Hallo liebe Elektronikexperten, ich habe folgendes Problem - und hoffe bei euch Hilfe zu bekommen: Ein Steckernetzteil (25 V, 5 A) versorgt folgende Teile: *Direkt:* zwei Schrittmotoren mit ca. 2 A Peak *Über Pololu 5V, 5A Step-Down Voltage Regulator D24V50F5:* Raspberry Pi (ca. 3 A Peak) Atmega328p Laserdiode (über 3.3V Linearregler, ca. 500 mA Peak) Nun habe ich ein ziemlich starkes Rauschen auf der 5V Leitung was zu Problemen (ebenfalls starkes Rauschen) mit einer Kraftmessung am ADC des Mega328p per AD627A und Wägezelle führt. Das Rauschen der Spannung am Ausgang des Schaltreglers hat deutliche Peaks bei folgenden Frequenzen: 450 Hz, 700 Hz, 900 Hz, 8 KHz, 12 kHz, 125 kHz, 430 kHz, 550 kHz, 32 MHz Wenn ich µC und RPi mit einem zweiten 5V Steckernetzteil versorge (statt mit D24V50F5), dann gibt es diese Probleme nicht. Daher denke ich, dass der D24V50F5 der Grund für das Rauschen ist. Ich möchte also die Ein-/Ausgangsspannung dieses Schaltreglers filtern. Nach Google Recherche scheint ein LC Tiefpass sich dafür zu eignen (das steht z.B. hier: https://www.analog.com/en/technical-articles/switching-regulator-noise-reduction-with-an-lc-filter.html). Ich habe nun versucht die Bauteile zu dimensionieren, lande aber bei extrem großen Bauteilen, und frage mich ob das wohl sein kann... Jeweils an Ein- und Ausgang würde ich gerne mehrere LC Filter mit unterschiedlichen Grenzfrequenzen in Reihe schalten. Also z.B. eine Kombination aus *10 mF Kondensator und 47 µH Spule für die tiefsten Frequenzen (200 Hz)*. Dahinter *100 µF + 3.3 µH (10 kHz)*, und dann noch *100 nF + 3.3 µH (250 kHz)*... Macht das Sinn oder bin ich da auf dem Holzweg... Danke für eure Unterstützung! William
William schrieb: > *Über Pololu 5V, 5A Step-Down Voltage Regulator D24V50F5:* > Raspberry Pi (ca. 3 A Peak) > Atmega328p > Laserdiode (über 3.3V Linearregler, ca. 500 mA Peak) Das klingt in Summe schon zu schwach. Du solltest überlegen, ob es nicht sinnvoller ist, nicht einen dicken Schaltregler, sondern zwei kleinere zu nehmen. William schrieb: > Also z.B. eine Kombination aus *10 mF Kondensator und 47 µH Spule für > die tiefsten Frequenzen (200 Hz)*. Um Himmels Willen... Der Ausgang eines Schaltreglers darf nicht zu sehr gedämpft werden, weil du dann die Regelung aushebelst. Wäge erstmal ab, ob die tiefen Frequenzen überhaupt die Mühe wert sind, sie zu filtern, denn du betreibst ja da keinen Audioverstärker, sondern irgendwas mechanisches. Ausserdem ist es bei sowas sinnvoll, nicht in die Extreme zu gehen, in deinem Fall wäre die Spule viel zu klein und der C viel zu gross. Also eher 1mH und 100µF oder so. Lade dir das Datenblatt des auf dem Polulu Dingens verbauten Reglerbausteins und richte dich nach den Empfehlungen der Applikation.
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Danke für deinen Input! >Das klingt in Summe schon zu schwach. Laut Datenblatt schafft der Regler 6A bei 24V Input und 87 % Effizienz. Und 3 + 0.5 + 0.1 A sind doch noch relativ weit weg davon. Zumal das wirklich die Peakströme sind die extrem selten auftreten, und noch seltener gleichzeitig. Aber die Idee ist gut, einfach den dicken Schaltregler für den Pi, und einen kleineren (oder sogar Linearregler) für den mega328p. Nur der hat ja Probleme mit dem Rauschen. >in deinem Fall wäre die Spule viel zu klein und der C viel zu gross. Also eher 1mH und 100µF oder so. Wenn schon die 47 µH Spulen für 5A so riesig sind, wie groß sind dann 1 mH Spulen...? So etwas habe ich jedenfalls bei Reichelt nicht gefunden. Dort habe ich einfach die größte Induktivität für 5A genommen die ich finden konnte. Und dann einen "passenden" Kondensator... >der Ausgang eines Schaltreglers darf nicht zu sehr gedämpft werden, weil du dann die Regelung aushebelst OK, klingt tatsächlich logisch... Aber den Eingang darf ich doch kräftig dämpfen - obwohl... schwingt dann das Netzteil...? >Lade dir das Datenblatt des auf dem Polulu Dingens verbauten Reglerbausteins Ich hatte eigentlich gehofft, dass der Hersteller dies bereits getan hat.... Ich gucke mal.
> Ich hatte eigentlich gehofft, dass der Hersteller dies bereits getan hat....
Hat er wohl nicht, bzw. die Kosten einer passenden Spule waren wohl zu
hoch:
1 | Kommentar im Pololu Blog zu diesem Regler: I noticed that you are using Micrel MIC2101 IC for the buck controller. Your inductor is 1.8 uH (1R8 in the image) but in the Micrel datasheet says that for a Vout of 5 V, a Iout max o 5 A and a Vin max of 38 V and a switching frequency between 200 and 600 kHz the inductor should be between 9 and 22 uH. How is this possible? Am i missing something? For 1.8 uH only if Vin is at the minimum of 6V but the equation states Vin max (not Vin min). |
Guck mal unter: https://www.pololu.com/product/2851 > Switching frequency and behavior under light loads > The regulator generally operates at a switching frequency of around 600 > kHz, but the frequency drops when encountering a light load to improve > efficiency. This could make it harder to filter out noise on the output > caused by switching. Ich würde eher nach einem anderen Schaltregler ausschau halten.
William schrieb: > Macht das Sinn oder bin ich da auf dem Holzweg... Bei Analog bist Du schon richtig. Schau mal hier: https://www.analog.com/en/design-center/design-tools-and-calculators/ltspice-simulator.html Gerade Filter für Schaltnetzteile sollte man mit realen Modellen für Bauteile simulieren. Eine Kapazität und eine Induktivität hat zumindest erst einmal auch eine Eigenresonanz. Du wirst Dich nur wundern wenn Du die nicht berücksichtigst. Würth liefert Spice-Modelle für LTspice für Kapazitäten und Induktivitäten. Kemet und Murata liefern Modelle für Kapazitäten. > Das Rauschen der Spannung am Ausgang des Schaltreglers hat deutliche > Peaks bei folgenden Frequenzen: 450 Hz, 700 Hz, 900 Hz, 8 KHz, 12 kHz, > 125 kHz, 430 kHz, 550 kHz, 32 MHz Das ist kein Rauschen. Vom Schaltnetzteil kommen sicher nur die Frequenzen über 125 kHz. Also wird das Filter auch kompakter. Aber beachte die Eigenresonanzen der Bauteile! Sonst stimmt es nur auf dem Papier und nicht in der Realität. mfg Klaus
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