ESP32 läuft nicht am Labornetzteil

[Smoerrebroed R. (smoerrebroed_r)]

Liebe Lesenden,

nachdem mein kleines Projekt (per BLE steuerbare LED-Matrix) gut 
vorankommt, bin ich heute etwas unerwartet davon erwischt worden, dass 
mein ESP32 zwar am USB (Desktop/Laptop) sowie an einer 08/15 
USB-Powerbank sowohl über Mikro-USB als auch direkt verdrahtet 
einwandfrei läuft, dieses aber am LNT verweigert - und zwar sowohl 
direkt als auch via USB-Stecker eingespeist.

Da drängt sich natürlich das - preiswerte, ja - Labornetzteil als 
Übeltäter auf, aber wo/wie (außer mit Durchprobieren) finde ich denn 
eines, dass in der Lage ist, einen ESP32 stabil zu betreiben? Und wie 
kann ich messen, ob mein Netzteil tatsächlich so schlecht ist wie 
angenommen? Per DMM sieht es einigermaßen gut aus. Spannungen werden bis 
auf 0,03..0,05 V getroffen,  aber das ist vermutlich höchstens die halbe 
Wahrheit. Ein DSO hätte ich zur Verfügung, wüsste aber erst mal nicht, 
was ich damit wie messen sollte. Wer kann mir dabei weiterhelfen? Danke 
im Voraus!

LG

SR

[Michael D. (nospam2000)]

ich würde mal den (zyklischen) Ripple messen, Frequenzbereich 10 kHz bis 
1 Mhz

und auch nach Spannungseinbrüchen, d.h absacken der Spannung um mehr als 
0,3 V suchen. OneShot Messung, Trigger auf fallende Flanke, Triggerlevel 
0,3V unterhalb der statischen Spannung. Das passiert typischerweise wenn 
WLAN Daten gesendet werden.

  Michael

[Wolfgang S. (wolfgang_s278)]

Einen dicken ELKO an des Ausgang des Netzteiles hängen.

[Smoerrebroed R. (smoerrebroed_r)]

Wie dick ist dick? Hatte schon 680 uF probiert, aber das hat nicht 
geholfen. (Größer habe ich aktuell nicht da.) Fände es allerdings immer 
noch merkwürdig, dass die eher schwachbrüstige USB-Schnittstelle am 
Notebook dieses Problem nicht hat.

[Armin X. (werweiswas)]

Es gibt nicht "das Labornetzgerät"
Manche verdienen die Bezeichnung schlicht ergreifend nicht.
Du hast vermutlich ein gutes Beispiel dafür.

[Rainer W. (rawi)]

Wolfgang S. schrieb:
> Einen dicken ELKO an des Ausgang des Netzteiles hängen.

... besser an den Eingang des ESP32.
Wer weiß, wie gut Leitungen und Anschlüsse sind.

[Xanthippos (xanthippos)]

Haben die LEDs ein eigenes Netzteil?

Bei einem Labornetzgerät ist Masse normalerweise mit dem Schutzleiter 
verbunden. Vielleicht bringen da Ausgleichsströme über die Masseleitung 
ESP oder LED-Treiber durcheinander.

[Michael D. (nospam2000)]

Xanthippos schrieb:
> LED-Treiber durcheinander.

Guter Punkt, wie werden denn die LEDs mit Strom versorgt?
Funktioniert es ohne LEDs?

  Michael

[Smoerrebroed R. (smoerrebroed_r)]

Danke für Eure weiteren Antworten!

Ich habe mal versucht, meine Schaltung zu skizzieren (s. Anhang). 
Aktuell werden LEDs - in der Skizze befindet sich nur eine RGB-LED, die 
aber eigentlich einen WS2811 plus LED darstellen soll - und ESP32 DevKit 
von der gleichen Quelle gespeist, was wie gesagt auch am 
Notebook/Desktop sowie per Powerbank klaglos läuft.

Mittlerweile habe ich noch drei weitere USB-Netzteile, die ich im 
Haushalt auftun konnte, getestet. Diese sind zwischen fünfzehn (!) und 
drei Jahren alt und liefern 5 V mit zwischen 500 mA und 2 A. Ergebnis: 
Alle drei funktionieren klaglos und sind keineswegs hochqualitative 
Markenware. Insofern scheint also mein Labornetzteil irgendwie für seine 
Aufgabe ungeeignet, wie Armin X. bereits angedeutet hat, was ich 
allerdings trotzdem gern noch näher ergründen möchte.

Ach ja, auch ohne LEDs startet der ESP32 nicht wie gewünscht, wobei ich 
mir noch nicht die Mühe gemacht habe, genauer herauszufinden, was da 
nicht klappt. (Bootet gar nicht vs. hängt im Bootloop vs. friert beim 
Programmstart ein vs. ...)

Von daher danke ich Michael D. für seinen Hinweis auf Ripple und 
Spannungseinbrüche und werde das mal versuchen zu überprüfen. Was ich 
noch vergessen hatte hier zu erwähnen: WLAN wird nicht verwendet 
(sondern BLE), insofern scheidet das als Ursache für potenziell zu hohen 
Stromverbrauch aus. Ich werde weiter berichten ...

Nochmals danke an alle Beiträge bisher. Top!

LG

SR

[Stefan F. (stefanus)]

Wenn ein Zusätzlicher Elko nötig ist, dann gehört der nicht an den 
Ausgang des Netzteils, sondern an den Eingang des ESP Moduls. 100 bis 
220 µF sind schon sehr viel und haben sich bewährt. Noch mehr Kapazitive 
Last bringt eventuell die Regelung des Netzteils zum Schwingen oder sie 
wird als Kurzschluss interpretiert.

Interessant wäre auch, wie genau du die Teile mit einander verbunden 
hast. Dupont Kabel und Steckbretter sind in der Regel ungeeignet, weil 
sie zu hohe Innen- und Kontakt-widerstände haben.

> in der Skizze befindet sich nur eine RGB-LED, die
> aber eigentlich einen WS2811 plus LED darstellen soll

Wenn man schon einen Plan zeichnet, was ich lobenswert finde, sollte der 
auch die richtigen Symbole enthalten. Zur Not kann man solche komplexen 
Bauteile wie die WS2812 als Quadrat mit korrekter Beschriftung der 
Anschlüsse zeichnen.

> USB-Netzteile ... sind zwischen fünfzehn (!) und drei Jahren
> alt und liefern 5 V mit zwischen 500 mA und 2

Dein ESP Modul braucht schon (kurzzeitig) 500 mA für sich alleine, die 
Stromaufnahme der Lichterkette kommt noch dazu. USB Stecker und Kabel 
sind zudem oft für geringere Stromstärken als 2 A ausgelegt. Schön dass 
es im Probeaufbau klappt, aber verlasse dich nicht allzu sehr darauf.

> WLAN wird nicht verwendet (sondern BLE), insofern scheidet das
> als Ursache für potenziell zu hohen Stromverbrauch aus.

Weisst du sicher oder hoffst du nur, dass der Chip beim Start nicht den 
üblichen maximalen Strom aufnimmt?

Anstatt auf Glück und Zufall zu setzen, kontrolliere die Stromversorgung 
am Eingang des ESP Moduls mit einem Oszilloskop. Für deinen Fall sind 
schon die billigen DSO150 hilfreich.

[Joachim B. (jar)]

Stefan F. schrieb:
> Dupont Kabel und Steckbretter sind in der Regel ungeeignet, weil
> sie zu hohe Innen- und Kontakt-widerstände haben.

noch schlimmer, oft aus Eisen statt Kupfer da ist der Widerstand noch 
größer, selber testen mit Magneten!

[Smoerrebroed R. (smoerrebroed_r)]

Stefan F. schrieb:
> Wenn ein Zusätzlicher Elko nötig ist, dann gehört der nicht an den
> Ausgang des Netzteils, sondern an den Eingang des ESP Moduls. 100 bis
> 220 µF sind schon sehr viel und haben sich bewährt.

Okay, ich habe mal die 680 µF gegen 100 µF getauscht, aber das hat wenig 
bis gar nichts geändert. Zwischen ElKo und Eingangspin sind ca. 1 cm 
Kabel, was hoffentlich nicht zu viel ist.

> Interessant wäre auch, wie genau du die Teile mit einander verbunden
> hast. Dupont Kabel und Steckbretter sind in der Regel ungeeignet, weil
> sie zu hohe Innen- und Kontakt-widerstände haben.

Bislang ist alles auf einem kleinen Breadboard montiert und mit 
einfachem Draht verbunden. Wie gesagt: Mit den anderen Spannungsquellen 
funktioniert es anstandslos.

> Wenn man schon einen Plan zeichnet, was ich lobenswert finde, sollte der
> auch die richtigen Symbole enthalten. Zur Not kann man solche komplexen
> Bauteile wie die WS2812 als Quadrat mit korrekter Beschriftung der
> Anschlüsse zeichnen.

Jap, haste Recht ... Auf die Idee mit dem Quadrat + Beschriftung bin ich 
nicht gekommen, aber ich gelobe Besserung.

> Dein ESP Modul braucht schon (kurzzeitig) 500 mA für sich alleine, die
> Stromaufnahme der Lichterkette kommt noch dazu. USB Stecker und Kabel
> sind zudem oft für geringere Stromstärken als 2 A ausgelegt. Schön dass
> es im Probeaufbau klappt, aber verlasse dich nicht allzu sehr darauf.

Sobald alles funktionsfähig ist, werde ich das in eine dauerhafte 
Version (auf Lochrasterplatine) überführen, aber aktuell arbeite ich ja 
sowohl an der Hardware als auch noch an der Software, da ist mir die 
einfache Änderungsmöglichkeit wichtig. Das ESP32 DevKit alleine (ohne 
WLAN/BT/BLE) scheint übrigens typischerweise ca. 40 mA im Leerlauf zu 
ziehen - die LEDs natürlich deutlich mehr, aber ich teste gerade erst 
einmal nur mit einer einzelnen blinkenden LED, so dass da auch nicht 
mehr als 30 mA benötigt werden. Im Betrieb - ohne LEDs aber mit BLE - 
habe ich bislang aber auch noch nicht mehr als 100 mA gesehen, 
tendenziell weniger.

> Weisst du sicher oder hoffst du nur, dass der Chip beim Start nicht den
> üblichen maximalen Strom aufnimmt?

Zumindest konnte ich bislang nichts deutlich Höheres als oben genannt 
messen.

> Anstatt auf Glück und Zufall zu setzen, kontrolliere die Stromversorgung
> am Eingang des ESP Moduls mit einem Oszilloskop. Für deinen Fall sind
> schon die billigen DSO150 hilfreich.

Genau das habe ich eben getan. (Es ist extrem hilfreich, wenn man 
Bekannte mit gut ausgestatteter Werkstatt hat.) Im Anhang findet Ihr 
eine Messung, die aus meiner Sicht auch ohne Zeitskala interessant ist:

Die Spannung pulsiert zyklisch um die 5 V (Peak to Peak: 320 mV) mit 
einer Periode von 15,67 µs, was rein optisch schon ziemlich unruhig 
aussieht. (Die Gegenmessung mit Powerbank bzw. anderer Quelle steht noch 
aus.) Tatsächlich ist es mir während der heutigen Tests ein paar Male 
gelungen, den ESP32 auch am LNT erfolgreich zu starten, aber die 
Reproduzierbarkeit lässt arg zu wünschen übrig.

Ich werde also nun meine "tolle neue Errungenschaft" (aka Labornetzteil) 
schleunigst wieder beim Händler abgeben und mich nach etwas stabilerem 
umsehen. Immerhin habe ich ja jetzt schon einmal einen geeigneten 
Versuchsaufbau, um die ESP32-Tauglichkeit zu verifizieren. ;-)

Nochmals danke an Euch, Ihr habt mir sehr weitergeholfen! Falls ich noch 
irgendwas übersehen haben sollte, bin ich aber natürlich weiterhin offen 
für Input.

LG

SR

[Stefan F. (stefanus)]

Smoerrebroed R. schrieb:
> Die Spannung pulsiert zyklisch um die 5 V (Peak to Peak: 320 mV) mit
> einer Periode von 15,67 µs, was rein optisch schon ziemlich unruhig
> aussieht.

Ja das ist auffällig, sieht nach einem Schaltnetzteil aus, aber das ist 
nicht der Auslöser deines Problems - schätze ich.

Smoerrebroed R. schrieb:
> Ich werde also nun meine "tolle neue Errungenschaft" (aka Labornetzteil)
> schleunigst wieder beim Händler abgeben und mich nach etwas stabilerem
> umsehen.

Nicht so voreilig. Garantiert makellose Geräte sind extrem teuer. In der 
Preislage ist immer irgend ein Haken. Besser, man kennt seine Werkzeuge, 
und passt sich dementsprechend an.

Ich habe ein Steckernetzteil, da steigt die Ausgangsspannung erst rasch 
auf 5V an, sackt dann wieder auf 1V ab, um erneut anzusteigen. Deswegen 
schmeiße ich das aber nicht weg. Ich habe dafür einen Anwendungsfall 
gefunden, dem diese Eigenart egal ist.

Es kann auch sein, dass die Ausgangsspannung deines Netzteils beim 
Einschalten zwar sauber hoch fährt, aber zu langsam. Ein dicker Elko 
würde das nur verschlimmbessern.

Manche Netzteile liefern beim Einschalten einen kräftigen Überschwinger. 
Das wäre für mich ein guter Grund zum Umtausch, denn so etwas kann bei 
ICs zur Selbstzerstörung (Latch-Up Effekt) führen. Dein ESP ist 
allerdings sicher, weil da noch ein 3,3 V Regler zwischen sitzt.

Was du probieren kannst:

a) Ziehe den Reset Eingang mit einer Drahtbrücke auf Low, schalte dann 
die Stromversorgung ein, nimm dann die Drahtbrücke raus. Wenn das 
klappt, hilft als Dauerhafte Lösung vielleicht einfach ein Elko am Reset 
Eingang.

b) Probiere auch mal, das Ding ohne USB Kabel zu starten. Vielleicht 
hast du damit eine störende Masseschleife. Wenn das Klappt, stecke PC 
und Netzteil in die gleiche Steckdosenleiste. Normalerweise reicht das 
schon.

[Smoerrebroed R. (smoerrebroed_r)]

Stefan F. schrieb:
> Nicht so voreilig. Garantiert makellose Geräte sind extrem teuer. In der
> Preislage ist immer irgend ein Haken. Besser, man kennt seine Werkzeuge,
> und passt sich dementsprechend an.

Na ja, ich würde das jetzt wenigstens mal zum Anlass nehmen, um einen 
Vergleich mit einem ca. doppelt so teuren Gerät anzustellen. Etwas 
gelernt - auch über "mein" Gerät - habe ich jetzt schon, danke dafür! 
:-)

> Ich habe ein Steckernetzteil, da steigt die Ausgangsspannung erst rasch
> auf 5V an, sackt dann wieder auf 1V ab, um erneut anzusteigen. Deswegen
> schmeiße ich das aber nicht weg. Ich habe dafür einen Anwendungsfall
> gefunden, dem diese Eigenart egal ist.

Von Wegschmeißen redet ja keiner - aber von Zurückgeben. ;-) Werde aber 
wie gesagt erst mal gucken, ob ein teureres Gerät mit ähnlichen 
Leistungsdaten (Leihgabe) da besser abschneidet.

> Es kann auch sein, dass die Ausgangsspannung deines Netzteil beim
> Einschalten zwar sauber aber zu langsam hoch fährt.

Ich schätze, damit hast Du den Nagel auf den Kopf getroffen. (s. Anhang)

> Manche Netzteile liefern beim Einschalten einen kräftigen Überschwinger,
> so etwas kann bei CMOS ICs zu Blockaden bis hin zur Selbstzerstörung
> (Latch-Up Effekt) führen.

Überschwinger wohl eher nicht, aber vermutlich ist der Spannungsanstieg 
insgesamt zu langsam?

> Was du probieren kannst:
>
> a) Ziehe den Reset Eingang mit einer Drahtbrücke auf Low, schalte dann
> die Stromversorgung ein, nimm dann die Drahtbrücke raus.

Ich habe das mal mit dem vorhandenen Resetknopf nachempfunden. Damit 
komme ich tatsächlich auf eine Erfolgsrate von 100 %. Sehr schön. :-) 
Der "Trick" mit dem Elko funktionert in der Folge auch.

> b) Probiere auch mal, das Ding ohne USB Kabel zu starten.

USB-Kabel war eh immer getrennt, das war es also nicht. Aber offenbar 
sind die geschätzten 60 ms von 0 V auf 5 V zu langsam, so dass sich der 
ESP32 schon verhaspelt, bevor es richtig losgeht.

Nochmals danke für Deine wertvollen Tipps! Damit ist - für mich - das 
Rätsel gelöst, aber ich schau mal, ob das höherpreisige Vergleichsobjekt 
hier besser abschneidet. Melde mich dann noch mal.

VG

SR

[Stefan F. (stefanus)]

Smoerrebroed R. schrieb:
> vermutlich ist der Spannungsanstieg insgesamt zu langsam?

Sieht wohl so aus. Oder der Kondensator am Reset Eingang ist zu klein. 
Das kannst du ja ändern.

Dass die Spannung so sanft anläuft, wie in deinem Bild, ist bei 
Schaltnetzteilen nicht ungewöhnlich. Das ist gut für die Lebensdauer der 
Bauteile.

[Smoerrebroed R. (smoerrebroed_r)]

Stefan F. schrieb:
> Sieht wohl so aus. Oder der Kondensator am Reset Eingang ist zu klein.
> Das kannst du ja ändern.

Habe ich jetzt auch erst mal so umgesetzt, damit ich ohne Halten des 
Resetknopfs starten kann. Läuft. :-)

Wie gesagt, ich werde noch mal ein oder zwei andere Netzteile aus dem 
Bekanntenkreis diesbezüglich prüfen und sehen, ob die da substanziell 
besser sind - wobei ich vermute, dass es nicht viel schneller sein muss, 
denn gaaanz selten funktioniert es ja auch "ganz normal".

[Thomas S. (Firma: Chipwerkstatt) (tom_63)]

Xanthippos schrieb:
> Bei einem Labornetzgerät ist Masse normalerweise mit dem Schutzleiter verbunden

Wer erzählt Dir denn den Quatsch????

Der Fehler rührt daher, dass sein NT anscheinend ein Schaltnetzteil ist. 
Ein NT mit Trafo und Gleichrichter macht solche Zicken nicht.
Und deshalb auch hier. Nix geht über lineare NT.

[Rainer W. (rawi)]

Smoerrebroed R. schrieb:
> Das ESP32 DevKit alleine (ohne
> WLAN/BT/BLE) scheint übrigens typischerweise ca. 40 mA im Leerlauf zu
> ziehen - die LEDs natürlich deutlich mehr, aber ich teste gerade erst
> einmal nur mit einer einzelnen blinkenden LED, so dass da auch nicht
> mehr als 30 mA benötigt werden. Im Betrieb - ohne LEDs aber mit BLE -
> habe ich bislang aber auch noch nicht mehr als 100 mA gesehen,
> tendenziell weniger.

Womit hast du dir die Stromaufnahme angesehen?
Die hohen Stromspitzen beim ESP dauern immer nur einige Millisekunden.

[Stephan S. (uxdx)]

Spendiere Deinem Labornetzteil einen LC-Tiefpass 
https://electronicbase.net/de/tiefpass-berechnen/#passiver-tiefpass-2-ordnung

[Rainer W. (rawi)]

Stephan S. schrieb:
> Spendiere Deinem Labornetzteil einen LC-Tiefpass

Statt blind herrumzufiltern, sollte man vielleicht erstmal klären, was 
da los ist.
Eine Spule kann sich sehr lästig verhalten, wenn die Stromaufnahme der 
Last sich kurzzeitig um einen Faktor 5 oder mehr verändert.

[Smoerrebroed R. (smoerrebroed_r)]

Rainer W. schrieb:
> Womit hast du dir die Stromaufnahme angesehen?
> Die hohen Stromspitzen beim ESP dauern immer nur einige Millisekunden.

Okay, dann könnte mir das ggf. entgangen sein. Hatte nur mein Multimeter 
mit Peak Hold verwendet.

Ich habe jedenfalls die Rise Time noch ein paar Male nachgemessen und 
komme im Mittel auf gute 70 ms bei 5 V/1 A. Das scheint einfach zu lang 
zu sein für meinen ESP32. Die für mich verfügbaren Vergleichsgeräte 
liegen allesamt unter 40 ms und tlw. sogar im Bereich von 10 ms - und 
zeigen allesamt nicht das oben beschriebene Problem, von daher spricht 
schon einiges für diese Ursache. (Die Testkandidaten ware allerdings 
auch allesamt Schaltnetzteile.)

[Marci W. (Gast)]

Hallo Smoerrebroed R.,

nur aus Interesse: was ist das für ein (Labor-)netzteil und wie viel hat 
es gekostet?

ciao

Marci

[Marci W. (Gast)]

Smoerrebroed R. schrieb:
>> Anstatt auf Glück und Zufall zu setzen, kontrolliere die Stromversorgung
>> am Eingang des ESP Moduls mit einem Oszilloskop. Für deinen Fall sind
>> schon die billigen DSO150 hilfreich.
>
[...]
>
> Die Spannung pulsiert zyklisch um die 5 V (Peak to Peak: 320 mV) mit
> einer Periode von 15,67 µs, was rein optisch schon ziemlich unruhig

hat jemand eine Idee, was man gegen die Spikes tun kann? Vermutlich sind 
die durch Sprünge im Strom entstanden. Aber warum nützt dann der Elko, 
den Smoerrebroed R. an das ESP-Board gebastelt hat, nichts?

Und ja, ich habe mitbekommen, dass das Problem woanders lag. Obige Frage 
aus reinem Interesse.

ciao

Marci

[Stefan F. (stefanus)]

Marci W. schrieb:
> hat jemand eine Idee, was man gegen die Spikes tun kann? Vermutlich sind
> die durch Sprünge im Strom entstanden.

Nein, die kommen vom Funktionsprinzip des Schaltnetzteils.

Der Schalt-Transistor wird Impulsweise angesteuert. Bei jedem Impuls 
übertragt der Transformator ein Energiepaket auf die rechte Seite und 
lädt damit den Kondensator auf. Wenn am Ausgang mehr Energie entnommen 
wird, werden die Impulse breiter, so dass pro Impuls mehr Energie 
übertragen wird.

Was du auf dem Oszilloskop siehst, ist die Schaltfrequenz des Netzteils. 
Bei jedem Schaltvorgang entsteht so ein Peak, weil

a) der Kondensator ein bisschen Träge ist. Es kleckert praktisch immer 
ein kleiner Teil der Energie am Kondensator vorbei in deine Schaltung.

b) weil du mit deinem Aufbau elektromagnetische Felder empfängst, die 
das Netzteil abstrahlt. Dies ist ein deinem Fall vermutlich der 
dominierende Faktor.

Um den Effekt a) zu minimieren, benutzt man Kondensatoren mit möglichst 
geringen Innenwiderstand (ESR) und möglichst geringer Induktivität. Man 
kann die Ausgangsspannung auch durch ein L/C Filter glätten. Dieses 
korrekt zu dimensionieren, so dass es die Regelung des Netzteils nicht 
verschlechtert, ist allerdings nicht einfach.

Um den Effekt b) zu minimieren reduziert man die Flächen zwischen den 
betroffenen Leitungen (5V und GND) und verdrillt sie, soweit möglich. Am 
Tastkopf des Oszilloskops benutzt man eine Massefeder statt Massekabel, 
damit dort keine unnötig große Schleife entsteht.

Zum gezielten Vorankommen wären jetzt also erst mal detaillierte Fotos 
vom Aufbau (dem Leitungsverlauf) hilfreich, die das angeschlossene 
Oszilloskop einschließen.

Außerdem kannst eine Messung des Netzteils machen, während es nur mit 
einem Lastwiderstand (nicht mit der komplexen Schaltung) belastet wird. 
Auch dies wieder mit Fotos vom Aufbau.

[Michael D. (nospam2000)]

Marci W. schrieb:
>> Die Spannung pulsiert zyklisch um die 5 V (Peak to Peak: 320 mV) mit
>> einer Periode von 15,67 µs, was rein optisch schon ziemlich unruhig
>
> hat jemand eine Idee, was man gegen die Spikes tun kann?

Die gemessenen Spikes sind ja auf der 5V Seite. Du hast doch noch einen 
linearen Spannungsregler auf 3,3V drin. Hast du dir die 3,3V auch mal 
angesehen ob die Spikes dort auch durchschlagen?

Prinzipiell hilft dagegen immer ein (low-ESR=niedriger Innenwiderstand) 
Kondensator, das kann auf 5V oder auf 3,3V Seite oder beides sein.

Typischerweise haben größere Kondensatoren einen höheren Innenwiderstand 
weshalb größer nicht immer besser ist.
Außerdem müssen die Kondensatoren beim Power-On erstmal geladen werden, 
d.h. der Spannungsanstieg wird verzögert und du siehst so eine 
Einschaltkurve wie du gemessen hast.

 Michael

[Rainer W. (rawi)]

Michael D. schrieb:
> Die gemessenen Spikes sind ja auf der 5V Seite. Du hast doch noch einen
> linearen Spannungsregler auf 3,3V drin.

Was für einen Wunderregler sitzt denn in dem im Aufbau von Smoerrebroed 
R. Bei vielen Linearregler sinkt die PSRR des Reglers in dem 
Frequenzbereich, in dem die Spannungsspitzen liegen, ganz kräftig ab. Da 
müssen dann die Kondensatoren filtern. Bei z.B. einem RT9013, wie er auf 
dem ESP8266 D1 mini sitzt, ist die PSRR dort bestimmt 30dB schlechter 
als im unteren Frequenzbereich (<10kHz).

[Smoerrebroed R. (smoerrebroed_r)]

Nur der Vollständigkeit halber: Es handelt sich um einen AMS1117.

Die o. g. Spikes sind aber wohl tatsächlich nicht das Problem, denn die 
habe ich mehr oder weniger stark an allen bislang getesteten Netzteilen 
gemessen, wobei sich die Frequenz bisweilen unterscheidet.

Marci W. schrieb:
> nur aus Interesse: was ist das für ein (Labor-)netzteil und wie viel hat
> es gekostet?

Es handelt sich um dieses Modell hier: 
https://www.amazon.de/dp/B0BG1FJQ8N

Ist also weit entfern von high-end, aber auch wenn die Austattung mit 
vier Speichern, USB-Anschluss, Drehenkodern usw. ganz nett ist - und die 
von außen sichtbare Verarbeitungsqualität auch in Ordnung - ist offenbar 
das Innenleben und damit die generelle Eignung für seinen primären 
Einsatzzweck zumindest eingeschränkt. You get what you pay for ...

[Steve van de Grens (roehrmond)]

Smoerrebroed R. schrieb:
> Ist also weit entfern von high-end

Kontrolliere mal die mitgelieferten Kabel. Bei meinem (ganz anderes 
Produkt, aber auch aus China) waren sie aus Eisen, also recht hochohmig.

[Marci W. (Gast)]

Hallo Stefan,

zuerst einmal vielen Dank für Deine ausführliche Antwort!
Leider habe ich gar kein Problem, ich wollte mich nur informieren, woher 
die Spikes kommen. Ich habe auch einen gewissen "technischen 
Background". Deshalb verstehe ich nicht, warum es ein Problem darstellt, 
die Spikes zu entfernen.
Wenn das wenige zig mV wären, würde ich ja nicht meckern, aber die 
Spikes liegen ja doch immerhin bei +-150mV. Aber wie Smoerrebroed R. ja 
auch schreibt, scheinen diese Spikes bei allen SNT aufzutreten.
Das kann doch nicht so schwer sein, die ausgangsseitig glattzubügeln. 
Wie gesagt, ich habe mich noch nicht näher mit dem Design von SNT 
beschäftigt (obwohl bei mir im Regal u.a. die Bücher "EMV" von Joachim 
Franz und "Schaltnetzteile und ihre Peripherie", auch von Springer, 
stehen, aber ich habe halt bisher nur daran geschnuppert bzw. wenige 
Seiten gelesen ;-). Deshalb mag meine Frage etwas naiv daher kommen. Vor 
allem ist mir nicht ganz klar, warum das mit einem LC-Glied nicht 
problemlos wegzubekommen sein soll.

Da fällt mir gerade ein:
Zum ersten steht im EMV-Buch, dass die Parallelschaltung verschiedener 
Kondesatoren "nichts bringt". Den Grund weiß ich leider nicht mehr. 
Hatte mit den verschiedenen Resonanzen zu tun. Herr Franz erklärt das 
auch anschaulich in seinem Buch, aber in der Praxis sieht man ja solche 
Parallelschaltung zuhauf. Vllt. weil es dabei nicht um die EMV geht, 
sondern die Kurzzeit-Stabilität der Spannung bei Stromimpulsen.
Ich kann leider nicht nachschauen, da ich unterwegs bin. Evtl. dann in 
einem extra Thread.

Zum zweiten: habe ich irgend was verpasst, oder seit wann haben die 
(Elektronik-)Bücher solche Wucherpreise? Also ich würde sagen, die haben 
nicht mehr alle Tassen im Schrank! Ich kenne die Korrelation zwischen 
Auflagestärke und Preis. Aber irgendwann muss auch mal gut sein! Da war 
ja meine "Bibel" (nein, nicht der Horrowitz, sondern der Tietze/Schenk), 
den ich vor ca. 2 Jahrzehnten von meiner lieben Lebensgefährtin 
geschenkt bekam, direkt günstig. Und der war preislich für 
Elektronikbücher schon ziemlich weit oben angesiedelt. Ich glaube es 
waren damals so ca. 150,- DM. Aber dafür bekommt man ja heute 
anscheinend nur noch ne 100-seitige paperback Broschüre. Zum Glück haben 
die Informatik-Bücher noch nicht solche frechen Preise.

Puh, wenig zum Thema, viel zu OT Themen. Sorry, aber ich musste jetzt 
mal den Frust los werden.

viele Grüße

Marci

[Rainer W. (rawi)]

Marci W. schrieb:
> Deshalb verstehe ich nicht, warum es ein Problem darstellt, die Spikes
> zu entfernen.

Wer weiß, wie die Leiterschleife zum Auskopplung der Spikes für das Oszi 
aussah? ;-)

[Stefan F. (stefanus)]

Marci W. schrieb:
> Deshalb verstehe ich nicht, warum es ein Problem darstellt,
> die Spikes zu entfernen.

Ich gehe davon aus, dass diese Spikes in der Stromversorgung nicht 
existieren, oder sehr viel schwächer sind, als dein Bild zeigt. DU misst 
Misst.

Was du da gemessen hast, ist die Stromversorgung überlagert mit einer 
elektromagnetischen Welle die deine Leitungen (=Antennen) empfangen. 
Wenn ich Recht habe, bringt dir ein Filter in der Stromversorgung 
nichts, denn das Problem kommt nicht von dort.

Und wenn die Spitzen doch von dort kommen, würde ich lieber das Netzteil 
reparieren, anstatt einen Balkon dran zu bauen. Eine typische 
Fehlerursache ist ein ungeeigneter Ausgangskondensator mit einem zu 
hohen ESR.

Ein klassischer L/C Filter gegen Störungen sieht so aus:

         L
in o---XXXXXX---+----o out
                |
               ===
                |
               GND

So ein Filter beruht darauf, nur noch niedrige Frequenzen durch zu 
lassen. Für hohe Frequenzen ist er hochohmig. Dein ESP nimmt aber 
hochfrequent Strom auf. Immer dann, wenn er gerade so richtig viel Strom 
(zum Senden) braucht, wird der Filter hochohmig, so dass die 
Versorgungsspannung absackt. Dass heißt: so ein Filter kann sich je nach 
Dimensionierung sogar negativ auswirken, da er die Spannung 
destabilisiert, also genau das Gegenteil bewirkt, als beabsichtigt.

Jedes Medikament hat Nebenwirkungen.

Um ihn richtig zu dimensionieren muss man wohl das Frequenz-Spektrum der 
Spikes kennen, sowie das Frequenz-Spektrum der Stromaufnahme des ESP 
Moduls. Diese Info ist in deinem Bild nicht enthalten. Selbst wenn, ich 
könnte dir mangels Know-How keinen solchen Filter berechnen und passende 
Bauteile empfehlen.

[Marci W. (Gast)]

Stefan F. schrieb:
> Marci W. schrieb:
[...]
> Ich gehe davon aus, dass diese Spikes in der Stromversorgung nicht
> existieren, oder sehr viel schwächer sind, als dein Bild zeigt. DU misst
> Misst.

Sorry Stefan, ich messe aktuell gar nix, denn ich bin nicht der TO.

>
> Was du da gemessen hast, ist die Stromversorgung überlagert mit einer
> elektromagnetischen Welle die deine Leitungen (=Antennen) empfangen.

OK, das wäre natürlich auch möglich. Ich dachte halt, das Oszi-Bild ist 
in Stein gemeißelt.

> Wenn ich Recht habe, bringt dir ein Filter in der Stromversorgung
> nichts, denn das Problem kommt nicht von dort.

ACK.

>
> Und wenn die Spitzen doch von dort kommen, würde ich lieber das Netzteil
> reparieren, anstatt einen Balkon dran zu bauen. Eine typische
> Fehlerursache ist ein ungeeigneter Ausgangskondensator mit einem zu
> hohen ESR.

Und warum schaltet man dann nicht einfach einen mit niedrigem ESR 
parallel. OK, da könnte das aus dem EMV-Buch zitierte Verhalten eine 
Rolle spielen.
Aber ich denke mal, wenn das Layout passt und nahe beim uC weitere 
Abblockkondensatoren Plaziert sind, dürfte das doch kein Problem sein, 
oder?

>
> Ein klassischer L/C Filter gegen Störungen sieht so aus:
>

>          L
> in o---XXXXXX---+----o out
>                 |
>                ===
>                 |
>                GND
>

>
> So ein Filter beruht darauf, nur noch niedrige Frequenzen durch zu
> lassen. Für hohe Frequenzen ist er hochohmig. Dein ESP nimmt aber
> hochfrequent Strom auf.

Na ja, immerhin hängt da ein C. Und wenn der groß genug ist, dürften 
auch Stromimpulse die Spannung nur sehr wenig einbrechen lassen.
In sofern lass ich die Sache mit "hochohmig" nicht richtig gelten.
Die Schaltung "sieht" ja den C, also eigentlich einen "Hochpass".
[...]

Danke nochmals für Deine Erklärungen.

Gruß

Marci

[Stefan F. (stefanus)]

Marci W. schrieb:
> Und warum schaltet man dann nicht einfach einen mit niedrigem ESR
> parallel.

a) Weil du dann mehr Kapazität am Ausgang hast, als vorgesehen. Die 
Regelung des Netzteils kann durch zu viel kapazitive Last durcheinander 
gebracht werden. In den Datenblättern von Schaltnetzteilen und 
Schaltwandler Modulen gibt es oft eine Angabe, wie viel Kapazität 
maximal zulässig ist.

b) Musst der Platz dafür vorhanden sein. Der Kondensator muss ja (ohne

Marci W. schrieb:
> Aber ich denke mal, wenn das Layout passt und nahe beim uC weitere
> Abblockkondensatoren Plaziert sind, dürfte das doch kein Problem sein,
> oder?

Jetzt bist du vom Netzteil zur Last gewechselt. Das ist eine ganz andere 
Baustelle, wo die Kondensatoren ganz anders dimensioniert werden weil 
sie eine ganz andere Aufgabe haben. Lass uns mal beim Netzteil bleiben.

> Na ja, immerhin hängt da ein C. Und wenn der groß genug ist,
> dürften auch Stromimpulse die Spannung nur sehr wenig einbrechen lassen.

Siehe a). Da kann man nicht einfach beliebig dicke Elkos verbauen.

Um ein Klar zu stellen: Niemand hat gesagt, dass ein Filter am Ausgang 
des Netzteil unmöglich oder völlig Wirkungslos sei. Und es ist auch 
nicht verboten. Also mach, wen du willst.

Ich überlege mir bei Umbauten lieber, welches Problem ich lösen will und 
wie man das gezielt angeht. Viel hilft nämlich normalerweise nicht viel.

[Marci W. (Gast)]

Hallo Stefan,

Stefan F. schrieb:
> Marci W. schrieb:
>> Und warum schaltet man dann nicht einfach einen mit niedrigem ESR
>> parallel.
>
> a) Weil du dann mehr Kapazität am Ausgang hast, als vorgesehen. Die
> Regelung des Netzteils kann durch zu viel kapazitive Last durcheinander
> gebracht werden. In den Datenblättern von Schaltnetzteilen und
> Schaltwandler Modulen gibt es oft eine Angabe, wie viel Kapazität
> maximal zulässig ist.

*) I know. Auch der min. und max. ESR ist, zumindest bei LD-Reglern, 
angegeben. Das ist mir alles bekannt.

Aber wenn ich z.B. einen C (Elko) mit 10uF habe und da z.B. 470nF 
parallel schalte, dürfte das kein Problem sein, wenn das SNT nicht schon 
vorher falsch designed wurde.
Und bitte nagel mich jetzt nicht auf die tatsächlichen Werte fest. Wie 
schon in meinem anderen Post geschrieben, zählt das Design von SNT nicht 
zu meinem Tagesgeschäft. ;-)

[...]
>> Na ja, immerhin hängt da ein C. Und wenn der groß genug ist,
>> dürften auch Stromimpulse die Spannung nur sehr wenig einbrechen lassen.
>
> Siehe a). Da kann man nicht einfach beliebig dicke Elkos verbauen.

siehe *)

Ich wollte das Thema eigentlich nur mal von der qualitativen Seite 
beleuchten. Ich habe aktuell kein SNT-Problem und auch keine 
Notwendigkeit, eines umzubauen. Außerdem wären solche Überlegungen ja 
auch interessant, falls man mal in die Verlegenheit kommen sollte eines 
designen zu wollen.

Und falls jetzt wieder das große Aaaaaber kommt: ich weiß, die Chinesen 
können es billiger. Aber SNT-Entwicklung ist keine 
Raketenwissenschaft...

Gruß

Marci

[Rainer W. (rawi)]

Marci W. schrieb:
> Aber wenn ich z.B. einen C (Elko) mit 10uF habe und da z.B. 470nF
> parallel schalte, dürfte das kein Problem sein, wenn das SNT nicht schon
> vorher falsch designed wurde.

Das kann eine Frage des ESR sein. Gewöhnlich ist der auch noch stark 
frequenzabhängig.

[Smoerrebroed R. (smoerrebroed_r)]

Steve van de Grens schrieb:
> Kontrolliere mal die mitgelieferten Kabel. Bei meinem (ganz anderes
> Produkt, aber auch aus China) waren sie aus Eisen, also recht hochohmig.

Die mitgelieferten Kabel befinden sich noch im Karton. :-) Ich benutze 
einen separaten Satz Kabel und zwar immer den gleichen unabhängig vom 
Netzteil.

Rainer W. schrieb:
> Wer weiß, wie die Leiterschleife zum Auskopplung der Spikes für das Oszi
> aussah? ;-)

Ich habe da keinen riesigen Aufwand betrieben sondern einfach den 
mitgelieferten Tastkopf samt Masseklemme verwendet. Darüber hinaus halte 
ich es aber mittlerweile für gesichert, dass die gezeigten Spikes nicht 
die Ursache des nicht startenden ESP32 nicht - immerhin läuft er ja auch 
damit, sofern er es erst einmal über die Startphase hinaus schafft - 
insofern habe ich das Thema erst mal nicht weiter verfolgt.

[Rainer W. (rawi)]

Smoerrebroed R. schrieb:
> Ich habe da keinen riesigen Aufwand betrieben sondern einfach den
> mitgelieferten Tastkopf samt Masseklemme verwendet.

Dann hast du wahrscheinlich eine schöne Leiterschleife zum Einfangen von 
magnetischen Störungen aufgebaut. Hänge zum Vergleich einmal die 
Masseklemme direkt an die Spitze des Tastkopfes und guck dir dann das 
Signal an, wenn du damit in die Nähe des Netzteils gehst.

[Stefan F. (stefanus)]

Smoerrebroed R. schrieb:
> Ich habe da keinen riesigen Aufwand betrieben sondern einfach den
> mitgelieferten Tastkopf samt Masseklemme verwendet.

Was zu genau dem gezeigten Bild führt. Die Leiterschleife mit der 
Krokodilklemme ist äußerst empfänglich für elektronagnetische Felder von 
Schaltnetzteilen.

https://www.all-electronics.de/elektronik-entwicklung/richtiges-testen-von-stromversorgungen-teil-2.html

[Smoerrebroed R. (smoerrebroed_r)]

Ja, ich verstehe, was Ihr sagt, aber da ja die eigentliche Ursache 
meines Problems gefunden wurde, stecke ich da jetzt nicht mehr viel 
Ehrgeiz rein. ;-) Ich habe mittlerweile das problembehaftete Netzteil 
gegen ein teureres und auch besseres ausgetauscht, welches nicht nur 
schneller die gewünschte Spannung erreicht sondern auch trotz 
mangelhafter Messmethode einen wesentlich saubereren Spannungsverlauf 
zeigt, und mehr brauche ich aktuell nicht. Sollte ich aber noch einmal 
diesbezüglich Messungen anstellen, werde ich mich an Eure Hinweise 
erinnern.

LG

SR