Hallo Leute,
ich hab hier grad ein kleines Projekt am laufen, das über Power over Ethernet (802.3af) versorgt wird, und auf der Sekundärseite hängt ein chinesischer Flyback-Klon von HLK-PM03, also so ein typischer vergossener DC/DC-Wandler, bei mir mit 48 V → 5 V/1 A (laut Datenblatt).
Dahinter hängt ein kleiner MCU-Controller (CH32V203), bisschen Peripherie, ein USB-Interface zum PC, paar LEDs, und ein Analogteil für Strommessung. Das ganze soll irgendwann in ein Gehäuse rein und vielleicht CE-getestet werden, aber das ist Zukunftsmusik.
Jetzt zum eigentlichen Punkt, ich bin mir grad nicht sicher, wie ich die Masseführung auf der Sekundärseite am besten mache. Ich hab drei Varianten probiert:
Sternförmig: alle Masseleitungen (MCU, USB, Analogteil) sternförmig von einem Punkt hinterm DC/DC-Elko weg.
Durchgeschleift: einfach eine breite Kupferschiene GND unter allem, und an jeder Station ein 100nF + 10µF.
Mit Ferrit-Trennung: GND_USB getrennt über 120 Ω@100 MHz Ferrit, und 1nF rüber auf GND_MAIN.
Das Problem: Wenn ich das Oszi an D+ / D− halte (natürlich mit Schleifenleitung kurz), sehe ich Gleichtaktanteile mit etwa 200 mVpp bei 250 kHz, also genau die Schaltfrequenz vom Flyback. Datenübertragung läuft zwar, aber ab und zu spinnt der PC beim Verbinden, oder meldet „Unbekanntes Gerät“, wenn gleichzeitig meine LED-PWM läuft (~20 kHz, 200 mA).
Ich weiß dass das jetzt wieder Diskussionen gibt („Masse ist Masse“ vs. „Masseführung ist alles“ usw.), aber ich frag ganz konkret: Hat jemand praktisch gemessen, ob sternförmig was bringt bei galvanisch getrennten PoE-Systemen mit USB-Ausgang?
Weil theoretisch dürfte das ja keinen Unterschied machen, solange die Rückströme im selben Bereich fließen, aber in der Praxis scheint es doch einen zu geben. Das Gehäuse ist übrigens Aluminium, noch nicht geerdet (PE liegt aktuell nur auf RJ45-Shield über 1nF).
Messwerte (grob): -Ripple auf 5 V: 40 mVpp -Ripple an CH32-VDD: 25 mVpp -Ripple auf USB-5V: 35 mVpp -Common-Mode-Anteil auf D+/D−: 150 … 200 mVpp -USB-Leitungslänge: 40 cm -RJ45-Kabel: 10 m Cat5e
Ich überlege auch, vor den USB-Datenleitungen noch einen CM-Choke (WE 744232471) reinzusetzen, aber ich hab keine Lust, da unnötig Geld reinzuwerfen, wenn’s nur am Layout liegt.
Hat da jemand Erfahrungswerte, ob sternförmige Masse bei USB + PoE Kombination was bringt, oder ist das alles Esoterik? Vielleicht hat ja auch jemand Fotos von funktionierenden Layouts mit ähnlicher Kombi.