Hallo zusammen, wir verwenden den LM2904 Operationsverstärker u.A. als Differenzverstärker für eine Strommessung in einem getakteten Spannungswandler hoher Leistung. Der OP hat laut Datenblatt eine Verstärkungsbandbreite von 1.1MHz und eine Slewrate von ca. 0.8V/usec (spezifiziert bei 100pF am Ausgang). Die Gain der Schaltung beträgt ca. Faktor 2.5. Die Schaltung wird unipolar versorgt. Immer wenn der Wandler hart schaltet, also ohne Zero-Voltage Switching, sehe ich im Schaltmoment einen extrem steilen Spike nach oben am Ausgang vom OP mit 0.8V/50nsec Slewrate und ca. 100-200nsec breit. Der Eingang sieht dagegen vergleichsweise eher ruhig aus. Ich würde jetzt gerne erstmal versuchen meine Frage allgemein zu stellen, ohne konkrete Details zur Schaltung zu zeigen. Was würdet ihr allgemein gesprochen als Fehlerquelle vermuten? Tatsache ist, dass der Spike außerhalb der max. Slewrate liegt und somit meiner Meinung nach nicht vom Eingang kommen kann. Was bleibt denn dann noch übrig ? Meine Ideen: - Versorgungsspannung (wobei ich hier schon versucht habe den OP mit mehreren Kerkos abzublocken. Zeigt keine Veränderung) - Störung koppelt von außen in den Ausgang hinein. Bei der Frequenz/Steilheit ist der Ausgang vom OP vermutlich ziemlich hochohmig. - Common Mode Problem der Eingänge. Der LM2904 hat eine schlechte CMRR. ALlerdings schließe ich die Eingänge aus, da aufgrund der Bandbreite es keinen Sinn ergibt. Grüße
stephan schrieb: > LM2904 > Strommessung > hoher Leistung > hart schaltet Wie wäre es mit einem Schaltplan und, wenn es nicht zu aufwändig ist, mit Messungen? > ohne konkrete Details zur Schaltung Warum? Pix rulez
stephan schrieb: > Ich würde jetzt gerne erstmal versuchen meine Frage allgemein zu > stellen, ohne konkrete Details zur Schaltung zu zeigen. Das könnte sich dann aber sehr schwierig gestalten. Du machst Dir scheinbar Sorgen um die Öffentlichmachung von Entwicklungsmaterial? Ich habe rechtlich keinen Schimmer davon (Schaltregler sind nur "Privatvergnügen"), jedoch hat es beinahe jede Schaltungsvariante schon einmal (oder öfter) gegeben. Rein rechtlich vermute (!) ich, Du wärst schon relativ safe, wenn Du einen eigenen_ Schaltplan mit _nur_ähnlichen Bauteil- (wert-)en oder gar kleineren (hier unwichtigen) Änderungen vorlegen würdest. Dazu aber sollen bitte die Profis was Genaueres sagen, wenn es denn was zu sagen gibt. Es war nur eine Idee.
stephan schrieb: > Hallo zusammen, > > Immer wenn der Wandler hart schaltet, also ohne Zero-Voltage Switching, > sehe ich im Schaltmoment einen extrem steilen Spike nach oben am Ausgang > vom OP mit 0.8V/50nsec Slewrate und ca. 100-200nsec breit. Der Eingang > sieht dagegen vergleichsweise eher ruhig aus. > > Ich würde jetzt gerne erstmal versuchen meine Frage allgemein zu > stellen, ohne konkrete Details zur Schaltung zu zeigen. Was würdet ihr > allgemein gesprochen als Fehlerquelle vermuten? Das wird schlicht und einfach ein Messfehler sein. Nimm einen schnellen(!) Differenztastkopf (100MHz oder mehr) und schau Dir das Signal mit dem an. Da Du keine Schaltungs und Layoutauszüge zur Verfügung stellen willst, auch der Messaufbau streng geheim bleibt, das Thema aber inzwischen sowas von ausgelutscht ist. Du aber scheinbar für ein Seriengerät hilfe brauchst - hole Dir diese Hilfe bitte beim wem, der eure NDAs unterschreibt und dem ihr dann entsprechend löhnen müsst. MiWi
stephan schrieb: > Immer wenn der Wandler hart schaltet, also ohne Zero-Voltage Switching, > sehe ich im Schaltmoment einen extrem steilen Spike nach oben am Ausgang > vom OP mit 0.8V/50nsec Slewrate und ca. 100-200nsec breit. Der Eingang > sieht dagegen vergleichsweise eher ruhig aus. Könnte das Signal auch rückwärts an den Ausgang gelangen? Wird am Eingang die Betriebsspg. unter/überschritten? Sind am Eingang Schutzdioden gegen Übersteuerung vorhanden? Evtl. probeweise einbauen. Ist der OP mit einem Kondensator in der Gegenkopplung beschaltet? Probeweise schnellen OP (Fassung) einsetzen. Meine Erfahrung mit einer solchen Anwendung (I-Messung PWM Magnetventil) ist, das sich die 150k MS 0,1% Widerstände in der LF155 OP Gegenkopplung langfristig (Jahre) veränderten, bis kein 0-Abgleich mehr möglich war.
stephan schrieb: > - Störung koppelt von außen in den Ausgang hinein. Bei der > Frequenz/Steilheit ist der Ausgang vom OP vermutlich ziemlich hochohmig. Miss mal die Masse im Bereich des OP. Ja, richtig: Masse gegen Masse messen. MiWi schrieb: > Das wird schlicht und einfach ein Messfehler sein. Vermute ich auch. Und deshalb sollte man erst mal Schaltungspunkte messen, die eigentlich gar kein Signal führen. Wenn dort die Störung auch zu sehen ist, dann hat man ein "simples" EMV-Problem mit Einkopplungen von hochfrequenten Störern.
Die Stoerung kann auch gut von der Versorgung her reinkommen. Denn die Speisungsunterdrueckung bei hoeheren Frequenzen ist in der Regel aeusserst bescheiden. Also Speisung abblocken und verbessern. Foto und Schema bitte.
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Kann auch direkte magnetische Kopplung in den 2904 nach der internen Kompensation sein.
Der Hinweis, dass diese spikes immer mit hartem Schalten korrelieren ist ein ziemlich sicheres Indiz für fehlerhaften Messaufbau, wie schon zuvor angemerkt wurde. Hartes Schalten geht einher mit sehr hohen Stromraten (dI/dt), die schon in kleinsten Schleifen (Tastkopf+Erdklemme) Spannungsspitzen im Volt-Bereich induzieren.
ich könnte bis heute Abend ein oszi screenshot posten, das wäre möglich. auch eine vereinfachte handskizze der schaltung. MiWi schrieb: > Du aber scheinbar für ein Seriengerät hilfe brauchst - hole Dir diese > Hilfe bitte beim wem, der eure NDAs unterschreibt und dem ihr dann > entsprechend löhnen müsst. Entsprechender Kollege ist gerade im Urlaub
Beitrag #5066097 wurde von einem Moderator gelöscht.
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Hallo zusammen, ich bin viel im Stress die Tage. Habe die Oszi Screens nicht hier am Rechner, aber ich kann eine Skizze zeigen: Zu sehen ist ganz vereinfacht und grob dargestellt der relevante Schaltungsteil. Über die Ausgangsdrossel soll der Strom gemessen werden. Dazu wird der Spannungsabfall an der Induktivität integriert um den Stromverlauf nachzubilden. Der Spannungsabfall am Kupferwiderstand Rdc entspricht dem DC Anteil. Der Integrator ist ein RC-Glied, bei dem der Ladewiderstand im kOhm Bereich liegt. Der OP verstärkt das Signal vom Integrator differentiell. Das Bezugspotential der gesamten OP Schaltung ist der Ausgang der Drossel, d.h. Sensor GND. DIe Referenzspannung koppelt einen Offset ein, um bidirektionalen Strom messen zu können. Verstärkt wird aber nur der Spannungsanteil vom Integrator, d.h. die Differenz der Absolutspannung und dem Offset. Der Minus-EIngang vom OP hat DC-mäßig den gleichen Offset wie der Pluseingang. Die Versorgung vom OP kommt von einem AUX Trafo, der layoutbedingt ziemlich weit weg sitzt von der Messschaltung. Der OP selbst wird an den Versorgungspins entsprechend gepuffert. Die Primärseite vom AUX ist indirekt wieder mit dem Ausgang vom Wandler verbunden. Die Sensorschaltung geht nach dem OP weiter, allerdings für diese Betrachtung irrelevant. In der zweiten Skizze sieht man skizziert das Signal nach dem OP bezogen auf sensor_GND. Zu Beginn unserer Messungen hatte das Signal ziemliche Einbrüche (mittlere Kurve). Als ich die Versorgung stärker gepuffert habe mit einem 100R Reihenwiderstand, dann waren die Spannungseinbrüche fast weg. Diese steilen Spikes nach oben sind jedoch geblieben. Diese Spikes sind kein Messfehler. In der weiteren Signalverarbeitung ist ein kleiner Filter mit ca. 200nsec Zeitkonstante. Zu sehen ist, dass die Amplitude der Spikes kleiner wird, aber die Breite noch größer ist, ca. 1usec.
Bei solchen spikes sind ein Schaltplan und ein skizzierter Signalverlauf wenig aussagekräftig. Eine Ferndiagnose hat in solchen Fällen nur eine Chance mit einem Foto des Aufbaus, einschließlich der tatsächlichen Anbringung der Messkabel. Auch wenn es dem TO nicht gefällt, aber hier haben wir es wohl eher mit Physik als mit Schaltungstechnik zu tun.
MiWi schrieb: > Nimm einen schnellen(!) Differenztastkopf (100MHz oder mehr) > und schau Dir das Signal mit dem an. Hat nicht jeder - häufig geht's auch einfacher. Wenn man einen kleinen Shunt (50 Ohm) längs einfügen kann, dann kann man den auch durch ein Koax-Kabel mit Abschluss am Oszi ersetzen. Auf die Art hat man breitbandig ein Stromsignal am Oszi. Wenn Spannung gewünscht und der Punkt ausreichend nieder- ohmig ist, tuts der legendäre 20:1-Teilertastkopf. Was DER Tastkopf zeigt, ist nach meiner Erfahrung wirklich da.
voltwide schrieb: > ziemlich sicheres Indiz für fehlerhaften Messaufbau, Muss mMn nicht zwingend so sein. Der Fehler kann auch schon im Layout liegen.
stephan schrieb: > Diese Spikes sind kein Messfehler. Nun ja... aber ein EMV-Problem ist es ziemlich sicher. Denkbare Varianten: Galvanische Kopplung (über Versorgung -- wahrscheinlich). Kapazitive Kopplung (möglich, aber unwahrscheinlicher). Induktive Kopplung (wahrscheinlich). Strahlungskopplung (unwahrscheinlich).
stephan schrieb: > sehe ich im Schaltmoment einen extrem steilen Spike nach oben Hört sich ein wenig an wie "zu langsame Dioden in einem ungünstigen Layout". Hast du jetzt mal die Masse gegen Masse gemessen? Also Masseklemme ans eine Eck der Platine und Tastkopf ans andere Eck...
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stephan schrieb: > Der OP verstärkt das Signal vom > Integrator differentiell. Da es wie Du sagst kein Meßfehler ist (ok, nehmen wir das mal so für den Augenblick): schau bitte mal nach der Kompensation des Differenzverstärkers. Konkret etwas wie hier in in abb.3 http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=887952 Denn daran scheint Deine/Eure Schaltung wohl angelehnt.
Hallo, geh mal davon aus, dass die Störungen über die Versorgung kommen. Dein AUX Trafo ist ja direkt an deinen Schaltknoten angeschlossen. Das heißt, dass die Flanke an der Sekundärseite auch zu sehen sein wird. Der Kondensator macht aus der Versorgung kein sauberes Signal. Wenn das ein Elko ist, dann filtert der nur bis etwa 2MHz. Die Kerkos können das auch nicht auffangen. Zum Test: Versorge den OPV über eine getrennte Versorgung. Also Labornetzteil anschließen. Wenn die Schaltung dann funktioniert, dann kommen die Störer über die Versorgung. Abhilfe würde dann eventuell ein Ferrit in Reihe im entsprechenden Frequenzband schaffen. ABER: Bei dem Aufbau kann es auch sein, dass dein sensor_GND beim Schalten mit klappert. Da ist dein Tastkopf mit angeschlossen. Das Oszi selbst ist an der Steckdose und mit dem Schutzleiter verbunden. Schutzleiter und GND vom Oszi sind auch verbunden. Das kann also auch eine Masseschleife sein. Gruß
Possetitjel schrieb: > MiWi schrieb: > >> Nimm einen schnellen(!) Differenztastkopf (100MHz oder mehr) >> und schau Dir das Signal mit dem an. > > Hat nicht jeder - häufig geht's auch einfacher. Wenn man an solchen Schaltungen arbeitet und man sowas nicht in der Schublade rechts neben dem Arbeitsplatz hat dann hat da ein Vorgesetzter schlicht und einfach versagt. Sowas kostet neu 400€ (Testec 9110 oder so) netto, da der TOP in einer Fa arbeitet sollte das im Budget drinnen sein. Die vom TO gezeichnete Topologie macht solche Spikes - Diodenbedingt und so, jedenfalls eine durchaus komplizierte Geschichte. Der TO hat dU/dt verschwiegen und da die durchaus rasant sein kann (wir haben 12kV/us um bei einer üblichen Maßeinheit zu bleiben (Zk ca. 600V)) Wenn also sowas daherkommt sind auch ein paar pf Koppelkapazität ein normaler Signalpfad, der nicht so einfach weggefiltert werden kann. Wenn also der Tastkopf nicht differentiell arbeitet gibts über die GND-Klemme des Tks und die im Oszi vorhandene Ableitung nach PE durchaus sehr deutliche Signalfehler. Wie gesagt, die Koppelkapazitäten sind ein Hund... auch ein Diff-Tk macht diese Störungen nicht unsichtbar, reduziert sie aber deutlich. Abgesehen davon - sowas Layouttechnisch in den Griff zu bekommen ist auch nicht ohne und wenn das gezeigte der ganze Schaltplanauszug war.... naja. MiWi
MiWi schrieb: > Wenn man an solchen Schaltungen arbeitet und man sowas > nicht in der Schublade rechts neben dem Arbeitsplatz > hat dann hat da ein Vorgesetzter schlicht und einfach > versagt. Da maße ich mir ein kein Urteil an. Ich weiss lediglich aus eigener Anschauung, dass in kleinen Buden teilweise unter SEHR rustikalen Bedingungen entwickelt wird. Da muss man sich dann etwas einfallen lassen. > Wenn also der Tastkopf nicht differentiell arbeitet > gibts über die GND-Klemme des Tks und die im Oszi > vorhandene Ableitung nach PE durchaus sehr deutliche > Signalfehler. Okay... an die Komplikation, dass der Prüfling eventuell nicht netzgetrennt ist, hatte ich nicht gedacht. Mein HF-Kram konnte notfalls aus einer Batterie versorgt werden. Ich habe mit den beschriebenen Methoden gute Erfahrungen gemacht.
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