Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hilfe bei der Komponentenauswahl für einen EMV / HF - Tiefpassfilter


von Thomas (Gast)


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Hallo

Evtl. kann mir einer von euch helfen. Ich will einen Tiefpass / Filter 
für ein 12V 63 A Netzteil entwickeln. Dieses Netzteil hat leider die 
einschärft, dass es mit ca. 2MHz am Ausgang bei jeden Schaltvorgang um 
ca. +- 1V. An dem Netzteil hängen 3 Modellbau Ladegeräte 2 mit ca. 15A 
Stromaufnahme und 1 mit 30A Stromaufnahme. Erhöht sich die Last für das 
Netzteil, schwingt es so, dass die beiden Kleineren aus dem Tritt 
kommen.
Daher würde ich gerne einen Tiefpass für die kleineren Lader entwickeln.

Welche Komponenten verwendet man für so eine Aufgabe?
Ein Low ERS Elko 1000uF 35V und eine Spule mit einem Eisenpulver-Kern 
brachte kein Ergebnis.

Eher Ferrite Spulen?
Welche Art von Kondensatoren?

Danke und Grüße

Thomas

von Peter D. (peda)


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Link bzw. exakte Bezeichnung von Netzteil und Ladegeräten.

von AufArbeit (Gast)


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Ein Filter erhöht den (komplexen) Widerstand zwischen Netzteil und 
Ladegräten. Der Spannungseinbruch wird daher größer und die schon 
angeschlossenen Ladegeräte werden noch eher abschalten. Besser wäre es, 
wenn man die angeschlossenen Ladegeräte zähmen könnte. Also Softstart 
verbessern oder einbauen. Ansonsten hilft wohl nur viel Kapazität vor 
den Eingängen der Ladegeräte.

von Thomas (Gast)


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Hallo,
erst mal vielen lieben dank für eure Antworten

Das Netzteil ist ein HP Servernetzteil 12V mit ca. 650W also 54A
Die Ladegeräte sind:

1 x JUN-SI ICHARGER 4010 DUO V2
https://www.lindinger.at/de/Akkus/Ladegeraete-Netzgeraete/Ladegeraete/Ladegeraete-DC-12-50V/JUN-SI-ICHARGER-4010-DUO-V2-2X1400W-LADEGERAET/9703252?gclid=EAIaIQobChMIgMKxq7ry_AIVl4xoCR1F-ArjEAQYAiABEgJotfD_BwE

2 x ISDT Air8
https://www.lindinger.at/de/Akkus/Ladegeraete-Netzgeraete/Ladegeraete/Ladegeraete-DC-12-50V/ISDT-Air8-mit-BattAir-Technologie-1-8S-Wireless-Smart-Charger-500W/9788479

Das Schwingen der Schaltregler kann ich im Leerlauf des Netzteils 
bereits mit meinem Uralt-Oszi beobachten. Sobald eines der Ladegeräte zu 
laden beginnt, verstärken sich diese Schwingungen bis zu dem Punkt, wo 
man die ISDT Lader nicht mehr bedienen kann (Der Touch wird 
unbrauchbar). Die Ladegeräte schalten aber nicht ab oder so sie 
registrieren nur permanent Bedienungen am Touchdisplay.

Den Größen Lader einfach mit 3 x 2200uf low ESR Elkos zu puffern und die 
Kleinen mit jeweils 1000uf habe ich schon versucht.

https://www.reichelt.de/elko-radial-2-200-f-35v-105-c-low-esr-rad-fr-2-200-35-p121275.html?&trstct=pol_3&nbc=1


Also bin ich weiter auf der Suche.
Klar könnte man einfach ein neues Netzteil kaufen, aber ein 
entsprechendes Netzteil mit der Güte und Leistung kostet auch nicht 
gerade wenig oder eben 3 Stück um jeden Lader einzeln zu befeuern.
Es ist auch ein gewisses lern Projekt für mich.

Danke und Grüße

von LDR (Gast)


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Thomas schrieb:
> Das Schwingen der Schaltregler kann ich im Leerlauf des Netzteils
> bereits mit meinem Uralt-Oszi beobachten.

Das Netzteil ist also defekt.

von Thomas (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hallo,
na sagen wir mal schon am relativen ende der Lebenszeit :)

Ich habe mal Fotos gemacht das Netzteil unbelastet und mit einer Rein 
ohmschen last (3Ohm => 4 A)

Danke und Grüße

Thomas

von Nichtverzweifelter (Gast)


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Thomas schrieb:
> Dieses Netzteil hat leider die einschärft, dass es mit ca. 2MHz am
> Ausgang bei jeden Schaltvorgang um ca. +- 1V.

Wie bitte?

von Peter D. (peda)


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Soso, Du willst also mit max 54A Ladegeräte mit max 65 + 2 * 20 = 105A 
versorgen.
Da mußt Du wohl noch ein Perpetuum mobile dazwischen schalten.

Thomas schrieb:
> Den Größen Lader einfach mit 3 x 2200uf low ESR Elkos zu puffern und die
> Kleinen mit jeweils 1000uf habe ich schon versucht.

Bei 105A sind 6,6mF ein Witz. Geh mal in Richtung 1..10F.

https://www.ebay.de/itm/202814555281?hash=item2f38b08491:g:Uc4AAOSwUOBdEMvS

von Gerald K. (geku)


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Wichtig ist die genau Analyse.

- leitungsgebundene Störungen auf der Primärseite (Netzanschluß)?

- leitungsgebundene Störungen auf der Sekundärseite 
(Gleichspannungsanschluß)?

- abgestrahlte Störungen (Funkstörungen)?


Je nach Ort des Auftretens sind unterschiedliche Maßnahmen erfordelich.

- sind die leitungsgebindenen Störungen sysmetrisch oder asymetrisch 
gegen Erde?

Die Klärung dieser Fragen erfordert unterschiedliche Meßmethoden.

Dann erst macht es Sinn über die Methoden der Entstörung nachzudenken.

Filter mit hoher Güte sind meist kontraproduktiv. Störungen können sich 
bei Resonanz sogar aufschauckeln. Die Maßnahmen müssen Störenergie 
vernichten. Z.B durch hohe Verluste des magnetischen Materials.

von Thomas (Gast)


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Hallo,
danke noch als für euer Antworten.
Leider kann ich mit diesen noch nicht viele anfangen.
Die Vermutung, dass, das Netzteil sehr am Ende ist, ist wenig hilfreich, 
ebenso wie, die Antwort, dass man mit den Ladegeräten, wenn man die nur 
weit genug aufdreht, also damit den ein 20 S Lipo mit 50A und 2 8 s 
Lipos mit 10A lädt, das Netzteil überlasten kann.

Die einzige Antwort die mich leicht etwas weiter bring ist das Evtl. die 
Kapazität zu klein ist.
Ich gebe zu, ich habe diese etwas hemdsärmelig abgeschätzt
mit:
C= i *d_t / d_u
Umstellung nach d_v
d_u = i*d_t/ C
d_u = 40A +5usec/6000uF
d_u = 0,03V

Gerne auch hier den Fehler aufzeigen

Danke und Grüße

Thomas

von Gunnar F. (gufi36)


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ich bezweifle deine Messung wenn ich die 4mm-Bananenstrippen sehe. 
Bedenke dass jede Leiterschleife eine Antenne für H-Felder ist.

von Jakob L. (jakob)


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Vergiss die dicken Elkos mit tausenden µF ganz schnell, die hohe 
Kapazität ist bei der Frequenz gar nicht wirksam wegen dem ESL.

Im Prinzip könnte bei der Frequenz ein LC-Filter funktionieren wobei das 
L allein durch die Zuleitung gebildet wird, kann man hier berechnen:

https://www.allaboutcircuits.com/tools/parallel-wire-inductance-calculator/

Wenn man da 100mm Länge, 10mm Abstand und 3mm Leiterdurchmesser eingibt 
kommt man auf 75 nH, bei 2 MHz macht das immerhin schon eine Impedanz 
von 0.94 Ohm. Bei Bedarf kann man die Induktivität auch noch mit Ferrit 
erhöhen, ist aber eventuell gar nicht nötig.

Jetzt braucht man also noch einen Kondensator der bei 2 MHz eine 
deutlich niedrigere Impedanz als das hat. Bei so etwas sind 
MLCC-Keramikkondensatoren einfach unschlagbar gut, in Frage käme z.B. 
der hier:

https://www.reichelt.de/smd-kerko-1812-4-7-f-100-v-10-mlcc-ecc-kts101b475k1-p256489.html?&trstct=pol_0&nbc=1

Beim Hersteller gibt es richtige Daten/Diagramme leider nur für 6.8µF 
statt 4.7µF, wird aber keinen all zu großen Unterschied machen:

https://www.chemi-con.co.jp/products/relatedfiles/capacitor/catalog/ce-characteristics-e.pdf

Im Z-Diagramm kommt man auf ca. 20 Milliohm bei 2 MHz, gäbe also 
zusammen mit der induktiven Impedanz der Zuleitung selbst mit nur einem 
Kondensator schon eine ordentliche Filterwirkung (rechnerisch Faktor 
47). Im Zweifelsfall kann man auch mehrere solche Kondensatoren parallel 
schalten. Ich würde einfach 3 Stück davon zwischen zwei blanken 
Kupferdrähten (z.B. abisolierter 10mm2 Schaltdraht) einlöten und mit 
5-Minuten Epoxidharz mechanisch sichern, auf der einen Seite dann die 
Zuleitung zum Netzteil und auf der anderen Seite das Ladegerät.

von Peter D. (peda)


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Thomas schrieb:
> Das Netzteil ist ein HP Servernetzteil 12V mit ca. 650W also 54A

Ist das nur geraten?
Was steht denn im Datenblatt des unbekannten Netzteils?
Hat es wirklich nur einen Ausgang oder mehrere?
Ist eine Mindestlast vorgeschrieben?

von Thomas (Gast)


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Hallo,

Noch mal danke für die Antworten

@Jakob L.
Danke ja genau so was habe ich gesucht. Ein Elko ist nach meiner 
Erfahrung zu langsam. Geschätzt hätte ich auch das 4 uF Kondensator 
reichen sollte, wenn man da einen LC Tiefpass baut (sind ja 2 Mhz!)
Die Sache mit der Leitung habe ich bis jetzt unterschätzt.
Was meinst Du?
Unterstützt es die Sache, wenn ich einen T68-2 (also 2-30Mhz) Ringern 
mit 9 Windungen wickle. Sollte 460nH ergeben und der Flux ist gerade 
noch im grünen Bereich bei 1 MHz.
Aber das ist nur ein Versuch, evtl. wird dann ja die Impedanz am Ausgang 
für das Netzteil zu groß. Für die Last muss man mehrere Spulen Parallel 
schalten

Grüße

Thomas

von Jakob L. (jakob)


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Ich würde es erst mal nur mit Kondensatoren probieren, wahrscheinlich 
reicht die sowieso schon vorhandene Induktivität der Zuleitung (und vom 
Netzteil selbst, die Störungen kommen ja auch mit einer gewissen 
Impedanz aus dem Netzteil). Wenn das nicht reicht kann man immer noch 
einen Ferritkern hinzufügen.

von Thomas (kosmos)


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Mit so großen / vielen Kondensatoren wird es recht teuer.

Kapazitätsmultiplizierer ist das Stichwort

http://www.falstad.com/circuit/e-capmult.html

ändert mal den Wert con C1 auf 100u und betrachtet das Ergebnis 
(Mauszeiger auf den OP-AMP Ausgang.

Das kann man auch mit einen Transistor aufbauen

https://de.wikipedia.org/wiki/Kapazit%C3%A4tsmultiplizierer

von Thomas (Gast)


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Hallo

@Jakob L.
DANKE

@Thomas O
Danke für die Antwort, aber sehe ich nicht als Lösung.
Das ist nur ein Längstransistor.
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204131.htm
Wo soll den die Leistung hin? Wenn ich nur 1 V mit 40 A abscheide, also 
nur die ober Halbwelle sind das 1 V / (qrt 2) * 40A / 2 = 14W
Da wird der Kühlkörper teuer als ein Netzteil :)

Grüße
Thomas

von Der Klaus (Gast)


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Thomas O. schrieb:
> Mit so großen / vielen Kondensatoren wird es recht teuer.
>
> Kapazitätsmultiplizierer ist das Stichwort
>
> http://www.falstad.com/circuit/e-capmult.html
>
> ändert mal den Wert con C1 auf 100u und betrachtet das Ergebnis
> (Mauszeiger auf den OP-AMP Ausgang.


WIE GEIL - ein EMV-Fiter realisiert mit OPAmp, der 63A bei 2MHz ab kann!

Und das ganze als Video - das haut mich komplett aus den Socken: DuRöhre 
für SPICE - wie Herz-Aller-Liebst ist das denn !?

von Jörg B. (joergb2)


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Thomas schrieb:
> Ein Low ERS Elko 1000uF 35V und eine Spule mit einem Eisenpulver-Kern
> brachte kein Ergebnis.

1000µF 35V sind hier viel zu wenig. Wenn man hiervon 
https://www.farnell.com/datasheets/2820375.pdf einen nimmt, dann steht 
da im Datenblatt ein Rippelstrom von 2600 mA. Und das ist dann schon ein 
wirklich guter Elko. Für die Anwendung hier sollte man also 20 Stück 
parallel schalten um auf 54A zu kommen. Da reicht dann aber schon die 
Zuleitung als Drossel, ein ausreichend dimensioniertes Elkograb mit ESR 
<1 mOhm sollte seinen Zweck erfüllen.

von Alfred B. (alfred_b979)


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LDR schrieb:
> Das Netzteil ist also defekt.

Sicher so gut wie EOL.

Mit Sicherheit wäre es am besten, erst mal ein weiteres
SNT zu kaufen, das die 2 kleineren versorgen kann - und
vielleicht bald mal ein weiteres für den Junsi.

Man könnte (wenn man unbedingt will) Dinge basteln, um
vernünftige Messungen hinzukriegen, und darauf basierend
vermutlich auch mittels weiterer Bastelei zeitweilige
Funktion herbeiführen, aber...

von MiWi (Gast)


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Thomas schrieb:
> Hallo,
> erst mal vielen lieben dank für eure Antworten
>
> Das Netzteil ist ein HP Servernetzteil 12V mit ca. 650W also 54A
> Die Ladegeräte sind:
>
> Das Schwingen der Schaltregler kann ich im Leerlauf des Netzteils
> bereits mit meinem Uralt-Oszi beobachten. Sobald eines der Ladegeräte zu
> laden beginnt, verstärken sich diese Schwingungen bis zu dem Punkt, wo
> man die ISDT Lader nicht mehr bedienen kann (Der Touch wird
> unbrauchbar). Die Ladegeräte schalten aber nicht ab oder so sie
> registrieren nur permanent Bedienungen am Touchdisplay.
>
> Es ist auch ein gewisses lern Projekt für mich.

Ok.

Dann lerne einmal richtig messen. Das was Du ein paar Beiträge später 
zeigst ist gelinde gesagt das Worst Case -Szenario für so eine Messung 
und zeigt nur das Du keine Ahnung hast - aber nicht das das Netzteil 
einen Fehler hat.

Wenn Du Deine Ladegeräte auch so verkabelt hast wie es der 
"Strömesungsaufbau" vermuten läßt hat wundert mich nix. Solche 
grundsätzlichen Probleme bekommst Du mit auch noch so vielen supertollen 
Filtern nicht gelöst da sie nix mit Filtern sondern mit dem Aufbau an 
sich  zu tun haben.

Laß Dir von dem Ladegeräthersteller die Konformitätserklärung 
verbindlich bestätigen. Wenn sie nix zu verbergen haben werden sie Dir 
auch die Messprotokolle schicken. Touchprobleme wie Du sie beschreibst 
sind ein deutlicher Hinweis darauf das diese Geräte die entsprechenden 
Tests nicht sauber bestanden haben - und das macht sich dann gerne bei 
Touch bemerkbar, ESD-Probleme manifestieren sich übrigens auch gerne am 
Touch wenn da geschlampt wurde.

Und wenn sie das nicht machen... dann ist das auch eine Info die 
interessant ist.

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