Kategoriarkiv: EMC & radiostörningar

Filter för DC-DC omvandlaren

Jag har som hastigast provat DC-DC omvandlaren i portabelstation och kan konstatera att utan externa filter så brusar det svagt på de lägre frekvensbanden med sprötantennen direkt ansluten till mottagaren. Med filter på DC-DC omvandlaren går det inte att konstatera några störningar alls. Det betyder att det finns en viss marginal.

3

Så här ser ingångssidan (+13 V) ut med filter. Nivåerna är nu 40-50 dB lägre än vid förra mätningen som presenteras i ett tidigare blogginlägg. Utgångssidan (+5 V) gav ett rakt streck på mätmottagaren men där var störnivån inte särskilt hög utan filter.

4

Ett tillfälligt kort får hysa omvandlaren så jag kan prova den praktiskt i portabelstationen. Dock skall sägas att eftersom verkningsgraden i den här omvandlaren bara är 65% så ökar den totala effektförbrukningen en aning i stället för att minska som ju var målet! Det lär krävas minst 90%, gärna 97% verkningsgrad för att det ev skall vara någon vits med det här. Alternativet med separat batteri för enbart loggdatorn kanske trots allt var den bästa lösningen även om det blir ett batteri till som måste laddas och underhållas.

Men det kan nog ändå vara värt att filosofera över det här en stund för att se hur långt man kan nå. Några milliampere här och några där adderar sig snabbt och tillsammans med KX3-mottagarens enligt mitt tycke extremt höga strömförbrukning om c:a 215 mA så går det att dränera batterierna utan att ens behöva sända.

Mottagaren är som den är. Några mA kan sparas med släckt display och vissa andra inställningar med som gör komforten sämre. Arduino-loggdatorn kanske kan göras mer energieffektiv med någon sofistikerad sleep mode. Redan nu finns en sparfunktion implementerad där diplayens bakgrundsbelysning släcker ner efter valfri tid (t ex 1-2 sek) efter man knappat på tangentbordet. Med den funktionen aktiverad drar loggdatorn ändå 110 mA vid 5 V matning  (160 mA med tänd display). Väldigt mycket ström tycker jag när jag jämför med hur länge en iPhone kan hållas vid liv med sina små batterier.

Tips någon?

/Bengt

Störningar från switchad DC-DC omvandlare

I portabelstationen med KX3-radion ingår en loggdator baserad på ett Arduino-kort m m. Med display och några extra shields drar uppställningen c:a 80 mA med tänd display vilket blir en hel del förlusteffekt vid 12-13 V matning från sändarbatterierna. För närvarande används därför ett separat 9,9 V /1500 mAh batteri enbart till loggdatorn.

Då loggdatorn kan köras på 5 V blir det bättre ekonomi att använda en DC-DC omvandlare under förutsättning att verkningsgraden är hög och att omvandlaren inte orsakar störningar. Med rimlig verkningsgrad skulle strömmen då sjunka till c:a 35 mA vilket nog kan accepteras att stjäla från sändarbatterierna. Allt handlar om att inte tulla för mycket på drifttiden för sändaren.

0

En sådan omvandlare uppbyggd kring LM2596 (50 kr på Kjell & Company) har mätts upp och EMC-provats. Vid 13,0 V in och 5 V/80 mA ut är verkningsgraden bara 65% vilket får anses vara dåligt. Över 90% hade varit bättre.

EMC-egenskaperna är också tveksamma. Här nedan visas två kurvor för ledningsbunden emission på 13 V respektive 5 V sidan med 80 mA belastning. Uppmätt med R&S LISN.

1

Ledningsbunden emission på 13 V matningen. Switch-frekvensen uppges i produktbeskrivningen till 150 kHz och är den högsta toppen som syns några kHz högre upp i frekvens. Alla andra toppar är övertoner och vi kan se att störningarna är kraftiga upp till ca 10 MHz där de börjar klinga av. Den gula kurvan är peak-värde och den gröna average.

2

Ledningsbunden emission på 5 V utgången belastad med 80 mA. Här ser det lite bättre ut och om det inte hade varit för den rassliga 13 V sidan så skulle nog denna DC-DC omvandlare fungera bra med avseende på oönskade störningar.

Nu går det naturligtvis att komplettera omvandlaren med ett ingångsfilter som hindrar störningarna att sprida sig i internkablaget och in i mottagaren. Dock tveksamt om den här enkla omvandlaren är en bra lösning med tanke på dess låga verkningsgrad.

Enligt tips från SM0GLD så bör man satsa på en s k synkron buck step down omvandlare och när en sådan byggts ihop skall det bli spännande att se hur den beter sig i en jämförelse. Dock kan förmodligen LM2596 kompletterad med några externa filterkomponenter användas i portabelstationen tills den andra lösningen byggts ihop och utvärderats. Det är ju tämligen lätt att byta ett litet kort och löda några trådar.

/Bengt