Schaltregler entstören und Messungen

23/11/2012 - 08:57 von Edzard Egberts | Report spam
Ich habe hier einen DC/DC-Wandler (RB-1209S) für die Versorgung eines
DAC, der über Optokoppler angesteuert wird.

Das Layout hatte ich vermurkst und die Masse der Optokoppler vorne an
die "Zuführungsleitung" gehàngt, so dass in der Ausgangsrampe einzelne
Schritte immer wieder einen Sprung machten (Low-Aktive Eingànge über
Optokoppler haben nicht so den Störabstand). Das ließ sich mit Cutter
und Draht reparieren, aber bei der Gelegenheit wollte ich mir die Sache
mit den Störungen nàher ansehen.

Das Problem ist nun, dass ich nicht wirklich messen kann. Das Oszi zeigt
mir mit AC-Kopplung die Impulse des Schaltreglers mit Spikes, die bis zu
80mV deutlich zu sehen sind und das vorhergehende Problem wohl erklàren.
Dummerweise ist es egal, wo ich messe - irgendwo an der Spannung ergibt
das gleiche Bild, wie Tastkopf kurzgeschlossen und Schleife mit
Platinenmasse verbunden.

Als Entstörmaßnahme hat die Schaltung schon eine 330uH-Spule, die vor
einer Parallelschaltung von 100nF/100uF liegt, dahinter kommt noch ein
78L05 mit ebenfalls 100nF am Ausgang. Bevor ich auf die Idee mit dem
Layout kam (dass es sich um eine Störung durch den Schaltregler handelt,
hatte ich da schon mit einer anderen Spannungsversorgung geklàrt) habe
ich die 330uH auch mal durch 100R ersetzt. An Strom braucht die
Schaltung übrigens so etwa 10mA.

Welche Entstörmaßnahmen sind hier denn empfehlenswert, wie kann ich den
Erfolg messen und welche Tipps gibt es denn da so? Es làuft jetzt zwar,
ich habe aber den Verdacht, dass man ruhig noch etwas Schlangenöl
einreiben könnte. ;o)
 

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#1 Michael S
23/11/2012 - 09:32 | Warnen spam
Am 23.11.2012 08:57, schrieb Edzard Egberts:
Ich habe hier einen DC/DC-Wandler (RB-1209S) für die Versorgung eines
DAC, der über Optokoppler angesteuert wird.

Das Layout hatte ich vermurkst und die Masse der Optokoppler vorne an
die "Zuführungsleitung" gehàngt, so dass in der Ausgangsrampe einzelne
Schritte immer wieder einen Sprung machten (Low-Aktive Eingànge über
Optokoppler haben nicht so den Störabstand). Das ließ sich mit Cutter
und Draht reparieren, aber bei der Gelegenheit wollte ich mir die Sache
mit den Störungen nàher ansehen.

Das Problem ist nun, dass ich nicht wirklich messen kann. Das Oszi zeigt
mir mit AC-Kopplung die Impulse des Schaltreglers mit Spikes, die bis zu
80mV deutlich zu sehen sind und das vorhergehende Problem wohl erklàren.
Dummerweise ist es egal, wo ich messe - irgendwo an der Spannung ergibt
das gleiche Bild, wie Tastkopf kurzgeschlossen und Schleife mit
Platinenmasse verbunden.

Als Entstörmaßnahme hat die Schaltung schon eine 330uH-Spule, die vor
einer Parallelschaltung von 100nF/100uF liegt, dahinter kommt noch ein
78L05 mit ebenfalls 100nF am Ausgang. Bevor ich auf die Idee mit dem
Layout kam (dass es sich um eine Störung durch den Schaltregler handelt,
hatte ich da schon mit einer anderen Spannungsversorgung geklàrt) habe
ich die 330uH auch mal durch 100R ersetzt. An Strom braucht die
Schaltung übrigens so etwa 10mA.

Welche Entstörmaßnahmen sind hier denn empfehlenswert, wie kann ich den
Erfolg messen und welche Tipps gibt es denn da so? Es làuft jetzt zwar,
ich habe aber den Verdacht, dass man ruhig noch etwas Schlangenöl
einreiben könnte. ;o)



Diese fertigen DCDC-Wandler sind EMV-Technisch hàufig eine riesige
Katastrophe. Ungeschirmte Drosseln, an Filterkondensatoren nur das
nötigste. Die Schaltgeschwindigkeit ist auf Wirkungsgrad und nicht auf
EMV hin optimiert.

Erstmal: Wer misst, misst Mist. Das Masseschwànzchen am Tastkopf bildet
zusammen mit Leiterplatte und Tastkopf selbst eine Leiterschleife und
ist eine super Antenne für induktive Störer. Du siehst also Sachen, die
gar nicht vorhanden sind.
Lösung: Masseschwànzchen abklemmen. Vorne die Tastkopfisolation abziehen
und spiralförmig Draht um die Tastkopfmasse wickeln.
Dieses Stück Draht lötest Du dann unmittelbar neben die gewünschte
Messstelle an Masse an und baust Dir dadurch so eine Art Coax-Buchse, in
die Du den Tastkopf stecken kannst.

Der Unterschied in den Messergebnissen ist gewaltig.

Weiter gehts auf der Leiterplatte:
Wenn Du da keine durchgehende Masseflàche (doppelseitiges Layout) hast,
hast Du vermutlich Leiterschleifen geroutet, die die Streufelder des
DCDC-Wandlers super empfangen und diese Störspannungen erzeugen. Das
wird dann schwierig.
Man kann versuchen, die Masse dann eng mit vielen Drahtbrücken zu
vermaschen, so dass sich über die komplette Leiterplatte ein Massenetz
legt, welches die induktiven Einflüsse kurzschließt.

Weiterhin sollte der DCDC etwas abseits sitzen und seine Ein- und
Ausgangsströme sollten nicht über Teile der Leiterplatte fließen können,
wo auch kleine Spannungen gemessen werden sollen.

ungeschirmte Filterdrosseln sind übrigens auch super Antennen für das
Streufeld des DCDC. Sie verlieren dadurch einen Großteil ihrer Wirkung.
Man muss sie also so platzieren, dass die Feldlinien aus dem
DCDC-Wandler nichts induzieren können, also irgendwie rechtwinklig zur
DCDC-Drossel.

Kurze Spikes sind sehr hochfrequent. Standarddrosseln haben hàufig
Eigenresonanzfrequenzen im einstelligen MHz-Bereich. Darüber nimmt die
Filterwirkung dramatisch ab. Weiterhin arbeiten auch Elkos im
MHz-Bereich nur noch sehr schlecht.
Will man im 2-3stelligen MHz-Bereich vernünftig filtern, muss man
Drosseln nehmen, die auch da oben noch induktiv sind. z.B. Ferritperle,
SMD-Ferrite, ...
Kerkos sind auch Pflicht, das Layout und die kurze Anbindung sind aber
wichtig, auf einer Leiterplatte ohne Masseflàche aber kaum oder nur mit
viel Erfahrung zu machen.

Michael

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