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

 

4 reaktioner på ”Störningar från switchad DC-DC omvandlare

  1. Vid så låg last som 80mA bör du byta drossel till ca 470µH-680µH.
    Med endast 47µH går omvandlaren i diskontinuerlig drift vilket skapar onödiga störningar och höga toppströmmar.

    /Micke

  2. Jaha, det skall jag prova i kväll. Hakade på ett filter med 6 uH induktans i plusledningen och 470 uF till jord på 13 V ingången för kortet. Det minskade störnivån drygt 20 dB. Så det skall säkert gå att få omvandlaren tillräckligt tyst med mer optimerade filter.

  3. Om du byter till större switchinduktor så får du ju en 47µH över, använd den på ingången men jag skulle välja 10µF smd-keramkonding isf 470µF ellyt.
    På utg tar du lämpligen 10-30µH avkopplad med smd-keramkondingar.

  4. Jag köpte Kjelles variant med inbyggd voltmeter att ha som labbaggregat på sommar-QTH:t. Där finns normalt bara 12V-ström. På ett så störningsfritt ställe vill man ju inte sabotera miljön med störiga saker. Iofs kommer säkert bara labbaggregatet att användas temporärt men man vet aldrig om det kommer att driva någon radio. Därför tänkte jag bygga in det i en skärmande låda tillsammans med genomföringsfilter för in/ut. I originalutförande var det inte så bra ställt med EMC-egenskaperna. Det finns ett jordplan på kretskortet så det kanske går att bättra på resultatet med några avkopplingskondensatorer på in/ut.
    Jag byggde tidigare en liknande DC/DC för att få 9V till en gammal transistorradio och den byggde jag in i en skärmbox av kopparlaminat med två genomföringskondingar och det blev bra.

Kommentarer inaktiverade.