Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 60mVpp Ripple von 24V Spannungsquelle glätten nur wie?


von Holger M. (_holger)


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Hallo Freunde!

Ich habe dieses 24V Netzteil,
http://www.wago.com/wagoweb/documentation/787/eng_dat/d07870722_00000000_0en.pdf
mit dem ich 12V Drucksensoren versorgen möchte, die ich mit einem 5V ADC 
auslesen will.

Das funktioniert theoretisch alles super, nur ist die 24V 
Ausgangsspannung des Netzteils von ~833kHz Ripple mit ~80kHz Impulsen 
mit einer Amplitude von ~30mV überlagert.

Im Screenshot habe ich das Netzteil mit einem 1kOhm Widerstand belastet, 
was bedeutet, dass 24mA Strom geflossen sind und 0,576W verbraten 
wurden.
Der Widerstand wurde dabei rund 70°C warm.

Im Bild sind es pro Kästchen vertikal 20mV und horizontal 5µs.

Naiv wie ich bin dachte ich, wenn ich für die Versorgung der Sensoren 
einen 7812 Spannungsregler mit Vorwiderstand und riesengroßen 
Kondensatoren hernehme, dann wird das Geripple schon verschwinden.

Nun, dem ist leider ganz und gar nicht so.
Ich habe RC-Tiefpässe in allen Formen und größen gebastelt und es 
rippled immer gleich... Auch wenn ich beide Seiten meines Tastkopfes an 
die 24V-Masse halte rippled es mit 30mV :-o

Was muss ich denn nun tun, damit aus den bis 5A belastbaren, unruhigen 
24V schön ruhige, bis 250mA belastbare 12V werden?

Theorie und Praxis scheinen hier gerade überhaupt gar nicht einer 
Meinung zu sein :-(

Viele Grüße,

Holger.

von Falk B. (falk)


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@  Holger M. (_holger)

>rippled immer gleich... Auch wenn ich beide Seiten meines Tastkopfes an
>die 24V-Masse halte rippled es mit 30mV :-o

Daran erkannst du, dass es u.a. ein Messproblem ist. Wahrscheinlich 
spuckt dir dein DC-DC Wandler nette Gleichtaktstörungen auf die Masse. 
Eine stromkompesierte Drossel mit wenig parasitärer Kapazität könnte 
helfen.

>Was muss ich denn nun tun, damit aus den bis 5A belastbaren, unruhigen
>24V schön ruhige, bis 250mA belastbare 12V werden?

Wenn die Gleichtaktdrossel nicht reicht, besseren DC-DC Wandler nehmen.

von Harald W. (wilhelms)


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Holger M. schrieb:

> Ich habe RC-Tiefpässe in allen Formen und größen gebastelt

Wenn RC nicht reicht, nimmt man LC. Zuerst solltest Du aber
sicherstellen, das die Störungen nicht nur durch die Art
Deiner Messung entstehen. Brummschleifen gibts nicht nur im
Audiobereich, sondern auch bei der Meßtechnik. :-)
Gruss
Harald

von Holger M. (_holger)


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Ich bin immer wieder fasziniert, wie rasend schnell und kompetent einem 
hier geholfen wird! :-)

@Falk
Das was ich am Oszilloskop messe messe ich auch mit dem ADC (also +- zig 
mV Schwankungen), und wenn das einem Schaltungsfehler zugrunde liegt 
wäre das fatal... Das will ich lieber einfach mal direkt ausschließen 
;-)

Eine Gleichtaktdrossel habe ich mir eben selber gewickelt und siehe da, 
jetzt rippled es nur noch mit 833kHz und 4mV Amplitude... mit etwas 
gutem Willen sogar sinusförmig.

Screenshot: 2mV und 5µs pro Kästchen.

Es scheint so, als könnte das meine Probleme lösen. Ich werde mich auf 
jeden Fall mal über die Dimensionierung einer solchen Drossel schlau 
machen und dann eine professionell gewickelte ordern.
Danke!

@Harald
Leider beschränkt sich mein Vorrat an Spulen auf ein paar hundert Meter 
Kupferlackdraht und nackte Ringkerne, daher ist's schwierig halbwegs 
berechenbare LC-Pässe zu bauen.
Für das Endprodukt werde ich es aber definitiv in Erwägung ziehen! :-)

von MaWin (Gast)


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> 833kHz Ripple

sind so hochfrequent, das kann ein Regler

> einen 7812 Spannungsregler

nicht asuregeln

> mit Vorwiderstand und riesengroßen Kondensatoren

und "riesengrosse" Kondenstaoren auc nicht weil alleine
deren Zuleitungsinduktivität zu hoch ist.

Du brauchst also passive Filter, am besten LC-Filter,
wobei der L diese knappe 1MHz auch sperren muss, die
Spule darf also nicht kapazitiv koppel (nimm eine
Stabspule auf der der Draht mit etwas Abstand gewickelt
ist, zwei Wicklung bifilar und eine wieder abwickeln)
und Kondenstaoren die bei 1MHz noch wirken (dazu tun
es 100nF Keramik).

Obwohl ein Stromkreis Hin- und Rückweg hat, es es egal
wäre ob du Hinweg oder Rückweg filterst oder beide, ist
für den Messverstärker wichtig daß IN BEZUG AUF SEINEN
Masseanschluss gefiltert wird. Alle Bauteile müssen aich
also an diesem Anschluss abstützen mit möglichst kurzen
Verbindungen. Es bietet sich also an, VCC zu filtern.

Da deine Spannung zu hoch ist, kommt nach dem Filter noch
der Spannungsregler, auch dessen Masse also an diesen
"Sternpunkt".

Wenn ein Filter nicht reicht, kannst du 2 hintereinander
bauen, aber achte darauf, daß L und C nicht einen
Schwingkreis bilden und auf dessen Frequenz gut klingeln.
Es kann slso sinnvoll sein, zum L in Reihe noch einen R
einzubauen. An dem darf sogar Spannung abfallen, du hast
ja genug.

An den Eingang des Spannungsreglers dürfen auch grössere
Elkos die dann im wesentlichen eine schwankende
Stromaufnamhe des Ausgangs abpuffern. Je nach Strom aber
eher 10 bis 100uF und nicht übertreiben.

                     +----+
--R--L--+--R--L--+---|7812|--+-- 12V
        |        |   +----+  |
        C        C7     |   100nF
        |        |      |    |
        |        +------+----+
        |              /|\
        +-------------+ | +---- GND
                        |
Masse ------------------+

Wie gross sollen R, L und C sein ? Nicht so gross wie
möglich, sondern damit ihr Effekt so stark wie möglich
ist, L C also ein Filter für 833kHz, die anderen L C
ein Filter für 80kHz. Es gibt Impedanzkurven für genau
die ausgewählten Bauteile in den Datenblättern.

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