Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Galvanische Trennung für Analogschaltung Betriebsspannung


von Hobby T. (hobbytroniker)


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Hallo Forum :)

Ich bin dabei eine Schaltung, die wunderbar funktioniert hat, zu 
überarbeiten (evtl sollte ich sie einfach so lassen).

Dabei wundere ich mich selbst über mich, wieso ich das so gemacht hab.

Schaltung ist angehängt.

Wenn ich da jetzt nochmal drüber nachdenke, dann würde ich wohl eher 
einen 5 -> 5 DC-Wandler benutzen und einen LM1117 LowDrop Regulator auf 
3.3V und die als Betriebsspannung für die restliche Schaltung benutzen 
(alle weiteren Komponenten können 3,3V).

Wahrscheinlich wollte ich damals Probleme mit der unregulierten 
DCDC-Output-Spannung von 4,5 bis 5,5V und dem relativ hohen Rippel 
vermeiden und hab deshalb gleich 9V benutzt, weil man damit leichter 
runterregeln kann.

Zur eigentlichen Frage: Wie machen es die Profis, 3,3V galvanisch mit 
"guter Qualität" (für Analogsignalverarbeitung) zu trennen?

Viele Grüße,
Hobbytroniker

: Bearbeitet durch User
von Flip B. (frickelfreak)


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Die schaltung ist Okay, aber Energie und datenfluss sollte im schaltplan 
in leserichtung von Links nach rechts geschehen. Also bitte einmal 
spiegeln, mich hast du damit schon erfolgreich verirrt.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Zur eigentlichen Frage: Wie machen es die Profis, 3,3V galvanisch mit
> "guter Qualität" (für Analogsignalverarbeitung) zu trennen?

Sie nehmen keinen fertig kaufbaren DCDC-Wandler.

Sie nehmen einen pushpull-Driver und lassen sich einen passenden
Trafo wickeln. (weniger Stoerungen als boost oder back).

Sie machen danach noch einen extra LC-Filter zur besseren Unterdrueckung
der "Schaltfrequenz".

Danach noch ein guter LowDrop fuer Unterdrueckung von Stoerung im 
unteren FRequenzbereich.

Natuerlich noch der uebliche EMV-Kram.

Dann klappt es auch mit dem 16Bit AD. .-)

Vanye

von Michael B. (laberkopp)


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Hobby T. schrieb:
> Dabei wundere ich mich selbst über mich, wieso ich das so gemacht hab.

Offenkundig wollte man GND und GND_PH galvanisch voneinander trennen und 
sauber linear geregelte 5V erzeugen, das geht am einfachsten in dem man 
die unsauberen 9V in einen 7805 steckt.

Hobby T. schrieb:
> dann würde ich wohl eher einen 5 -> 5 DC-Wandler benutzen und einen
> LM1117 LowDrop Regulator auf 3.3V

Dann hast du unsaubere 5V (was eventuell Analogelektronik stört) und 
unsaubere 3.3V (was vermutlich egal ist wenn nur Digitalkrams 
dranhängt), denn ein 1117 regelt nicht so schnell wie ein 7805.

von Foobar (asdfasd)


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Wenn ein Analogprofi die Wahl hat, nimmt er eine symmetrische Versorgung 
mit deutlich über 3V, z.B. +/-12V.

von Peter D. (peda)


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von Peter D. (peda)


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Vanye R. schrieb:
> Sie nehmen keinen fertig kaufbaren DCDC-Wandler.

Naja, wenn man Entwickler übrig hat, die Däumchen drehen müssen.
In der Regel nimmt man aber fertige Teile. Das spart Entwicklungskosten 
und Zeit.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> In der Regel nimmt man aber fertige Teile.

Eher nicht. Die Teile sind teuer, stoeren und du hast keine Moeglichkeit 
die Schaltfrequenz dahin zu legen wo du sie haben willst. Hier ging es 
doch um Analogentwicklung. Und dann kommen noch die ganzen Bonussachen 
wie softstart, Ueber und Unterspannungsueberwachung. Oh..und ich kenne 
natuerlich
nicht alles was es gibt, aber was ich bisher so gesehen habe hatte auch 
noch einen relativ hohen Iq.

> Das spart Entwicklungskosten und Zeit.

Ist doch egal. Machst du keine Stueckzahlen? .-)

Aber klar wenn man irgendeinen speziellen Industriekram macht wo man nur 
1000Stk braucht dann kann das anders aussehen.

Vanye

von Joachim B. (jar)


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Hobby T. schrieb:
> Zur eigentlichen Frage: Wie machen es die Profis, 3,3V galvanisch mit
> "guter Qualität" (für Analogsignalverarbeitung) zu trennen?

als ich noch damit Geld verdiente, DC/DC zu 9V galv. getrennt und mit 
78L03 für die Signalverarbeitung

von Peter D. (peda)


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Vanye R. schrieb:
> Ist doch egal. Machst du keine Stueckzahlen? .-)

Nö, Stückzahlen werden bereits in China gefertigt.
In D machen sich besser kundenspezifische Spezialgeräte. Da sind dann 
Entwicklungsaufwand und Zeit ein Hauptfaktor.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Nö, Stückzahlen werden bereits in China gefertigt.

Bei mir teilweise auch, aber dann weisst du ja auch was
das fuer eine Freude ist mit denen? Sagen wir mal du willst fuer
deinen DCDC-Converter einen Zulassung bezueglich Potentialtrennung 
haben, oder ROHS oder sonstwas. Kein Problem. Liefern sie dir morgen. 
Schreiben sie heute Nacht. Aussagekraft? :-D Da saegst du die Teile 
hinterher auf und misst den Isolationsabstand selber nach weil du Angst 
bekommst.

> In D machen sich besser kundenspezifische Spezialgeräte. Da sind dann
> Entwicklungsaufwand und Zeit ein Hauptfaktor.

Falsche Branche. .-)

Aber wir kommen hier vom Thema ab. Wer hier fragt ist ja eher so der 
Bastler der das Hobby betreibt weil er Spass haben will und was lernen 
will. Da wird man sicher eher alles selber machen als einen fertigen 
DCDC Klotz auf die Platine zu setzen. Einfach (siehe oben) weil man mehr 
Einflussnahmen in der Schaltung hat. Und erst recht wenn du damit 
analoges machen willst. In der Firma rufe ich einfach drei Hersteller an 
und die schicken mir Muster mit denen ich spielen kann. Aber zuhause 
muss ich den ja selber kaufen und wenn ich dann feststelle das man einen 
bei Reichelt gekauft hat der einen die ganze Platine vollrotzt dann ist 
das irgendwie doof.


Vanye

p.s: Und fuer die Firma: Mir war letzten so als wenn es da grosse 
Probleme mit der Lieferbarkeit der fertigen DCDC-Wandler gibt. Also mehr 
wie bei normalen Teilen. .-)

von Peter D. (peda)


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Vanye R. schrieb:
> Da wird man sicher eher alles selber machen als einen fertigen
> DCDC Klotz auf die Platine zu setzen.

Ich denke, eher nicht. Wer alles selber macht, wird oft nie fertig.

Gerade als Anfänger kann man da viel falsch machen und viele 
frustrierende Anläufe brauchen. Da ist man froh, was fertiges vom 
Experten zu bekommen, der den ganze Tag nichts anderes macht, als 
Stromversorgungen zu entwickeln.

Ich brauchte z.B. einen Regler 0..8V/6A und hab den XR76208 genommen. 
Ich brauchte 4 Platinenversionen, ehe alles rund lief. Zuerst hatte ich 
einen IC ausgewählt, der völlig untauglich war, da er bei Überlast 
dauerhaft abschaltete, statt Hiccup Mode.

Auch sind die ICs oft nicht bastlertauglich. Löten kann ich den XR76208 
nicht selber, der wird extern bestückt.

Vanye R. schrieb:
> Mir war letzten so als wenn es da grosse
> Probleme mit der Lieferbarkeit der fertigen DCDC-Wandler gibt.

MCs, ADCs, DACs usw. sind da erheblich schlimmer.
DCDC gibt es oft pinkompatibel von anderen Herstellern.

von Michael B. (laberkopp)


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Peter D. schrieb:
> Nö, Stückzahlen werden bereits in China gefertigt.
> In D machen sich besser kundenspezifische Spezialgeräte. Da sind dann
> Entwicklungsaufwand und Zeit ein Hauptfaktor.

Merkwurdig eigentlich:

bei hohen Stückzahlen spielen nur die Rohstoffkosten eine relevante 
Rolle, und die sind in Europa und Asien identisch, und die Investitionen 
in einen grossen Maschinenpark, und Geld und Subventionen sind im Westen 
im Überfluss vorhanden.

Bei Entwicklung macht der Arbeitslohn den Grossteil der Kosten aus, und 
die liegen in Asien bei 1/4 der europäischen Kosten. Zudem sind Asiaten 
sehr technikfreundlich und engagiert lernfähig, während in Europa seit 
1980 eine Kultur der technikfeindlichkeit besteht und man nur auf 
privaten Profit bei minimaler Eigeninitiative achtet.

Das spricht sehr dafür, in Asien entwickeln zu lassen und hier die 
Investition in grosstechnische 'Industrie 4.0' Massenfertigung 
durchzuführen, die beim Autobau je schon geübt wurde.

Ich bin sehr zufrieden mit meinem chinesischen Reifendruckkontrollsystem 
für 20 EUR, gute Technik und billiger als auch nur ein europäischer 
Radsensor, der zudem wegen idiotischer Bauweise einen teuren 
Werkstattbesuch zum Einbau erfordern würde.

Und ich bin sehr angetan von den Produktion von XiaoMi, 
Thermo/Hygrometer, Dashcam, Induktionskocher, die sehr intelligent 
konstruiert unter Verwendung edler Bauteile trotzdem zum günstigen Preis 
angeboten werden konnten. Aus europäischer Entwicklung sehe ich auch 
nichts nur ansatzweise vergleichbares, hier geht es nur um 
Profitmaximierung, miese Technik mit viel Marketing Geschwätz.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Zudem sind Asiaten sehr technikfreundlich und engagiert lernfähig,
> während in Europa seit 1980 eine Kultur der technikfeindlichkeit
> besteht und man nur auf privaten Profit bei minimaler Eigeninitiative achtet.

Das sind die ueblichen Vorurteile die man so hat. Realitaet ist oft 
anders.
Ich arbeite international im Projektgeschaeft, also mit China, Indien, 
Japan und weiteren Laendern. Japan ist auf aehnlichen Level wie 
Deutschland. Teilweise besser, manchmal etwas schlechter. Aber auch 
vergleichbar teuer.
China und Indien koennen immer alles wenn man sie fragt, die Ausfuehrung
ist aber oftmals problematisch wenn man an die Grenzen des machbaren 
geht. Ausserdem sind die sehr pragmatisch wenn es um die Einhaltung von 
Bestimmungen und Vorschriften geht. (legal, illegal, scheissegal)
Ich haette kein Problem neben einem deutschen Atomkraftwerk zu wohnen, 
wuerde aber niemals neben einem chinesischen leben wollen. .-)

> Das spricht sehr dafür, in Asien entwickeln zu lassen und hier die
> Investition in grosstechnische 'Industrie 4.0' Massenfertigung
> durchzuführen, die beim Autobau je schon geübt wurde.

Ohne hier im Detail gehen zu koennen, aber ich sehe gerade das man 
teilweise
Fertigung zurueckholt.

Aber natuerlich, die Chinesen werden besser! Ich denke mal noch 10Jahre 
und die sind auf unserem Level. Vielleicht weniger weil es hier wegen 
der von dir angesprochenen Technikfeindlichkeit eher nach unten geht. 
Wir werden in interessanten Zeiten leben. :-D

Vanye

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Vanye R. schrieb:
> Sie nehmen keinen fertig kaufbaren DCDC-Wandler.

Wie Du schon selbst erkannt hast, hängt das sehr stark von den geplanten 
Stückzahlen und etlichen anderen Randbedingungen ab.

> Sie nehmen einen pushpull-Driver und lassen sich einen passenden
> Trafo wickeln. (weniger Stoerungen als boost oder back).

Sie verwenden für solche Anwendungen nicht den nächsten Rotz, den es 
gerade irgendwo für billig gibt, sondern informieren sich bei den 
renommierten Herstellern bezüglich geeigneter Produktlinien. Traco 
bietet nämlich genau für solche Anwendungen auch vollgeschirmte Wandler 
mit störarmen Ausgängen an. Als Profi diskutiert man solche Themen mit 
dem zuständigen Applikationsingenieur statt einfach nur mit seiner 
eigenen Engstirnigkeit irgendwelche nicht haltbaren Platitüden zu 
verbreiten.

> Sie machen danach noch einen extra LC-Filter zur besseren Unterdrueckung
> der "Schaltfrequenz".

Auch hierzu gibt es von den einschlägigen Herstellern entsprechende 
Applikationsschriften. Man sollte den Platzbedarf solcher 
Filterbeschaltung aber nicht vergessen, der oft sogar größer als der des 
eigentlichen Wandlers ist.

Manche PoL-Wandler, z.B. von Murata oder AD/LT/TI, bin ich erstaunt, 
sind wahre Kunstwerke in Sachen Integrationsdichte, insbesondere wenn 
die Induktivitäten in dem Trägermaterial integriert sind. Und z.B. Vicor 
schafft es, streichholzschachtelgroße Wandler im Kilowattbereich zu 
bauen. Das ist alles definitiv nichts, was man mal nebenher entwickelt, 
obwohl man so etwas nur verwenden will. Sonst könnte man ja auch mit 
einer Schaufel Sand beginnen und sich daraus selbst die Transistoren 
zusammenklöppeln. Aber das macht ja auch keiner mehr, sofern er nicht 
ein dedizierter Halbleiterhersteller ist.

> Danach noch ein guter LowDrop fuer Unterdrueckung von Stoerung im
> unteren FRequenzbereich.

Gerade viele LDO sind hierfür eben nicht geeignet, weil deren 
Längstransistor "falsch herum gepolt" ist und sich bezüglich Störungen 
der Eingangsspannung eher wie ein Impedanzwandler in Basisschaltung 
verhält, d.h. Störungen oberhalb der Grenzfrequenz seiner Regelschleife 
nicht dämpft, sondern sogar verstärkt. Klassische Linearregler haben 
dieses Problem nicht.

> Natuerlich noch der uebliche EMV-Kram.

Das ist unabhängig von Selbstbau oder Fertigmodul.

> Dann klappt es auch mit dem 16Bit AD. .-)

Dafür kommt es nicht nur auf die Stromversorgung und EMV-Maßnahmen, 
sondern auch auf dessen Eingangsbeschaltung und digitale Filterung nach 
der A/D-Wandlung an.

von Michi S. (mista_s)


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Hobby T. schrieb:
> Wie machen es die Profis, 3,3V galvanisch mit
> "guter Qualität" (für Analogsignalverarbeitung) zu trennen?

Das kommt natürlich auch ein wenig auf die anvisierte Zielgruppe an; 
wenn Deine Analogsignalverarbeitung letzlich nur Teil einer profanen 
High-End Meßapparatur werden soll, wurden ja bereits einige zielführende 
Vorschläge gemacht.
Wenn Du aber für die audiophilsten aller Goldöhrchen entwickeln willst, 
solltest Du Dich keinesfalls mit altbackener galvanischer Trennung 
zufriedengeben sondern unbedingt auch noch ferromagnetisch entkoppelt 
arbeiten, z.B. photovoltaische Energieversorgung, abgeschirmt durch eine 
ausschließlich mit puren, reinsten Lichtstrahlen gefluteten 
Schutzkammer, basierend auf modernster LED-Technologie. Allein damit 
verdoppelst Du locker mal eben Deine Gewinnspanne und steigerst 
gleichzeitig die Kundenzufriedenheit ins unermessliche. ;)

von Rainer W. (rawi)


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Andreas S. schrieb:
> Dafür kommt es nicht nur auf die Stromversorgung und EMV-Maßnahmen,

Ja nee - is' klar.
Erklär doch mal, wie du darauf kommst.
Wenn der Wandler sich leitungsgebundene Störungen über sein PSRR in den 
Signalpfad holt oder Störungen über parasitäre Effekte von der 
Versorgung einkoppeln, spielt das sehr wohl eine Rolle.

von Joachim B. (jar)


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Andreas S. schrieb:
> Als Profi diskutiert man solche Themen mit
> dem zuständigen Applikationsingenieur

witzig, weisst du was Profi heisst?

Jemand der damit Geld verdient!
Der Aplikationsingenieur wird sich bedanken wer mit ihm diskutieren will 
bei Stückzahl 1.

Vanye R. schrieb:
> Dann klappt es auch mit dem 16Bit AD

halte ich für ein Gerücht, kaum jemand hat die Messmöglichkeiten dafür.
Im industriellen Umfeld war ich froh 60dB 2^10 1000:1 messtechnisch zu 
erreichen. Die Messgeräte waren vorhanden, das Umfeld leider nicht.

: Bearbeitet durch User
von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Rainer W. schrieb:
> Andreas S. schrieb:
>> Dafür kommt es nicht nur auf die Stromversorgung und EMV-Maßnahmen,
>
> Ja nee - is' klar.
> Erklär doch mal, wie du darauf kommst.
> Wenn der Wandler sich leitungsgebundene Störungen über sein PSRR in den
> Signalpfad holt oder Störungen über parasitäre Effekte von der
> Versorgung einkoppeln, spielt das sehr wohl eine Rolle.

Mangelt es Dir an grundlegenden sprachlichen Fähigkeiten, den Ausdruck 
"nicht nur" zu verstehen?

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Joachim B. schrieb:
> witzig, weisst du was Profi heisst?
>
> Jemand der damit Geld verdient!
> Der Aplikationsingenieur wird sich bedanken wer mit ihm diskutieren will
> bei Stückzahl 1.

Komisch, ich mache da genau die gegenteilige Erfahrung mit etlichen 
Lieferanten, die ausdrücklich die volle Entwicklungsunterstützung auch 
bei "Stückzahl 1" bieten. Dazu gehören z.B. Traco, Vicor, Wago und 
Würth.

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