Hallo Mitleser, aufgrund der aktuell angespanten Lage der Halbleiterbeschaffung überlegen wir einige unsere std. Bauteile einmal zu überdenken. Alleine schon wegen der aktuell 1-3 Jahre ausgerufenen Lieferzeit einzelner Bauteile... Wir haben z.B. einen häufig verwendeten sync-Schatregler der mit 0,7-1.1MHz arbeitet (vornehmlich 12V -> 5/3,3V bei bis zu 3A), keine "Puls skipping"/Leichtlauf oder ähnliche Feature hat und der erst kürzlich bei EMV-Messungen trotz "guter" Befilterung und Layout (so zumindest die Bewertung des Labors - vor dem Wandler sitzen zwei Pi-Filter, ein mal mit Induktivität (Grenzfrequenz ~1/10 sw-Freq) und einmal per Ferrit (160Ohm@100MHz) leider negativ in der Kabelgebundenen Messung aufgefallen ist. Es war eine Ausschläge von bis zu 55dBµA trotz allen Maßnahmen im Spektrum der Schaltfrequenz zu messen die eindeutig auf die Wandler zurück zu führen waren :-/ Gut es war eine massive Ansamlung von 5 unsyncronisierten Schaltreglern dieser Art auf einem FPGA-Board, aber immerhin legte es seine schwächen auf. Da wäre jetzt meine Frage: Gibt es Schaltregler mit ungefähr diesen groben Vorgaben, die durch "nichts/nahezu nichts" auffallen? Gibt es eine als optimal angesehen Frequenz, die besonder günstig liegt und wenn erforderlich einfach zu befiltern wäre?
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Harry schrieb: > Gibt es eine als optimal angesehen Frequenz, die besonder günstig liegt > und wenn erforderlich einfach zu befiltern wäre? Ja schau mal im lokalen Bandplan nach.
Meißtens liegt es eher am Layout als an der Befilterung... Und meiner Erfahrung nach umso niedriger die Frequenz umso besser ist das in den Griff zu kriegen bzw. umso weniger kritisch ist das Layout.. Aber auch umso größer Spule, Kondensatoren usw..
Fpgakuechle K. schrieb: > Ja schau mal im lokalen Bandplan nach. Naja, so viel freie Lücken wären da ja nicht ab 135kHz wird gefunkt und weiter oben kommen Fon und andere Kommunikationswege hinzu. Es sei den, du meinst ich soll gleich auf geschaltete verzichten, was suboptimal wäre. No Y. schrieb: > Und meiner Erfahrung nach umso niedriger die Frequenz umso besser ist > das in den Griff zu kriegen bzw. umso weniger kritisch ist das Layout.. > Aber auch umso größer Spule, Kondensatoren usw.. Anno dazumal, zu zeiten des MC33063, waren die Filter größer als die egentlichen Wandler und Fiepen hörte man sie auch. Auch kein wirklich guter Umstand ...
Bei niedriger rede ich von 300 bis 700 khz vorzugsweise so um die 500khz..
Nenne doch mal den genauen Typen. Hab schon erlebt, dass ein Wechsel von Recom zu Traco das Problem nachhaltig gelöst hat.
Die eigentliche Schaltfrequenz ist nicht so wichtig, wenn es nur um EMV geht. Viel wichtiger ist die Auslegung des Filters davor und das Layout. Was hilft der Filter, wenn er in die GND-Schleife des Schaltreglers einbezogen ist oder die Schaltreglerspule auf die Filterspule koppelt? Zudem muss man auch schauen, was versorgt wird. Eine Schaltung als Insel oder ein Gerät, dass dann wieder Anschlüsse hat, die dann extern auf GND/Shield bezogen sind. Da kann man sich die schönsten Schleifen (Common-Mode-Störungen) bauen. Der Analyzer beim EMV-Test misst immer gegen die Bezugsmasse. Es ist also wichtig herauszufinden, ob man Differential- oder Common-Modestörungen hat und den Filter entsprechend aufzubauen.
Tracom schrieb: > Nenne doch mal den genauen Typen. Hab schon erlebt, dass ein Wechsel von > Recom zu Traco das Problem nachhaltig gelöst hat. Ich benutze keinen "fix&Fertig" wandler. Aber gut: ST1S10 Es werden übrigens auch mehrer GND-Planes benutzt, also schön niedrimpedant. Das Layout entspicht dem Demo-Board, wie auch die geschirmte Induktivität von TDK. Die Messung zeigte, das die Störungen über die 12V Versorgungsleitung ausgesendet werden. Das CERN hat den Wandler, wie ich gerade ergoogelt habe, auch vermessen: https://indico.cern.ch/event/31377/contributions/1686806/attachments/600833/826908/EMI_studies_of_different_switched_converters_-_setup_and_lessons_learnt.pdf Da sieht man auch schön auf Seite 16 den Nadelpeak um die Schaltfrequenz
Zitat aus dem link: "Challenges designing a low noise converter- Vout/Vin and switch speed will set dV/dt (E field).- Iout and switch speed will set dI/dt (H field).Cfll t-Carefullayout:- Control of noise “islands”: dV/dt areas, and noise loops: dI/dt loops.- Selection of components, minimize parasitics, good decouplings.Technological issues (PCB stack up and materials thermal management)-Technologicalissues(PCBstackupandmaterials, thermalmanagemen" Das ist die Quintessenz, die sich mit meinen über 20 Jahren gesammelten Erfahrungen im EMV-Labor deckt. Optimierung passiert am PCB-Layout. Spannungsinseln und Stromschleifen minimieren. Und integrierte Wandler sind EMV-freundlicher. Mit Gleichtaktdrosseln experimentieren. Wenn Du sicher gehen willst, gehst Du mit der Schaltfrequenz unter 150kHz, was aber natürlich zu massiveren Bauteilen führt. Aber einen Buck-Wandler in dieser Spannungs- und Stromklasse sollte man in den Griff bekommen können.
Harry schrieb: > Gibt es Schaltregler mit ungefähr diesen > groben Vorgaben, die durch "nichts/nahezu nichts" auffallen? Ich meine, es hängt in erster Linie von der verwendeten Topologie ab, erst nachrangig von der Schaltfrequenz. Besonders EMV-freundlich sind Sinuswandler, im Speziellen hier Resonanzwandler (z.B. LLC).
Viele haben schon das Layout als ein wichtiger Entscheider für EMV ernnant. Das ist richtig. Der IC selber ist aber auch wichtig. Es gibt sicher Unterschiede zwischen Buck Wandlern dafür, nach Typ, Ströme usw. Sogar Unterschiede nach Herstellern ;-) Je höher das Ausgangstrom wird es deswegen kritischer (apropo Induktivität zwischen Switch-Node und den Ausgang hilft fürs EMV Filtering auch). Als Beispiel wie der IC selber EMV optimieren kann, kann man an den Teilen denken wie s.g. Silent-Switcher. In meinem Fall war es für ausgestrahlte EMV. Grob erzählt: Weil das Chip zwei symmetrische Eingänge hat, deren EMV gegen einander arbeiten... Nach bekannten Rechte-Hand-Regel... Tatsächlich hat es geholfen für EMV. Für leitungsgebundene EMV hatte ich die übliche Maßnahmen. Sonst die Kommentare über Schaltfrequenz usw sind natürlich wichtig.
Harry schrieb: > Gibt es Schaltregler mit ungefähr diesen > groben Vorgaben, die durch "nichts/nahezu nichts" auffallen? Nein, überall wo schnell geschaltet wird, hast Du EMI Probleme. Man kann die Schaltflanken verschleifen, durch Ansteuerung oder RC Glieder und Filtern mit Common Mode Drosseln und Y Caps. Alles ist entstörbar, aber manches eben nur mit viel Aufwand. Ich habe hier gerade einen 25W PoE PD Wandler, der mich ganz schön in Atem gehalten hat. Es waren 'völlig unkritische' Steuerleitungen die +15dB an der CM Drossel vorbeigeführt haben... Ohne Versuch und Irrtum mit eigenem EMI Messplatz hätte ich das nicht in den Griff bekommen. Was man machen kann, ist Spread Spektrum Schaltregler zu verwenden. Die variieren bis zu +-10% die Schaltfrequenz und 'verschmieren' die Emmision. Bringt laut Spektrumanalyzer 10dB weniger Peak. Layout ist auch sehr wichtig. Je höher die Frequenz um so wichtiger. Höhere Schaltfrequenz = kleinere Bauteile, aber je höher die Leistung um so schwieriger werden hohe Frequenzen. Das ist keine exakte Wissenschaft. Man muss probieren und abwägen. Flyback oder Forward, bring auch unterscheidliche Ergebnisse. Aber mal ist der eine besser, mal der andere. Hängt von vielen Dingen ab was für Dich funktioniert. Habt Ihr DM oder CM Probleme? Zeig mal die Überschreitung und die Eingangsstufe mit DM + CM Maßnahmen., vielleicht kann man dann was raten. Wenn die Maßnahmen nichts bringen und eine Veränderung nicht zu einer anderen Messung führt, überbrückt ihr den Filter durch schlechtes Layout oder durch die grandiose Idee aus dem befiltereten Teil etwas zu steuern das vor dem Filter liegt, so wie bei meinem Patienten. Harry schrieb: > "guter" Befilterung und Layout (so > zumindest die Bewertung des Labors Da geb mal nicht zuviel drauf. Das sind keine Entwickler und ich wette der hat sich weder das layout noch die Filterbauteile angesehen. Die Jungs wissen alles über den Aufbau, die Messung und die Theorie. Selbst auf PCB und Schaltplanebene entstört haben die meist noch nie. Wenn die das könnten, wären es Entwickler und keine Gerätebediener die irgendwo im EMV Messkeller beerdigt wurden. Irgendeine gigantische Drossel aus dem Musterkit davorhängen und sagen: 'Siehste, mit 18mH CM Drossel ist das weg' ist ja so einfach, wenn die Drossel größer ist als die ganze Schaltung. Mehr als Binsenweißheiten kommen da oft nicht. Weiß ich selbst das eine Badewanne voll Ferrit helfen wird, oder ich die Flanken verschleifen kann bis die Effizienz unterirdisch ist.
Harry schrieb: > Da wäre jetzt meine Frage: Gibt es Schaltregler mit ungefähr diesen > groben Vorgaben, die durch "nichts/nahezu nichts" auffallen? Nicht wirklich. Die Neigung zu leitungsgebundenen Störaussendungen begründet sich halt im Funktionsprinzip. Grundsätzlich gilt "je integrierter, desto besser". Aber darauf hat man halt manchmal nur begrenzt Einfluss. Im Grunde kommt es auf zwei Dinge an: Layout und Filter. Zu beidem sollten sich im Netz genügend Infos finden, da die leitungsgebundenen Störaussendungen eines Buck-Converters ja quasi das "Hallo Welt"-Problem der EMV sind ;) Wenn beide Punkte - wie das EMV-Labor sagte - wirklich "gut" wären, sollte leitungsgebundene EMV eigentlich kein Thema sein. Also irgendwo wird da noch eine Baustelle sein. Da würde ich die Aussage des Labors nicht überbewerten. Die Prinzipien beim Layout sind universell (kleine Schleifen, kleiner "switching node", ...). Nur wäre ich etwas vorsichtig dabei, die Vorgaben von Demo-Boards zu übernehmen. Diese Boards sollen nur die Features des Reglers zeigen und sind EMV-technisch oft nicht besonders gut gelungen. Beim Filter muss man sich u. U. anschauen, ob es sich um Gleich- oder Gegentaktstörungen handelt (oder eine Mischung aus beidem), um das passende Filter auszuwählen. Die Elemente des Filters und deren Anbindung an die Leiterplatte müssen dann natürlich auch bei den entsprechenden Frequenzen wirksam sein. Oft ist auch hochfrequentes "Ringing" ein Problem. Das spielt wegen der höheren Frequenzen aber meist eher bei der gestrahlten Störaussendung eine Rolle.
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Michael M. schrieb: > Ich meine, es hängt in erster Linie von der verwendeten Topologie ab, > erst nachrangig von der Schaltfrequenz. Bis hierhin stimme ich nicht dagegen. > Besonders EMV-freundlich sind Sinuswandler, Sinusw... Sine Amplitude Converter oder Royer? ;) > im Speziellen hier Resonanzwandler (z.B. LLC). Hmja, wenn man da isolierte DC-DC miteinbezieht. Hier aber geht's doch um etwas anderes, das anders gelöst werden müßte, oder nicht? Dann gäbe es noch die Möglichkeit, Halbwellen oder Vollwellen (Strom-, Spannungs- oder Multi-) Resonanz zu schaffen - für solch hohe Frequenzen gar nicht uninteressant. Aber Controller gibt es höchstens für ZCS... die Übertragungsfunktion (und die Regelung, welche einer Frequenzvariation bedarf) ist nicht ganz simpel. P. S. schrieb: > da die leitungsgebundenen > Störaussendungen eines Buck-Converters ja quasi das "Hallo Welt"-Problem > der EMV sind Zugegeben reine Theorie, ich habe es nie praktisch versucht, aber: Es gibt solche Ansätze, gleichzeitig Effizienz und Störaussendung verringern zu können, schon auch beim einstufigen nichtisolierten Buck - und unter Nutzung "gewöhnlicher" Regelkonzepte sowie auch Controller... siehe Anhang, finde ich recht lesenswert.
new.world.order schrieb: > gleichzeitig Effizienz und Störaussendung > verringern zu können Falsch. :-/ "...gleichzeitig Schaltverluste und Störaussendung verringern..."
new.world.order schrieb: > Hmja, wenn man da isolierte DC-DC miteinbezieht. Hier aber geht's > doch um etwas anderes, das anders gelöst werden müßte, oder nicht? Nö, um nichts anderes, denn die Frage lautete: Harry schrieb: > Da wäre jetzt meine Frage: Gibt es Schaltregler mit ungefähr diesen > groben Vorgaben, die durch "nichts/nahezu nichts" auffallen? ..."nichts/nahezu nichts".... -> In Sachen EMV dürften ein Sinus-/Royer (bei Netzbetrieb LLC) die Lösungen überhaupt sein. Wenn das Design natürlich billichst sein soll, treten eben solche Problem auf (wer billig kauft, "kauft" eben zwei Mal). :-/ Aber leider dürfen wir uns wieder mal -ohne Rückmeldung des Fragestellers- die Köpfe heiß reden.
Harry schrieb: > Da wäre jetzt meine Frage: Gibt es Schaltregler mit ungefähr diesen > groben Vorgaben, die durch "nichts/nahezu nichts" auffallen? Du mußt die Schaltregler nur kompakter bauen. TI kann Dir dabei helfen. https://www.ti.com/power-management/non-isolated-dc-dc-switching-regulators/step-down-buck/buck-modules-integrated-inductor/overview.html mfg Klaus
Soweit ich weiß, fangen EMV-Messungen bei 150kHz an. Ein Schaltregler ab 150kHz liegt da also voll drin. Man könnte auch unter 75kHz bleiben, dann bleibt auch die erste Oberwelle noch unterhalb 150kHz. Die meisten kleinen Wandler im kommerziellen Anwendungen findet man so bei 100kHz, größere so bei 50..70kHz und richtig große mit IGBTs teilweise noch darunter, Frequenzumrichter nutzen oft PWM-Frequenzen von 8..20kHz und entsprechend nervig fiepsen auch manche Motoren, die an sowas betrieben werden. Große Solarwechselrichter ab so 50kW haben auch nur 7..10kHz PWM-Frequenz und ein teilweise sehr nerviges Betriebsgeräusch.
Michael M. schrieb: > Nö, um nichts anderes, denn... Ok, verstehe, so kann man das schon auch auffassen. Jetzt weg mit dem Troll schrieb: > Ich verwende gerne Wandler mit verlangsamten Flanken. zB LT1683, LT1777, > usw. Im Ansatz geht das so weit mit nahezu allen Wandlern, indem man jeweils die Gatewiderstände vergrößert, so weit es geht. Möglich wären auch GaN Fets. Haben sehr kleine parasitäre Kapazitäten, und schaltet man die dann, entgegen dem heutigen Trend, sie für möglichst hochfrequent schaltende Wandler zu nutzen, recht langsam ... Bei SiC wäre es ähnlich. Michael M. schrieb: > Aber leider dürfen wir uns wieder mal -ohne Rückmeldung des > Fragestellers- die Köpfe heiß reden. Noch steht das ja nicht fest, wäre aber jdfs. recht schade.
new.world.order schrieb: > Jetzt weg mit dem Troll schrieb: >> Ich verwende gerne Wandler mit verlangsamten Flanken. > Im Ansatz geht das so weit mit nahezu allen Wandlern, indem > man jeweils die Gatewiderstände vergrößert, so weit es geht. Und dann war da noch der Trick mit dem Widerstand in Reihe zum Bootstrap-Kondensator bei internen Mosfets wie im Beitrag "[LM2675] Widerstand in Reihe zu Bootstrap-Kondensator" diskutiert. Wenn man nach "bootstrap resistor" oder "rboost resistor" sucht, dann findet man solche Dokumente wie das DS50002063B von Microchip, wo ein solcher Widerstand als Mittel zur Steuerung der Flankensteilheit angeführt wird: https://www.digikey.be/htmldatasheets/production/1602723/0/0/1/adm00433.html Oder die Abhandlungen hier: https://www.powerelectronicsnews.com/switching-edge-control-for-emc-power-supply-design-tutorial-section-4-2/ Dort sind auch die anderen Kapitel und Abschnitte recht lesenswert... ;-)
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new.world.order schrieb: > Jetzt weg mit dem Troll schrieb: >> Ich verwende gerne Wandler mit verlangsamten Flanken. zB LT1683, LT1777, >> usw. > > Im Ansatz geht das so weit mit nahezu allen Wandlern, indem > man jeweils die Gatewiderstände vergrößert, so weit es geht. Nein, LT1683 ist wirklich ein Schritt weiter als einfache Gate-Widerstand m.M. Ich habe es in einem Projekt benutzt. Man kann den Anstieg für Spannung und Strom separat kontrollieren im IC selber. Weil auch Bootstrap-Widerstand erwähnt wurde, hier ist bisschen theoretische Hintergrund darüber. Auch mit weiterem EMV Hinweis (d.h. Silent Switcher): https://www.planetanalog.com/beware-when-slowing-down-switching-transitions/#
Harry schrieb: > Da wäre jetzt meine Frage: Gibt es Schaltregler mit ungefähr diesen > groben Vorgaben, die durch "nichts/nahezu nichts" auffallen? > > Gibt es eine als optimal angesehen Frequenz, die besonder günstig liegt > und wenn erforderlich einfach zu befiltern wäre? Ja, 50Hz.
Markus zitierte im Beitrag #6747643 new.world.order: >> Im Ansatz geht das so weit mit nahezu allen Wandlern, indem >> man jeweils die Gatewiderstände vergrößert, so weit es geht. Und antwortete: > Nein, ... Ähm: Doch. :) > (LT1683 ist wirklich ein Schritt weiter als einfache > Gate-Widerstand m.M. Ich habe es in einem Projekt benutzt. > Man kann den Anstieg für Spannung und Strom separat > kontrollieren im IC selber.) [Mir bewußt, daher schrieb ich "im Ansatz ... so weit ...". Sollte nur eine ungefähre methodische Richtung andeuten.] Relativ einfach könnte man Gates mit Konstantstrom umladen. Und noch etwas, was normalerweise nur für sehr hochfrequent schaltende Wandler (und dabei ebfs. gerne Resonanzwandler) genutzt wird: "Resonant Gate Drive". Wo ein (normalerweise serienresonantes) LC-Netzwerk den Gatetreiber speist - und die Gate-Umladeströme infolgedessen nahezu sinusförmig sind. Könnte ebfs. für niedrigere Schaltfrequenz angewandt werden, auch wenn so etwas wiederum kaum jemand in betracht zöge. Danke Euch für die interessanten pdfs. ;)
> Gibt es eine als optimal angesehen Frequenz, die besonder günstig liegt > und wenn erforderlich einfach zu befiltern wäre? 0 Hz. ;-)
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