

Bestätigt. Hat mir gestern zweimal den FI ausgelöst. 10 nF wären wohl 
angebrachter.

von Manfred K. (4for)


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Holger L. schrieb:
> Brennenstuhl

nomen est omen

von Hans W. (Firma: Wilhelm.Consulting) (hans-)


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Holger L. schrieb:
> 10 nF wären wohl
> angebrachter.

Pass damit auf!
Ich hab das oben schon erwähnt...
Es gibt da Vorgaben für Geräte.
Wenn du nicht weißt, was dein Wandler an Y-Cs drinnen hat, dann kann man 
das eigentlich so nicht sagen.

Nach den üblichen Vorgaben hast du in Summe bestenfalls 48nF zu 
verbauen.
Im blödesten Fall haben die schon 2x 10nF für AC und nochmal 2x10nF für 
DC (und AC/DC per Y-C gekoppelt).
Damit wären deine zusätzlichen 2x 10nF schon ein Problem.

Holger L. schrieb:
> Es ist übrigens *unerheblich, ob das Netzteil überhaupt Strom liefert*.
> Entscheidend ist, wo welche Kabel dran stecken.

FYI: Es kann sogar sein, dass die Störungen mit Voll-Last weg sind.

Holger L. schrieb:
> Diese Messung verleitet mich zu
> dem Verdacht, dass die Störung überhaupt nicht leitungsgebunden ist.

Ist sogar ziemlich sicher eigentlich ein gestrahltes Problem.
Erzeugt wird's aber durch leitungsgeführte Störungen... darum prüft man 
das auch leitungsgebunden :)

Im Grunde hast du einen Gleichtaktpfad von AC über den Wandler und der 
DC-Last zur Erde. Vor dort im blödesten Fall schließt sich der Pfad über 
die AC-Filter eines anderen Geräts wieder.

Daher auch mein Tipp mit dem nicht bestücken Y-C über den Trafo im 
Netzteil.
Damit würde sich der CM-Strompfad dann im Netzteil schließen können... 
falls das Problem wirklich dort liegt...

Was du probieren kannst, wäre auf die DC-Klemmen 2x 100n...1µF und AC 2x 
10nF gegen Erde (wieder mit Hinweis auf die Ableitströme!).
Richtung Netz würde ich nur die Stroko + die netzseitigen Y-C probieren. 
ggf. mach noch X-C mit ca. 10x dem Wert der Y-Cs dazu.

Aber wie gesagt, ohne zu wissen, was das Netzteil tut (oder eben nicht 
tut) kann man wirklich nur raten bei den Filtern...

73

: Bearbeitet durch User
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