Beste Möglichkeit, DC-DC-Ausgangsrauschen zu filtern

Diese Frage ist aufgrund des folgenden Problems entstanden, bei dem eine analoge Designplatine aufgrund von zu viel Rauschen von Schaltreglern verschrottet wurde.

Eliminieren-dieser-unerwünschten-op-amptia-Ausgänge

Das Design, das das Problem verursacht hat, ist wie folgt:

LT8471-basierte duale Versorgung

Mein komplettes Leistungsbudget ist wie folgt: - Eingang: 12 V - AusgangRail Load(mA) 5 1040 -5 544 2.5 800 -2.5 800 3.3 16

Diese Art der Stromversorgungsverteilung und -konstruktion kann mit einer Reihe von Schaltreglern durchgeführt werden, aber meine Frage ist, wie das Schaltrauschen von DC-DC-Schaltreglern vollständig eliminiert werden kann.

In meinem vorherigen Design habe ich versucht, Ausgangsfilterkappen von 0,1 F, 0,01 uF, 47 uF, 4,7 uF wie vorgeschlagen zu verwenden, aber es hat mir nicht im erforderlichen Maße geholfen.

Ich denke darüber nach, einen Linearregler am Ausgang von DCDC anzubringen, um das Rauschen zu reduzieren. Ist das die richtige Lösung oder sollte ich einen Pi-Filter verwenden? Aber sie können mir EMI-Probleme bereiten (wirklich kein Experte für EMI-Vermeidung. Mein Vorgesetzter schlug mir vor, ein Modul ohne Induktivität zu wählen, das bei der Vermeidung von EMI-Problemen hilft.)

Da es sich bei meiner Anwendung um eine elektrooptische Anwendung handelt, bei der es sich um analoge Operationsverstärker handelt, habe ich versucht, eine Ausgangswelligkeitsspannung von nicht mehr als einigen mV zu haben, damit es mir nicht schwer fällt, Signale mit niedrigen Amplituden um 30 mV auszuwählen.

Ich stimme Moderatoren zu, die vorschlagen, sich um das PCB-Design zu kümmern, aber in erster Linie möchte ich mich so gut wie möglich um den Schaltplan kümmern und mich dann um das PCB-Design kümmern.

Bitte schlagen Sie Techniken / Tutorials vor, um das Rauschen in analogen Schaltungen mit sehr niedrigem Grundrauschen zu bewältigen und Rauschfilter zu betonen, die am Ausgang von DC-DC-Wandlern verwendet werden sollen, oder sollte ich die Idee, einen DC-DC selbst zu verwenden, verwerfen und mich für die Verwendung von linear entscheiden Regler.

EDIT 1: Hinzufügen eines CLC-Filters am DC-DC-Ausgang:

Mit einigen Vorschlägen für Pi-Filter habe ich versucht, einen CLC-Filter mit Komponenten an meinem Schreibtisch zu erstellen.

L = 10uH und C ist 4,7uF, 47uF, 0,1uF und 0,01uF (alle 0603 SMD.)

Ich habe keine 1nF bekommen, aber ich konnte Rauschunterdrückung bis zu einem gewissen Grad sehen, dieser Aufbau ist blank gelötet und überprüft, ob der Filterausgang richtig ist oder nicht, ich habe dies nicht auf der tatsächlichen Platine gelötet, stattdessen habe ich +/-5V genommen von Bord und überprüft den Filterausgang.

Die Bilder finden Sie unten

Ohne CLC-Filter:

Mit Out-Filter

Mit Filter:

Mit Filter

Bitte helfen Sie mir, es noch viel weiter zu reduzieren. Kann mir eine Gleichtaktdrossel oder das Hinzufügen von 1 nF mehr helfen?

Wird ein Ausgangs-LDO es noch viel weiter reduzieren?

"Meine Frage, wie man das Schaltrauschen von DCDC-Schaltreglern vollständig eliminiert" - Es ist wichtig zu wissen, dass Sie es niemals vollständig eliminieren können. Sie werden immer Rauschen haben, selbst wenn Sie Linearregler oder sogar Batterien verwenden (die tatsächlich lauter sind als spezielle rauscharme Regler). Der erste Schritt besteht also darin, die Vorstellung loszulassen, dass Sie alle Geräusche beseitigen können. Der zweite Schritt besteht darin, zu quantifizieren, welches Rauschen akzeptabel ist, damit Sie ein konkretes Designziel haben.
Es gibt nicht nur Ausgangsspannungsrauschen, sondern auch reflektierte Eingangswelligkeitsströme, es gibt schienen- und massegeführte Ausgangsrauschströme, die größtenteils durch verteilte Kapazitäten verursacht werden. Das Erstellen einer rauscharmen Platine mit Schaltsignalen ist fast eine schwarze Kunst mit vielen mathematischen und auch Konsequenzen für das Platinenlayout. Keine Zeit, einige davon in einer Antwort durchzugehen, aber seien Sie versichert, dass es komplizierter sein kann als nur ein Filter in Ihrem Schaltplan.
Es ist immer wichtig, wohin Sie die Filterkappen führen, und das wird in einem Schaltplan nicht angezeigt. Identifizieren Sie die Schalter und damit die alternativen Strompfade durch den Schalter und minimieren Sie dann die Fläche der Stromschleife, die geändert werden muss, wenn der Schalter auftritt. Sie tun dies, indem Sie sorgfältig auswählen, wo Sie jeden Hochfrequenzkondensator mit Leitungen und Masse verbinden.
wird isolierte Masse dcdc mein Problem lösen ??
Ergebnisse aktualisiert
Kehren Sie zu electronic.stackexchange.com/questions/300498/… zurück und untersuchen Sie den PI-Filter, den ich in meiner Antwort gezeichnet habe. HINWEIS Ich habe eine Induktivität im GND-Pfad hinzugefügt.
Warum müssen Sie diese Geräusche filtern? Ich denke, der Filter wird nur helfen, leitungsgebundenes Rauschen zu reduzieren… Ein weiterer Punkt, wenn Sie den Ausgangsfilter ändern, ändern Sie die Übertragungsfunktion Ihres Systems und damit die Stabilität Ihres Systems… Mit einem LC-Filter haben Sie einen Filter zweiter Ordnung, während mit ein Pi-Filter haben Sie einen Filter dritter Ordnung ... Sie können sich eine Vorstellung von der Stabilität Ihres Systems machen, indem Sie schrittweise laden.

Antworten (2)

Im Allgemeinen wird hochfrequentes Rauschen direkt durch einen Linearregler geleitet. Es besteht die Versuchung zu glauben, dass sie alles über einer bestimmten Spannung abschneiden, aber sie funktionieren nicht so.

Induktoren können verwendet werden, um die Ausbreitung von Rauschwellenformen zu blockieren, aber die resultierende lastseitige Schiene muss sehr gut entkoppelt sein. Dies liegt daran, dass eine transiente Stromanforderung der Last sofort durch die Induktivität blockiert wird (um es einfach zu sehen), sodass die Kapazität diesen transienten Strom sehr kurzfristig liefern muss. Ich habe eine gute Menge Bulk- und Hochfrequenzkondensatoren über die Lastschiene gelegt, um dies zu bewirken.

Ich kann nicht sagen, dass dies die endgültige Lösung ist, aber dieser Ansatz hat bei vielen Boards für mich sehr gut funktioniert.

Ich musste leise analoge Versorgungsschienen aus einem DC-DC-Wandlerausgang erzeugen. Ich habe dies getan, indem ich einen Pi-Filter (CLC) zwischen meinen +15/-15 V DC-DC und +12/-12 Linearregler und dann einen weiteren Pi-Filter am Ausgang der Linears gesetzt habe, der zur analogen Signalaufbereitungs-Lastschaltung und führte eine großzügige Anzahl von 10-uF- und 100-nF-Kondensatoren, die gut über die Platine verteilt sind, in der Nähe jeder Last.

In meinen Pi-Filtern war das C eine Auswahl paralleler Kondensatorwerte (1 nF, 100 nF, 47 uF). Aber dies stellte auch genügend Kondensatorplätze auf der Platine sicher, damit ich während des Betriebstests und des EMV-Tests mit anderen Werten experimentieren konnte. Das L war 10 uH. Ich hatte auch 100-MHz-Perlenferrite zwischen dem DC-DC-Ausgang und dem ersten Pi-Filter. (Ich ziehe es vor, die Schaltung aus Vertraulichkeitsgründen nicht einzufügen / neu zu zeichnen, aber dies beschreibt sie gut genug.)

Auch hier kann ich nicht sagen, dass dies die endgültige Lösung ist, aber das hat für mich auf diesem Board sehr gut funktioniert.

Sie können einen FGC (sehr großer Kondensator) nicht schlagen ;-)
:-D @Neil_UK Sind sie nicht neben McDonalds in der Hauptstraße?
Können Sie mir bitte eine Referenz zu diesem CLC-Basisdesign geben
@kakeh, siehe bearbeitete Antwort inkl. warum kein Schaltplan.
@kakeh hier ist ein Beispiel für die Berechnung des Pi-Filters in einer App-Notiz von Maxim maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/4713

Linearregler eignen sich gut zum lastabhängigen Filtern von niederfrequentem Rauschen (z. B. unter 1000 Hz), sind jedoch nutzlos, um den Löwenanteil des hochfrequenten Schaltrauschens in Schaltnetzteilen und Aufwärtswandlern zu filtern. Es hängt von Ihrem Leistungsbedarf ab, aber eine gute Lösung besteht darin, den Ausgang Ihres Aufwärtswandlers in einen gut ausgelegten Kapazitätsvervielfacher zu leiten. Führen Sie das durch einen Low-Dropout-Linearregler, wenn Sie einen geeigneten für Ihr Projekt finden. Unter 1000 Hz erhalten Sie etwa 65 db Rauschunterdrückung vom Regler und darüber erhalten Sie eine sehr große Unterdrückung (etwa 65 - 75 db) vom Cap Multiplier. Wenn Sie mehr benötigen, fügen Sie mit Bedacht einen Pi- oder T-Filter in die Kette ein. Es hängt alles davon ab, was Ihre Unterdrückungs- und Leistungsanforderungen bei der Frequenz sind.

Beste Möglichkeit, DC-DC-Ausgangsrauschen zu filtern
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v