Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LDO summt. Spannung nicht glatt


von Alexander A. (alexander1986)


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Hallo,

ich habe eine Frage:
Ich benutze in einer Schaltung diesen Spannungsregler:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl760m33-q1.pdf
Eingangspannung ist 11V.
Der Schaltkreis sieht so aus:
Ub Pin -> 0,51Ohm -> Diode (Verpolungschutz) -> 2x 10uF Kerko + 100nF 
(direkt am Eingangspin) -> LDO Input.
Outputpin -> 100nF -> 2x 10uF
Damit "summt" der LDO. Frequenz geschätzt 10-12kHz.
Die Ausgangsspannung ist auch nicht ganz sauber. Bei der 100uS Auflösung 
kann man Sägezahn erkennen mit 300mV Differenz.

Was kann da los sein?
Oder ist das kein richtiger LDO? Im Datenblatt steht nicht, dass es ein 
Linearregler ist, aber ich gehe erst mal davon aus.
Habe die bei mir in der Kiste gefunden, und wollte die für einen 
Versuchsaufbau nutzen.

Danke

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von Gustav (Gast)


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Eventuell ist die Kapazität am Ausgang zu groß?

von Alexander A. (alexander1986)


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habe die 2x 10uF entfernt.
Kein Unterschied. Sehr komisch.

von Tom (Gast)


Angehängte Dateien:

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Wie passten Ausgangskapazität und deren EST zu den Anforderungen im DB? 
LDOs sind oft anspruchsvoll.

von Stephan C. (stephan_c)


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Guck dir mal im Datenblatt die Grafiken an.
Kerkos haben einen niedrigen ESR, womit der LDO womöglich nicht richtig 
arbeiten kann.
Du könntest mal versuchen alle drei Kondensatoren am Ausgang durch einen 
Elko zu ersetzen.

von Alexander A. (alexander1986)


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Das ist eine Gute Frage.
Habe auch daran gedacht.
Mir sind leider ein paar Angaben nicht klar.
Laut der Linken Grafik ist ESR von 1.6 Ohm immer gut.
Das rechte Diagramm verstehe ich nicht ganz. Besonders das untere 1/ESR
1/1,6 Ohm ist bei mir 0,6. Ich denke "1/" ist falsch. Genau so wie 
"100mF"
Mein Problem ist dazu noch, dass ich den ESR von meinem Kerko nicht 
kenne.
Das ist dieser hier:
http://www.samsungsem.com/kr/support/product-search/mlcc/__icsFiles/afieldfile/2015/08/14/S_CL21A106KOQNNNF.pdf
Sehe da keine Angabe zum Widerstand.

von Stephan C. (stephan_c)


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Kerkos haben in der Regel einen sehr niedrigen ESR im ein- bis 
zweistelligen mOhm Bereich. Das liegt daran, dass Kerkos aus mehreren 
parallelen Schichten bestehen und sich der ESR mit jeder Schicht 
verkleinert(wie bei der Parallelschaltung von Widerständen auch).

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von Marcel (Gast)


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Hallo Alexander,

bei den "100mF" handelt es sich wohl tatsächlich um einen Tippfehler im 
Datenblatt. Ansonsten ist das zweite Diagramm allerdings schlüssig.

Hier findest du die Charakteristik von deinem Kerko:
http://www.samsungsem.com/kr/front/downloadcms.do?path=/kr/support/product-search/mlcc/__icsFiles/afieldfile/2014/11/05&fileName=C_CL21A106KOQNNNF.pdf
Damit bewegst du dich je nach Last durchaus im "instabilen" Bereich des 
Reglers. Somit ist der Tipp mit dem Elko sicherlich nicht verkehrt.

Viele Grüße,
Marcel

von Stephan C. (stephan_c)


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Das 1/ESR in der 2ten Grafik müsste richtig sein, da der LDO mit einer 
größeren Kapazität am Ausgang nicht so leicht zum Schwingen neigt und 
der ESR mit steigender Kapazität kleiner werden kann.

Es sollten 100uF sein ja, wenn man in der Grafik nach links geht, dann 
steht auf derselben Höhe 0,01. Quadriert man 0,01 erhält man 100u.

: Bearbeitet durch User
von Alexander A. (alexander1986)


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Danke für die Antworten.
Meine Schaltung zieht aktuell sehr wenig Strom. 20mA wehh überhaupt.
Schalte ich einen 51 Ohm Widerstand als Last dazu, verschwindet das 
Pfeifen.
Das heißt ESR muss größer werden, oder?
Danke

von Stephan C. (stephan_c)


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Genau, der von dir vorgeschlagene ESR von 1,6Ohm wäre wohl ganz gut.
Allerdings bekommst du das nur mit einem Elko oder Tantalkondensator 
hin.
Wie hoch soll denn der maximale Strom werden?

von Alexander A. (alexander1986)


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Ich schätze die mittlere Stromaufnahme auf 50mA. Es sind aber relativ 
kurze (ca 10mS) Strompeaks von 300mA zu erwarten.

von Stephan C. (stephan_c)


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Ausm Bauch heraus würde ich einen Elko mit 100uF mit einer 
Spannungsfestigkeit von mindestens 6,3V für den Ausgang empfehlen.
Der ESR könnte so in die Richtung 1,2Ohm gehen, dann dürfte er länger 
halten. Wenn er einen Ripplestrom von mehr als 500mA verträgt, dann 
dürftest du ausreichend Reserven haben.

von Dirk K. (dekoepi)


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Man könnte auch einfach einen Widerstand vor die Kerkos bauen. In 
einigen DBs schon als Empfehlung gelesen ...

von WehOhWeh (Gast)


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Tom schrieb:
> Wie passten Ausgangskapazität und deren EST zu den Anforderungen
> im DB?
> LDOs sind oft anspruchsvoll.

Das ist nicht zwingend so. Drum heißt es genau schaun. Aber dieser 
Regler ist ja ein echter Gourmet, was Kapazitäten angeht...

Es gibt durchaus viele, die auch mit Kerkos stabil sind. Zum Beispiel 
der hier:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/22075b.pdf

Alternativ schalte zum Kondensator einen Serienwiderstand von 1E2 oder 
was auch immer nötig, ist um auf 1,6Ohm zu kommen.

von Stephan C. (stephan_c)


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Hatte vorhin mal bei Digikey geguckt und ich bin dort nicht wirklich 
fündig geworden, was einen Elektrolyt-basierten Kondensator mit größerem 
ESR betrifft. Der Trend geht dort eher zu Kondensatoren mit niedrigerem 
ESR.

Ich würde dir raten, den Regler in Zukunft eher zu meiden und kann dir 
aus eigener Erfahrung sagen, dass es genügend Regler gibt, die explizit 
für den Betrieb mit Kerkos optimiert sind.
Das steht dann auch so im Datenblatt.
Oft gibt es dann auch Empfehlungen, welche Modelle genau geeignet sind.

von Alexander A. (alexander1986)


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Eine andere Frage:
In der Schaltung sind ja noch viel mehr Kondensatoren. Beim uC sind 
100nF + 1uF an jeden VDD Pin vorgeschrieben, sowie einige weitere 10uF 
Kerkos auf der Platine verteilt.
Werden diese Kapazitäten den sensiblen LDO nicht beeinflussen?
Oder soll man nach dem Output Pin einen 1 Ohm Widerstand in Reihe 
schalten und die restliche Schaltung dahinter.
Ist in meiner Praxis noch nie vor gekommen so ein Unfug.

von Harald W. (wilhelms)


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Alexander A. schrieb:

> Ich benutze in einer Schaltung diesen Spannungsregler:
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl760m33-q1.pdf

LDO-Regler neigen grundsätzlich zum Schwingen, was mit deren
speziellen Innennenschaltungen zusammenhängt. Deshalb sollte
man sie nur dort verwenden, wo man sie auch braucht. In diesem
Fall sollte man sich penibel an die im Datenblatt angegebenen
Beschaltungsregeln halten und auch einen vernünftigen Aufbau
wählen. Ansonsten sind solche Probleme wie Deine vorprogrammiert.

von Wissensdurstiger (Gast)


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> Ansonsten sind solche Probleme wie Deine vorprogrammiert.

Was ist der Unterschied zwischen programmiert und vorprogrammiert?

von Achim S. (Gast)


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Alexander A. schrieb:
> Werden diese Kapazitäten den sensiblen LDO nicht beeinflussen?

Im Prinzip ist das schon möglich. Aber oft passiert es nicht, weil die 
verteilten Kondensatoren so "weit weg" vom LDO sitzen, dass die 
parasitäre Induktivität der Zuleitung die Wirkung des Kondensators auf 
den LDO "entschärft" -

Alexander A. schrieb:
> Ist in meiner Praxis noch nie vor gekommen so ein Unfug.

wenn die verteilten Kondensatoren sehr nahe an den LDO rankommen, dann 
musst du sie mit berücksichtigen. Oder einen LDO nehmen, der mit dem 
niedrigen ESR klarkommt. Oder einen Linearregler nehmen, der kein LDO 
ist (z.B. das Urgestein 7805 oder LM317) und der diese Probleme nicht 
kennt.

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