Никогда бы ни подумал, что даже управление затвором транзюка, который вообще никаких токов не коммутирует, может выводить землю из равновесия.

Составил тестовую схему из 4-х компонент:
1) линейный регулятор, который из 20 вольт делает 5в;
2) генератор 5-ти вольтовых импульсов, частотой 16Мгц/256;
3) драйвер IR4427 для
4) управления затвором полевика IRFB31N20D, ёмкостью целых 2нФ.

Конденцаторы 4.7 мкФ керамика имеются на первичном питании 20 вольт и отрегулированных 5 вольт.

Драйвер питается 20-ю вольтами, на оба его входа подаются прямоугольники генератора
Нажмите для просмотра прикрепленного файла.

Один из выходов драйвера через 10-ти-омный резистор управляет затвором полевика. И вот какая разница проскакивает между землёй первичного питания источника 20 вольт и стоком транзистора (эти точки разлучены проводом сантиметров 6 сопротивлением 0.5 ом):
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Что за хрень обнаруживается каждые четыре с небольшим секунды? В увеличеном масштабе времени она выглядит так:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

На 10 миллисекундном разрешении можно заметить, что эти пички являются "волнами", и при этом эти волны сами состоят из пичков. Увеличиваем масштаб далее:
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаНажмите для просмотра прикрепленного файлаНажмите для просмотра прикрепленного файла
Первое фото получено в Start-Stop режиме осциллографа, на нём перемежаются положительные и отрицательные пички. На самом деле, если обратиться к режиму захвату можно убедится, что на самом деле чередуются серии разнополярных пичков. На самом мелком наносекундном масштабе они выглядят так:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла


Можно видеть, что пички появляются в момент переднего фронта. Если смотреть напряжение затвора, то передний фронт получается слегка приглаженный. Спадающий фронт -- резкий и никаких пичков на земле в этот момент не происходит. Откуда двойные стандарты? Если затвор -- ёмкость, то она должна быть одинаковая для заряда и разряда.

Неужели то, что мы видим, -- падение напряжения на сопротивлении общего провода? Включение ещё отдного керамич. кондёра 4.7 прямо на ноги питания драйвера успокаевает положительные пички разва в два. Отрицательные отсаются без изменений. Волны пичков также бегают и по 20 вольтной линии питания. Уменьшенными их можно наблюдать и на 5 вольтовой линии.


Первоначально проблема проявилась в импульсном блоке питания, где использовалася точно такой силовой каскад. Подозрение пало на current sense ШИМ-контроллера, который от этих плясок на земле выключал подачу мощности. Понижение питания драйвера (напряжение, подаваемое на затвор) с 20 вольт до 7 вольт уменьшило пляски на земле и ШИМ-контроллер перестал обрубать импульсы в самом их начале.

Если такие шумы возникают от управления затвором, то что же происходит при коммутации мощности.

Дело в том что конденсаторы (даже керамические) имеют небольшую индуктивность а значит отфильтровать такие острые всплески одним конденсатором тяжело, поэтому ставят несколько параллельно. Лучше всего для этого применять танталовые конденсаторы они имеют пониженную индуктивность.

А почему у них индуктивность повышается каждые 4 секунды на время 20 млсек и потом снова спадает до нуля?

Занялся импульсными блоками - привыкай к чудесам!

Ты ещё КПД выше 100 % не получал?

Попробуйте ферритовые бусинки поставить, как правило помогает.

Кажись понял, откуда эти пички каждые 4 секунды беруться. Это - иллюзия, сторобоскопический эффект, подобный спицам колеса, вращающюмся в обратную сторону. На самом деле, на секундном разрешении, осциллограф должен показывать сплошную стену пичков. Просто пички короткие, а выборка на низком разрешении идёт редко и попадает приемущественно в области спокойной земли, что даёт благостную картину длительного спокойствия. Точно через 4 секунды выборка попадает на пичёк...

Реально картина такая
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
-- разнополярные пички на разных фронтах. Пропаял землю толстой проволокой от пробки шампанского (миллиметровая сталь). Нельзя с уверенностью сказать, что пички уменьшились. Ток зарядки затвора - 2А максимум. Сомниваюсь, чтоб в драйвере, дающем такой ток, использовались подобные сечения. Мож какой скин-эффект?




Так куда их ставить? Напряжение проявляется при скольжении шупом осциллографа по шине питания, каждый сантиметр на 200 милливольт. Как можно _фильтровать провод_? Кондетсатор не годится, у него два вывода. А нужет один: коснулся им линии и шумы пропали. Ферритовая бусинка -- это идея. Хотя её действие заключается в сглаживании фронтов, тогда как этого можно добиться другими способами (увеличив резистор, связывающий драйвер с затвором), но желательно фронты иметь крутые. В этом-то цель и состоит -- быстро открыть транзюк.





Тык нет никакого блока. Просто ключём щёлкаю, открыл-закрыл.

один куй

Поэтому и затеял эксперимент на простенькой схемке. Как уже успел убедиться, пички по земле -- первейший враг переключения. Но информации по противодействию не найти.

Странно, что зарядка затвора до 20V через 10R искажает землю на стоке на целый 1V. Какие же искажения идут в звуковых кабелях, длина которых не маленькая, а номинальная нагрузка -- 4R?

Мне нравится выражение - "каждый сантиметр"... Видите ли, сегодня расстояние между драйвером и гейтом должно измеряться миллиметрами, но никак не сантиметрами! О чем и твердят все апплекухи - минимальный импиданс цепи управления! Все очень просто - ток управления в 2А за 50ns создаст на каждой наногенри индуктивности цепи управления напряжение в 40mV. А одна наногенри - это очень и очень мало... Поэтому для адекватной работы устройства драйвер подтыкают ключу под самые яйца, туда же вешают кондер, а землю делают граунд плэйном, и тоже с продуманной конфигурацией иногда. Вообще, землю в SMPS делать проводниками противопоказано - только большие медные полигоны, и как можно более широкие провода где бегают импульсные токи - это все для снижения индуктивности контуров..



Не поэтому.. Керамика обладает практически нулевым ESR, в отличии от тантала, и добротность контуров становится гораздо ниже. В шунтировании драйвера как раз керамика гораздо лучше, но при грамотной топологии...




Респект!!! Можно цитировать?

Спасибо, это ценная информация. Провод, соеденяющий драйвер с затвором тоже сантиметровых длинн. Но сейчас на повестке -- земля. Мне не нравится, что она убегает. А от более резкого управелния шип на земле ещё более заострится.

Как раз задавался вопросом, почему в высокочастотных (dV/dt) проводниках наблюдается скин-эффект и чем его можно побороть. Заменить провод плоскостью -- как раз оно. Индуктивность проводника это идея. А ведь выше предлагали её бусиной увеличивать...

Красивые картинки. Но хочу предупредить об одной штуке, которая часто не принимается во внимание.
При такого рода измерениях очень важно понимать, что и где меряется. То есть надо пользоваться активным щупом с как можно более короткими проводками до источника сигнала и не забывать, что осциллограф показывает РАЗНОСТЬ потенциалов между земляным щупом и сигнальным. Уж простите, что напоминаю общеизвестные вещи.

Но почему-то мало кто знает (или почти все забывают), что исследуемая схема связана с оциллографом не только посредством земляного провода щупа, но и через питающую сеть. (если устройство питается от сети, особенно от импульсного БП). Причем связана конкретно. На высоких частотах (о коих и речь), это приводит к тому, что вы увидите на экране совсем не то, что есть на самом деле.
То есть не забывайте, что параллельно земляному проводу щупа включено нечто, по чему часто текут довольно большие импульсные токи, отголоски которых вы практически всегда видите на экране скопа. И которых на самом деле в исследуемом сигнале нет.

Как бороться? А никак. Можно поработать на время измерений от аккумулятора. Или использовать трансформаторный (50Гц) блок питания для девайса, полностью развязанный от сети (без того высоковольтного керамического конденсатора малой емкости между массой устройства и нулем розетки.)

Вообще стараются выделить отдельную землю под силовую часть - опять же граунд плэйном. В некоторых чипах даже делают два отдельных вывода земли. Такой подход минимизирует влияние грязи и падения на земле для чуствительных схем. Посмотрите, в юнитродовских семинарах за прошлый год есть топик, посвященный паразитам печатных плат, там как раз дается оценка индуктивности проводников при разной конфигуразции.
А бусина для другого предназначена - что бы вывести резонансы паразитных контуров в область низких частот.. В цепи управления же проще поставить резюк. При выводном или чрезмерно свободном монтаже он сбивает паразиную болтанку на гейте, но при современном плотном поверхостном монтаже оказывается не нужным..
А чем Вам скин то в проводах помешал? Посмотрите, вот здесь пара полезных статей - про управление полевиками, и про скин- и проксимити эффект: http://www.bludger.narod.ru/smps/smps.htm

А чем Вам скин то в проводах помешал?

Да ничем, гадаю. Слышал что на высоких он вылазит, а помеха именно такая. Потом вы ещё с генри и проводом в виде плоскости...

Да, терминологическая неувязка. Земля уходит из под истока транзистора. Я почему-то думал, что сток это куда стекает и ещё удивлялся, почему буржуи его source называют.

Я получал, ~110%
Как потом выяснилось кондуктивная помеха сбивала показания цифровых приборов.

Это самый натуральный 'пролаз' созданный работой крутого фронта меандра, поскольку этот фронт обладает очень широким частотным спектром, то его высокочастотные составляющие и дают эти пички, что в конечном счете является самой натуральной высокочастотной помехой... Примеров, как с ней бороться на форуме приводилось достаточно.

Спектр высоко- или широкочастотный? Вообще, пики и высокая частота -- масло масляное.




Да, и какие же?

По помехам здесь достаточно обсуждалось тем. Попробуйте сделайте поиск, Вы же всетаки не новичек на форуме...

Вы старичёк, вот сами и пользуйтесь. Я задал конкретный вопрос с надеждой получить такой же конкретный ответ, а не искать филосовские измышления по поводу шаманства присущего ИБП.

Что касается поиска, то этим я занимаюсь в первую очередь, а в случае отрицательного результата уже задаю вопросы. И не стоит критично так воспринимать добрые советы, к тому-же как уже было сказано тема (борьба с помехами) обсуждалась неоднократно и разводить клоны не имеющие информативности не имеет никакого смысла. Ваша тема 'Шум земли', где выясняется причина так сказать этого 'шума' (за такого рода шума плачет раздел форума для чайников). А по поводу шаманства можно сказать следующее, что чудес не бывает особенно в электронике все 'чудо-эффекты' давно известны для ознакомления с которыми стоит лишь приложить чуточку любознательности и упорства.

Так вы первый шаманство практикуете. Ваши ферритовые бустины не раз критиковались как бесполезная припарка. Может хватит пустых разглагольствований? Вы уже нашли ответ? Где он? Вы можете внятно объяснить причниу и предложить решение?

Кстати, знание человечества не ограничивается форумом или форумами. Надо стремиться чтобы ответ выглядел следующим образом: у вас наблюдается такой-то эффект, описаный там-то и там-то.

Если бы я мог найти ответ сам, наверное не стал бы вопросы задавать.

Критиковать можно что угодно и сколь угодно, главное соглашаться или нет с сущность-правотой критики. А применение ферритовых бусин является как один из вариантов подавления высокочастотных помех в цепях питания/земля, который известен с давних времен радиотехники. Если этот вариант не является эффективным применяется другие - более мощная фильтрация - блокировки источника помехи (сперва необходимо выяснить/локализовать точку ее проявления и постараться уменьшить известными способами), далее компенсация монтажа - расположение радиокомпонентом более оптимальным способом уменьшающие помеху и наконец последняя инстанция экранирование. Если помеха влияет на встроенную систему (вычислительную) применяются программные способы (оснащение идеологии ОС специальными алгоритмами) по восстановлению работоспособности системы если помеха выводит ее из нормального функционирования.

Давайте теперь форум закроем. Чего пустомелить, если господь послал нам методологию (можно вас Мессией назвать?). Фейнман учил так (алгоритм решения проблем): 1) записали вопрос; 2) хорошенько подумали; 3) написали ответ. Можете повесить его у себя и ссылаться, чтоб не плодить ворохи записок.

Методология интуитивно понятна. Я вам написал, что в результате подачи тока на затвор, потенциал земли под истоком уходит от потенциала земли на разъёме питания. Куда экран засовывать?

Эти картинки очень напоминают перезаряд монтажных и входных емкостей после крутого фронта или (но менее вероятно) "сквозняк" в каком-нибудь каскаде.


В букварях по цифровой технике рекомендуется общую емкость керамических блокировочных конденсаторов набирать из соответствующего количества конденсаторов емкостью 1-10нФ, распределяя их равномерно по шинам питания и непосредственно около чувствительных к таким помехам элементов.


Там все еще интереснее. Кстати, сомневаюсь, что эти пички будут мещать выходному каскаду, но они могут сбивать цифровые схемы.

Да господа знахари. Не важно у нас с элементарной физикой.

Вот статья, которая магнитный эффект в токовых петлях объясняет. Она так и называется "шум земли". Догадка о резистивном происхождении напряжения отвергается авторами буквально.

Индуктивность тоже, как я и подозревал, не в конденсаторе концентрируется. Она в проводе, который образует замкнутый контур. Порождение и гашение магнитного поля вокруг провода напряжение, сопротивление току, создаёт. Поэтому важно не КАКОЙ кондетсатор, а КУДА поставлен. Советовать лечить индуктивность ферритовыми бусинками может только дикарь, который что-то посмотрел на интернет-форумах.

А нам в самую пору "The mythology of ground bounce" где-нибудь качнуть.

как-то неправильно вы поступаете, не кажется?
Ведь еще когда вам написали:

вроде, все сказано... правда, без доказательной базы и по-русски, но зато еще когдаа...

Неправильно поступю потому, что говорю правду -- что вы, знахари, физики не ведаете и пытаюсь вас вразумить?



Хоть в яйца суй, всё равно получишь шум на земле.
Это во-первых.

А во-вторых, и это тоже отдельно рассматривается: Из ground plane'а под импульсными переключателями ДОРОЖКИ ДЕЛАЙТЕ! Импульсные токи -- это как раз тот случай, когда ground plane -- плохая идея. Резко изменяемый мощный ток и ground plane изуродует. Его надо изолировать -- вырезать проводник в общем гроунд плейне. Так что всё -- наоборот.

Незнание физики таки приводит к советам лечить индуктивность ферритовыми бусинами.

Три мифа развенчано.

Индуктивность проводника зависит от длины и формы. С увеличением длины индуктивность растет, с увеличением ширины (при той же длине) - уменьшается. Поэтому для уменьшения "звонов" проводники, по которым протекают импульсные токи, делают минимальной длины. А если нет возможности уменьшить длину - увеличивают ширину. Так что вырезать проводник (уменьшить ширину) - плохая идея.

Ферритовыми бусинами лечат не индуктивность, а "пички". При этом очевидно, что ферритовые "бусины" увеличивают индуктивность контура передачи тока. Но не стоит забывать, что при этом они снижают частоту "звонов" и уменьшают добротность колебательных контуров (ускоряют затухание "звонов") за счет больших потерь высокочастотных составляющих в феррите. При их использовании "звоны" все равно есть, но их амплитуда уменьшается до безопасных величин, а более низкая чатота "звонов" умешьшает вероятность их распространения через паразитные емкости в сигнальные цепи.
Так что физику, действительно, не вредно знать.

Это точно. А ещё научиться пользоваться осциллографом, javalenok, прежде, чем "знахарей" обличать. От многих чудес излечивает...

Вообще говоря, затвор - это "хороший" кондёр - отсюда при крутых фронтах выбросы (импульсы тока), можете сгладить фронты поставивте последовательно затвору балластный резистор - выбросы уменьшаться.

[quote name='AML' date='Nov 9 2007, 21:39' post='321278']
Индуктивность проводника зависит от длины и формы. С увеличением длины индуктивность растет, с увеличением ширины (при той же длине) - уменьшается. Поэтому для уменьшения "звонов" проводники, по которым протекают импульсные токи, делают минимальной длины. А если нет возможности уменьшить длину - увеличивают ширину. Так что вырезать проводник (уменьшить ширину) - плохая идея.

"Ширина" это -- сечение? А вы статью смотрели? Там на картинке чётко показано как вырезать гроунд трассу под импульсный ток из плейна!


[quote='Herz']Это точно. А ещё научиться пользоваться осциллографом, javalenok, прежде[/quote]

Ага. Скажи, ещё компюьтером.


[quote='stoker']Вообще говоря, затвор - это "хороший" кондёр - отсюда при крутых фронтах выбросы (импульсы тока), можете сгладить фронты поставивте последовательно затвору балластный резистор - выбросы уменьшаться.[/quote]

Типа, купил спортивную тачку -- быстро разгоняется, слишком сильно в кресло вдавливает. Надо плавнее газ нажимать. Вопрос: зачем такие тачки нужны?

Как говорит главное сообщение темы, резистор там есть. Такой чтоб ток драйвера ограничить до допустимого предела -- 2А. Меедленное открытие ключа протеворечит смыслу его существования, цели, его назначению -- работа в ключевом режиме. Зачем брать мощный драйвер, чтобы потом задушить всю "лишнюю" мощь?

Или делается вклад в скорость заряда, а не в ускорение?

E = mc^2
Осциллографы - не то чем они кажутся.

Не верь глазам своим? А что же такое осцилографы? Заинтригован.

Продолжаете настаивать на отрицании индуктивного напряжения при импульсном изменении тока?

Пички на земле из-за длинного земляного провода с индуктивностью. Переделывай макет. Земля минимально возможной длины и максимальной ширины. 20В на затвор не много? 15В наверно надо, даташит смотреть надо. И осциллографом надо уметь пользоваться, земляной проводник должен быть минимальной длины, картинка сильно зависит от этого.

Не, Вы путаете два понятия. Надо разделять земли, где токи могут мешать - но внутри областей проводники делаются максимально широкими и короткими. Допустим - есть ключевая схема, под ней делается свой мощный граунд плэйн, соединенный с общей землей в правильном месте. При необходимости в этом "импульсном" граунд плэйне делаются вырезы, препятствующие проникновению импульсных токов куда не надо. И - сверху тоже делаются проводники максимальной ширины и минимальной длины. Например - есть ключевой полевик - коммутируемая нагрузка лежит вместе с ним на большом граунд-плэйне, вместе с кондером - источником тока для импульсной нагрузки. И - если делать честно, то от драйвера к затвору сверху идет мощный проводник к затвору, а снизу - повторяющая его конфигурация от земли драйвера к истоку. К сожалению, по жизни с этим возникают проблемы. Несмотря на то, что иногда у драйверов делают разные пины земли, объединять их на истоке силового транзистора не получается - драйвер начинает дурить. Поэтому приходится собирать всю силовую часть на общей мощной земле - и правильно отделять ее от земли нагрузки.

Вы прочитали статью!

Спасибо за уточнения.

Мы таки давно уже прочитали эту статью. Основная идея там - уравнять площади контуров тока в двух интервалах коммутации (поскольку уровень излучаемых помех зависит от разности площадей). Однако цена этого - уменьшение площади сечения земляного проводника, что тоже нехорошо. Поэтому некоторое сомнение в идее автора вызывает отсутствие в статье экспериментальных данных.

Только я никак в толк не возьму, как охватываемая проводником площадь связана с его сечением?

А там с помощью вырезов в земляном полигоне формируют путь для протекания тока (figure 10), каковой путь получается длиньше и с меньшим эффективным сечением. Проблема в том, что индуктивность любого другого проводника, кроме земляного, существенно уменьшается, если его разместить над земляным полигоном. А у земляного проводника для уменьшения индуктивности других вариантов нет, кроме как делать его короче и шире. Так что не факт, что эти вырезы в земляном полигоне дадут суммарно положительный эффект.

1. У вас нет лучшего разбора, чем этот.

2. У AD тоже есть репутация и в инженерах-практиках недостатка нет.

3. Индуктивность контура, ток в котором не менятеся, значения не имеет.

1. Таки вже обходимся без этих заморочек с земляным полигоном.

2. AD с ейными инженрами-практикамии далеко не лидеры в области импульсных преобразователей напряжения, да и журанал, в котором опубликована статья - не IEEE, так шо отсутствие экспериментальных данных по-прежнему вызывает сомнения.

3. Надеюсь, Вы не обидетесь, если я скажу, что в импульсном преобразователе наряжения нет ни одного контура, в котором протекал бы только постоянный ток (без переменной составляющей)?

(Название-то какое у ветки - Шум Земли...
Сильно.)