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Hallo Leute,

ich habe das ganze zwar in einem anderen Forum schon gefragt, allerdings habe ich das Gefühl, dass ich hier besser aufgehoben bin.

Ich möchte einen 5V DC/DC Wandler korrekt beschalten um vor allem am
Ausgang den Ripple zu minimieren. Konkret geht es um diesen DC/DC
Wandler von Reichelt: "SIM1-0505-SIL4"

Ich hab zu meinem Problem folgende App Note gefunden
(http://www.aimtec.com/site/Aimtec/files/documents/ApplicationNotes/reduction%20of%20output%20ripple%20&%20noise.pdf)
und auch mal fleißig durchgerechnet. Nur bin ich mir nicht ganz sicher,
was Cmin dann schlussendlich sein soll. Ist das der Wert eines der
beiden Kondensatoren oder muss ich den Wert noch durch zwei teilen und
Cmin wäre dann die gesamte Kapazität des PI Filters?

Meine Werte die ich bis jetzt ermittelt habe sind folgende:

Vmax ripple = 0.01V (Mein Ziel)
Vconverter ripple = 0.2V (Aus dem Datenblatt)
f = 80 000Hz (Aus dem Datenblatt)
L = 1µH (Vorgabe aus der App Note ggf. etwas anderes verwenden?)

XL = 2 * PI * 80 000Hz * 1 * 0.000001H = 0.16 * PI

Wenn ich jetzt XC Berechne:

( 0.01 / 0.2 ) = XC / ( XC + 0.16*PI )

0.05 = XC / ( XC + 0.16*PI )

0.05 * ( XC + 0.16*PI ) = XC

0.05*XC + 0.008*PI = XC

0.008*PI = 0.95*XC

(0.008*PI)/0.95 = XC

und dann C:

(0.008*PI)/0.95 = 1 / ( 2 * PI * 80 000 * C )

(0.016 * 2 * PI * 80 000)/0.95 = 1/C

(2560 * PI)/0.95 = 1/C

C = 0.95/(2560 * PI) = ~118µF

Die ist der Wert von Cmin mit dem ich jetzt nichts so recht anzufangen
weiß. Außerdem scheint mir der Wert zu der in Tabelle 1 angegebenen
Werten vergelichsweise groß zu sein. Dort ist eine Kapazität von 10µF am
Ausgang angegeben.

Zudem kommt, dass ich auch keine Informationen gefunden habe, wie man
die Induktivität und die Kapazität am Eingang des DC/DC Wandlers
berechnet, vielleicht hat der Ein oder Andere einen Tipp wie man an
dieser Stelle vorgeht.

Viele Grüße
flavy

Hallo flavy

Du kannst ruhig die Induktivität grösser machen als 1 uH, dadurch wird das Filter-C rechnerisch wieder kleiner. Es ist sowieso besser, wenn Du bei 80 kHz ein C einsetzen kannst, welches kein Elko ist (wegen der Impedanz).

Wenn man auf so kleine Rippel angewiesen ist, setzt man normalerweise auf Linearregler. Dazu müsste aber am Ausgang des DC/DC Wandlers die Spannung > 7.5V betragen, also das wäre mit einem grösseren Bauteileaufwand verbunden.

Mit vielen freundlichen Grüssen Thomas

Hi,

vielen Dank erst mal für deinen Beitrag. Ich werde das ganze nochmal mit einer Spule durchrechnen die eine höhere Induktivität hat aber den Strom noch ab kann.

Eine Frage bleibt noch, teile ich die errechneten Kapazität durch 2 für einen PI-Filter oder muss ich die Kondensatoren in einem bestimmten Verhältnis dimensionieren?

Viele Grüße
flavy

PS: Wer noch Ideen zum Eingangsfilter hat immer her damit

» Ich hab zu meinem Problem folgende App Note gefunden
» (http://www.aimtec.com/site/Aimtec/files/documents/ApplicationNotes/reduction%20of%20output%20ripple%20&%20noise.pdf)
» und auch mal fleißig durchgerechnet.

Eine typische Milchmädchenrechnung, zumindest ohne die realen Eigenschaften des Wandlers und der Filterbauelemente. Bei deinem kleinen, wohl ungeregelten Wandler würde ich einfach je 10uF und 20-50uH verwenden, sowie zur Bedämpfung 100-200 Ohm. Folie oder Keramik muss bei den Kondensatoren nicht sein, Low-ESR-Elkos tuns auch.

Hallo flavi

der für das C errechnete Wert gilt für je einen Kondensator, beim Pi-Filter sind die Werte gleich gross.

Für das Eingangsfilter reicht meistens ein Kondensator (z.B. 10 uF) parallel zum Eingang, hast Du denn besondere Vorgaben für den Rippelstrom am Eingang ?

Mit vielen freundlichen Grüssen Thomas

Hi nochmal,

hab jetzt eine 100µH Spule (Reichelt: L-HBCC 100µ) ausgesucht:

Induktivität: 100µH
Widerstand: 0.7Ohm
Stromfestigkeit: 0.6A (3x die 200mA die der DCDC Wandler am Ausgang leisten kann)

Meine Neue Berechnung:

XL = 16*pi

XC = (0.8*pi)/0.95

C = (128000*pi^2)/0.95 = 7,51993159845475647435e-7 ~ 0.75µF

Mit der Kombination könnte ich sogar die "MKS-02 1.0µF" verwenden. Das ganze sieht im Moment so aus:



Ich habe eine ähnliche Schaltung gefunden:



dort wird 1.2µH und 100nF Kondensatoren verwendet. Im Vergleich dazu scheinen mir meine 100µH sehr groß gewählt. Bekomm ich da Probleme? Vor Allem das Layout und die Größe der Spule macht mir ein bischen Sorgen.

Zum Eingang: der wird entweder direkt vom USB-Port versorgt oder wahlweise über einen Schaltregler (LM 2574 N5).

Viele Grüße
flavy

PS: Ich versuch nochmal die Spule ein bisschen zu verkleinern. Dieses Mal nehm ich mal die größten 5mm Folienkondensatoren und rechne die entsprechende Spule aus.

» Meine Neue Berechnung:

Immer noch Milchmädchen.

Hallo,

ich bin mir nicht sicher wie ich diese Informationen einordnen soll. Zum Einen scheint die verwendete Formel (aus einer App Note) nicht die Realität der Bauteile wiederzuspiegeln, zum Anderen wirfst du Werte in den Raum, ohne eine Grundlage zu nennen wo diese herkommen (Bauchgefühl? oder Erfahrung? )

Vielleicht kannst du ein bisschen erläutern woher diese Werte kommen.

über deinen Beitrag habe ich mich dennoch gefreut

Viele Grüße
flavy

» Immer noch Milchmädchen.

Ich würde gerne von dir eine Berechung sehen, die deiner Ansicht nach nicht "Milchmädchen" ist. Die in den Raum geworfenen Werte von dir sind leider nicht nachvollziehbar.

Viele Grüße
flavy

» Ich würde gerne von dir eine Berechung sehen, die deiner Ansicht nach
» nicht "Milchmädchen" ist.

Berücksichtige wenigstens die Ausgangsimpedanz des Wandlers. Da der Hersteller dazu nichts schreibt wirst du die messen müssen, und zwar über den gesamten relevanten Frequenzbereich.


» Die in den Raum geworfenen Werte von dir sind
» leider nicht nachvollziehbar.

Pi*Daumen mit ausreichender Sicherheit. Kann man aber dennoch versauen, z.B. durch ungünstiges Layout oder starke Streufelder anderer Bereiche des gesamten Geräts.

Hallo x y,

so ich habe mich nochmal deiner Werte angenommen und die Spule für 6.8µF berechnet: L=39.7µH.

Dann auch mal für 47µH da kommt dann C=1.59µF.

Bedenkt man, dass ich hier immer Cmin berechne geht das Ganze ja in die Richtung der Werte die du mir genannt hattest (20-50µH / 10µF). Bauteile werden dann wahrscheinlich 47µH und 4.7µF (Folienkondensator)

Die Bedämpfung soll ich laut Datenblatt für 8% der Ausgangslast dimensioneiren. Das währen dann 500mA * 0.08 = 16mA. 5V/16mA = 312.5 also 300Ohm parallel zum letzten C.

Was die Impendanz angeht hab ich nochmal nachgeschaut, da steht in den Datenblättern nichts. Leider fehlt mir auch ein Frequenzgenerator um so etwas zuverlässig messen zu können.

Das Layout wird so gestaltet, dass der DC/DC Wandler, die Spule und die Kondensatoren soweit wie möglich weg von den Signalleitungen plaziert wird. Am besten auch noch auf einem anderen Layer.

Das einzige was für mich noch offen ist, ist die Eingangsbeschaltung, die Spannung bekommt der DC/DC Wandler entweder vom USB-Port oder von einem Schaltregler (LM 2574 N5) in beiden Fällen ist der Ripple wahrscheinlich nicht sonderlich groß. Lohnt sich da ein LC-Tiefpass oder ist die Spule dann Overkill und ein 10µF Kondensator ist ausreichend?

Viele Grüße
flavy