Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Netzteil geht nur mit langem Kabel?


von Gustav (gustavganz)


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Moin zusammen,

ich stehe hier vor einem (für mich) sehr seltsamen Problem.

Ausgangslage:
Ein Terminal System (Kasten mit Touchmonitor zur Nutzerinteraktion) mit 
8,5A 12V Schalt-Netzteil welches folgendes versorgt:

1. 21.5 Zoll Monitor (Zieht ca. 2A).
2. PiXtend Relais-Platine. Diese Platine hat ein DC-DC Wandler welches 
5V für den Raspberry Pi4 bereitstellt onboard (Die Platine selbst zieht 
nur ganz wenig Strom weil nur ein kleiner Microcontroller versorgt 
werden muss). Allerdings ist auf der Platine ein recht großer 1500uF 
Kondensator vorhanden, parallel zum Spannungseingang.
3. Raspberry Pi4. Hängt am DC-DC Wandler auf der obigen Platine (Zieht 
je nach Last irgendwas um 0.5A bis 1.5A auf der 5V Seite).

Wenn ich das ganze nun einschalte, höre ich leise Geräusche von der 
Platine oder vom Pi (schwer zu sagen woher die genau kommen). Der Pi 
wird zwar mit Strom versorgt, aber fährt nicht hoch, die LEDs blinken 
"seltsam".

Das Kabel zwischen Netzteil und der PiXtend Platine ist ca. 0,5m lang 
und hat 0,75mm Querschnitt. Nun habe ich durch Zufall herausgefunden, 
dass wenn ich entweder:

- Eine 2.1mm Barrel-Buchse und Stecker mit in das Kabel schleife
- Weitere 5 Meter des 0.75mm^2 Kabels dazwischen mache
- Den Monitor nicht mit anschliesse

Das ganze plötzlich funktioniert.

Frage ist für mich nicht-E-Techniker: Warum ist das so und wie löst man 
das Problem vernünftig?

Davon ausgehend, dass das Einschleifen der Barrel-Buchse/Stecker Abhilfe 
schafft, benötigt es einfach nur einen kleinen Widerstand (0,5 bis 1 Ohm 
oder sowas) in der Zuleitung und alles ist gut?

von H. H. (Gast)


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Das Netzteil kommt mit dem zusätzlichen Siebelko nicht zurecht, gerät 
ins Schwingen.

Eine Drossel am Eingang des DC/DC-Wandlers wäre sicher ausreichend.

von Gustav (gustavganz)


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Danke für die schnelle Antwort.

D.h. also, dass ich durch den zusätzlichen Widerstand des Kabels bzw. 
der Stecker/Buchse Kombination praktisch einen Strombegrenzer gebaut 
habe der verhindert, dass der Kondensator zuviel Strom zieht womit das 
Netzteil beim Einschalten nicht klar kommt?

Besser wäre aber eine Induktivität anstatt eines Widerstandes, weil eine 
Induktivität keinen dauerhaften Spannungsabfall erzeugt sondern nur bei 
höhen Strömen begrenzt?

Edit: Zur Klarstellung, das Netzteil an sich scheint zu funktionieren, 
LED am NT leuchtet grün, Monitor funktioniert auch, nur der Pi4 fährt 
halt nicht hoch und blinkt seltsam.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


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Gustav schrieb:
> Besser wäre aber eine Induktivität anstatt eines Widerstandes, weil eine
> Induktivität keinen dauerhaften Spannungsabfall erzeugt sondern nur bei
> höhen Strömen begrenzt?

Bei "hohen" Frequenzen.

Und die begrenzt auch nicht, sondern hat einfach einen höheren 
Widerstand als bei DC.

von Stefan F. (Gast)


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Beim Lesen des Titel dachte ich schon "hat bestimmt zu viel kapazitive 
Last", und dein Text hat dass dann prompt bestätigt.

Ich würde den Kondensator auf 100µF verkleinern. Der war bestimmt für 
ein herkömmliches Netzteil aus Trafo+Gleichrichter gedacht.

von Gustav (gustavganz)


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Danke für die Info.

D.h. also ich brauche entweder weniger Kapazität oder mehr Induktivität 
(?)

Der große Kondensator auf der Platine ist nicht Teil des DC-DC Wandlers 
sondern als Pufferkondensator gedacht, damit im Falle eines 
Stromausfalles noch schnell ein paar Werte geschrieben werden können 
etc.

Könnte den Kondensator also testweise mal abknipsen ...

Wie würde man denn eine passende Drossel auswählen?

von Brüno (dominic_m833)


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Gustav schrieb:
> damit im Falle eines Stromausfalles noch schnell ein paar Werte
> geschrieben werden können etc.

Dafür nimmt man einen Super-CAP an der 5V-Schiene mit einer 
Spannungsüberwachung der 12V, dann weiß der raspi auch, wann er 
schreiben soll.

von Gustav (gustavganz)


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Der Kondensator ist für den Microcontroller, nicht für den Pi. Tut aber 
nix zur Sache, es geht um das Netzteil bzw. die 
Stromversorgungsprobleme, nicht darum wie man Microcontroller oder 
Raspberrys bei Stromausfall noch eine Zeit lang weiter mit Strom 
versorgt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Gustav schrieb:
> Der große Kondensator auf der Platine ist nicht Teil des DC-DC Wandlers
> sondern als Pufferkondensator gedacht, damit im Falle eines
> Stromausfalles noch schnell ein paar Werte geschrieben werden können etc.
Hört sich an, als ob du eine "Sekunden-USV" brauchst:
Beitrag "Re: 24V Sekunden-USV mit Kondensator: Optimierung!?"

> Wie würde man denn eine passende Drossel auswählen?
Man würde versuchen, ohne Drossel auszukommen. Denn nach einem 
Netzeiltausch geht der Zinnober dann garantiert wieder von vorn los.

: Bearbeitet durch Moderator
von H. H. (Gast)


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Hast du kein altes PC-Netzteil rumliegen? Da findest du passende 
Drosseln.

von Gustav (gustavganz)


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Habe den Kondensator abgeknipst. Problem bleibt.

Nochmal zur Sicherheit (weil der Threadtitel missverständlich ist): Das 
12V Netzteil funktioniert, d.h. der Monitor wird mit Strom versorgt und 
zeigt auch was an.

Nur der Pi, der hinter dem DC-DC Wandler auf der PiXtend Platine hängt, 
startet nicht. Bekommt aber Spannung, LEDs leuchten und Multimeter zeigt 
5V. D.h. ich glaube der DC-DC Wandler auf der PiXtend Platine kommt 
irgendwie nicht klar, wenn das Kabel vom 12V Netzteil zur Platine zu 
kurz ist (?)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Gustav schrieb:
> Allerdings ist auf der Platine ein recht großer 1500uF Kondensator
> vorhanden, parallel zum Spannungseingang.
Da auf dieser PiXtend Pltine sind auch sekundär noch recht große 
Kondensatoren. Die wollen beim Start auch schnell geladen werden.

> D.h. ich glaube der DC-DC Wandler auf der PiXtend Platine kommt
> irgendwie nicht klar
Im Prinzip ist es so: dein Netzteil kommt mit dem Inrush-Current dieses 
Schaltreglers nicht klar. Denn wenn die Pixtendplatine an jedem Netzteil 
so zicken würde, dann wäre das dem Hersteller (hoffentlich) aufgefallen 
und er hätte seine Schaltung überarbeitet.

: Bearbeitet durch Moderator
von Gustav (gustavganz)


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>Im Prinzip ist es so: dein Netzteil kommt mit dem Inrush-Current dieses
Schaltreglers nicht klar.

Wie oben geschrieben: Das 12V Netzteil versorgt auch den Monitor und der 
leuchtet hübsch und zeigt das er kein Signal bekommt. D.h. für mich, das 
Netzteil liefert Saft, sonst würde der Monitor wohl kaum funktionieren.

Das was es liefert, ist aber zu "unsauber" für das Pixtend board bzw. 
den Pi?

von Jens G. (jensig)


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Gustav schrieb:
> Das was es liefert, ist aber zu "unsauber" für das Pixtend board bzw.
> den Pi?

Das NT wird vermutlich wegen dem anfänglichen Strom-Peak kurz in die 
Strombegrenzung gehen, die Spannung sackt also wieder kurz ab, dann 
fängt es wieder an, und bekommt die Spannung dann ganz hoch. Sozusagen 
ein Aufbau der Spannung in zwei (oder vielleicht sogar mehr) Schüben.
Das mag der Pi vermutlich gar nicht, bzw. dessen Reset-Schaltung 
resetted dabei nicht, bzw. nicht sauber, und läßt den Pi in halbgarem 
Zustand hängen, aus dem heraus er nicht starten kann.
Aber was tun wir hier nicht alles vermuten - hol doch einfach ein 
Oszilloskop, und schaue Dir das Einschalten mal genauer an ...

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Gustav schrieb:
> Wie oben geschrieben: Das 12V Netzteil versorgt auch den Monitor und der
> leuchtet hübsch und zeigt das er kein Signal bekommt. D.h. für mich, das
> Netzteil liefert Saft, sonst würde der Monitor wohl kaum funktionieren.
Mist, übersehen...

> Das was es liefert, ist aber zu "unsauber" für das Pixtend board bzw.
> den Pi?
Oder der Schaltregler auf dem Board ist (nach Gezappel des Netzteils) 
überfordert von seiner (kapazitiven) Last und bekommt den Arsch nicht 
hoch...

: Bearbeitet durch Moderator
von Gustav (gustavganz)


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Danke für Eure Erklärungen.

Dann werde ich wohl erstmal meine Hausaufgaben bezüglich Oszilloskopen 
machen müssen. Ich melde mich wieder :)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Lothar M. schrieb:
> Oder der Schaltregler auf dem Board ist überfordert
Kleiner Nachtrag: wo ich mir dessen Layout und auch die Spule grad was 
genauer anschaue, wundert mich das nicht. Und auch nicht, dass da 
"CAUTION Hot Surface" auf der Leiterplatte steht...

: Bearbeitet durch Moderator
von Gustav (gustavganz)


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Besser in die Tonne kloppen das Ding? Vielleicht deswegen das 
"nicht-in-die-Tonne-kloppen" Symbol auf der Platine ;)

von H. H. (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Oder der Schaltregler auf dem Board ist überfordert
> Kleiner Nachtrag: wo ich mir dessen Layout und auch die Spule grad was
> genauer anschaue, wundert mich das nicht. Und auch nicht, dass da
> "CAUTION Hot Surface" auf der Leiterplatte steht...

Naja, heiß hat Ferrit weniger Ummagnetisierungsverluste.

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