DC/DC Wandler erzeugt Störgeräusche (Wieso diese zwanghaften Fragezeichen)?
Guten Abend.
Ich betreibe nun seit ein paar Wochen meine selbstgebaute (Aktiv-)Musikbox mit einer Autobatterie. Vorher hatte ich einfache Steckernetzteile verwendet.
So ist dort auch ein Bluetooth-Empfänger eingebaut, um die Musik vom Handy aus drahtlos abspielen zu können. Der will allerdings lieber 5 statt 12 Volt haben. Deshalb habe ich mir einen dieser billigen 12v auf 5v Wandler gegönnt, die man auf Amazon überall hinterhergeworfen bekommt... Also das Teil eingebaut, an die Batterie angeschlossen, dann an den Bluetooth-Empfänger angeschlossen, Schalter dazwischen und fertig.
So weit so gut. Mir war von vornherein klar dass ich keine astreine Konstruktion baue und somit kann ich gut über das leise Brummen meines Verstärkers hinwegsehen. Die Störgeräusche, die ich aber nun mit Wandler und Bluetooth-Empfänger bekomme, sind extrem. Ich behaupte frech, dass der neue Wandler das Problem verursacht, denn sobald wieder das Netzteil am Empfänger hängt herrscht Ruhe.
Nun die Beschreibung der Störgeräusche: erst einmal sind sie, wie oben erwähnt, extrem laut. Man kann sie mit Musik übertönen, jedoch ist ein Gespräch in Zimmerlautstärke nicht mehr möglich. Bei den Geräuschen scheint es sich um den Funk des Bluetooth-Empfängers zu bandeln, der nun hörbar und verstärkt über die Lautsprecher ausgegeben wird (???). Ein leises Brummen mit vielen hochfrequenten Tönen in unregelmäßiger Abfolge also. Ich habe mir alle Mühe gegeben, so verständlich wie möglich zu schreiben ;)
Meine Frage: Was muss ich tun, um diesen Krach wieder loszuwerden?
Wenn noch Fragen sind gerne fragen, ansonsten freue ich mich auf zahlreiche Antworten :
6 Antworten
Hallo hooo123,
danke für die gute Beschreibung deines Problems und die Ursache ist tatsächlich der DC/DC Wandler und die dahinter stehende Technologie.
In dem DC/DC Wandler wird ein Strom, der durch einen Schalttransistor fließt, ganz schnell ein- und ausgeschaltet (je nach Wandler einige tausend bis hunderttausend mal). Im leitenden Zustand fließt der Strom durch eine Spule und es wird ein Magnetfeld aufgebaut. Im ausgeschalteten Zustand fließt kein Strom, das Magnetfeld bricht zusammen und die gespeicherte magnetische Energie treibt dabei einen Strom in die gleiche Richtung wie der fließende Strom im leitenden Zustand.
https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichspannungswandler
Durch die Häufigkeit der Schaltvorgänge pro Sekunde und die kontinuierliche Anpassung/Veränderung der On-Off-Zeit des Schalttransistors wird exakt die gewünschte Spannung von 5 Volt erzeugt.
Diese Art der Gleichspannungswandlung hat einen sehr hohen Wirkungsgrad und die Wärmeverluste sind extrem gering. So gesehen war deine Wahl eigentlich richtig, denn ein Gerät, das mit einem Akku versorgt wird, sollte so sparsam wie möglich mit der Energie umgehen.
Leider erzeugt ein DC/DC Wandler durch die hochfrequenten Schaltvorgänge extrem viel Störstrahlung mit sehr viel Oberwellen (elektrisches und magnetisches Störfeld), die in die andere verbaute Elektronik einstrahlt. Außerdem ist die erzeugte 5 Volt Spannung nicht "sauber", wenn du diese Spannung mit einem Oszilloskop betrachten würdest, siehst du sofort die überlagerte hochfrequente Störkomponente.
Diese Störstrahlung und die hochfrequente Restwelligkeit auf den erzeugten 5 Volt erzeugen in dem Bluetooth-Adapter und insgesamt in der Audio-Elektronik Störfrequenzen der unterschiedlichsten Art, die sich auch noch andauernd verändern, also genau das, wie du es beschreibst.
Alle folgenden Links sind von mir verändert worden, da man bei GF nur einen Link posten darf. Ersetze das von mir vorangestellte x durch www und kopiere den Link in die Adresszeile deines Browsers und alles funktioniert wieder.
x.elektroniknet.de/power/spannungswandler/artikel/113996/
x.peak-electronics.de/old/dokumente/PEAK_Checkliste_Final_D,Nov12.pdf
x.edaboard.de/dc-dc-converter-stoert-wie-blocken-t8506.html
x.mikrocontroller.net/topic/55445
Lösungsmöglichkeiten:
- Abschirmung des DC/DC Wandler in einem Metallgehäuse und räumlich so weit wie möglich vom Bluetooth-Adapter und der Audio-Elektronik montieren.
- Die erzeugten 5 Volt müssen mit einem Tiefpass gefiltert werden (Spule seriell in der 5Volt-Leitung und Kondensator parallel dazu). Wenn eine Filterstufe nicht ausreicht, zwei Filterstufen kaskadieren, also hintereinander schalten.
oder:
Auf den DC/DC Wandler verzichten und auf einen Linearregler der 7805-Reihe umsteigen. Linearregler schalten den Strom nicht und erzeugen keine hochfrequente Störstrahlung. Die erzeugten 5 Volt sind "sauber" und du benötigst keine aufwendige Tiefpass-Filterung.
Nachteil:
Es entsteht Verlustwärme, denn der Spannungsunterschied zwischen der Eingangsspannung von 12 Volt und den erzeugten 5 Volt, also 7 Volt werden als entsprechender Spannungsabfall am Innenwiderstand des Regeltransistors abgebaut. 7Volt und der fließende Strom (wie viel Strom benötigt der Bluetooth-Adapter?) erzeugen eine Verlustleistung, die du nach der Formel P=U*I berechnen kannst. Diese Verlustleistung erzeugt Wärme, die du mit einem Kühlkörper abführen musst. Wahrscheinlich ist die Abwäme in deinem Fall aber so gering, dass du auf einen Kühlkörper verzichten kannst.
Grüße, Dalko
Hallo atoemlein,
Nur die Summe aller möglichen Entstörmaßnahmen kann helfen. Die Behauptung, dass die Störung nur über die Leitung kommt, ist nicht richtig. Es mag sein, dass der größere Teil über die Leitung kommt, aber Strahlung auszuschließen, ist falsch.
Die Behauptung, dass Abschirmen nichts bringt, ist falsch. Dann wäre die Verwendung von Mu-Metall Abschirmungen, wie sie in hochwertiger Audioelektronik oder in anderen Einsatzgebieten üblich ist, unnötig und falsch...warum wird es dann aber gemacht bzw. warum wurde mir bei der Entwicklung von hochwertiger, flugfähiger Elektronik für den Kampfjet Tornado diese Vorgabe gemacht?
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Vertr%C3%A4glichkeit
x.mikrocontroller.net/attachment/2813/EMV.pdf
Bitte informiere dich und versuche, nur inhaltlich richtige Kommentare abzugeben.
Grüße, Dalko
Nachtrag:
Hier ein PDF-File mit schönen, lustigen Bildern, die den Sachverhalt übersichtlich und allgemein verständlich darstellen.
http://www.ifm.com/obj/emv_pocket_guide_de.pdf
Grüße, Dalko
Du hast im Prinzip recht.
Ich entwickle selber auch Elektronik und Antistörmassnahmen. Und ein Musikgerätlein ist ja kein Tornado... Ist halt ein Erfahrungswert, dass die Quelle DC/DC-Wandler primär leitungsgebundene Störemission verursacht und diese beim Bluetoothempfänger einkoppelt.
Der Fragesteller wollte eine Lösungshilfe für sein Problem, nicht unbedingt eine Abhandlung über sämtliche EMV-Probleme und Gegenmassnahmen.
Deshalb vermute ich, dass das Abschirmen viel weniger (nicht gerade nichts) bringen würde, als das aktive Bekämpfen.
Etwas anderes ist noch seine Vermutung, dass auch der Funk des Bluetoothempfängers den Verstärker stört.
Das hätte dann mit dem DC-DC-Konverter wieder nichts zu tun.
Aber dazu müsste man halt das Geräusch hören.
Der Fragesteller hat bereits folgenden Test gemacht
Ich behaupte frech, dass der neue Wandler das Problem verursacht, denn
sobald wieder das Netzteil am Empfänger hängt herrscht Ruhe.
demnach müsste es tatsächlich der DC/DC Wandler sein. Vielleicht gibt es noch eine Rückmeldung von hooo123, wie er sein Problem gelöst hat. Interessant zu wissen wäre, was passiert, wenn er den Wandler räumlich entfernt und dabei in allen Raumachsen dreht. Wenn sich nichts tut, ist es in erster Linie Restwelligkeit. Wenn aber mit zunehmendem Abstand und Drehung um x,y und z sich das Störspektrum verändert, ist es auch Einstrahlung.
Ich persönlich würde den DC/DC-Wandler rausschmeißen und bei wenig Lust auf Bastelei ein kleines Fertigmodul bei Pollin besorgen
oder einen Spannungsregler ST L7805CV für -,28€ und etwas Bastelei
x.pollin.de/shop/dt/ODU5OTI4OTk-/Bauelemente_Bauteile/Aktive_Bauelemente/Spannungsregler/Spannungsregler_ST_L7805CV.html
und das Problem ist beseitigt.
Erstmal danke für die umfangreiche Antwort :) Ich versuche nun auf alles einzugehen.
Der Bluetooth-Adapter braucht auf besagten 5v 150mah, also 0,75 Watt, da sollte ich bezüglich Verlustleistung keine argen Probleme mit der Laufzeit bekommen.
Deine "Abhandlung" hat mir gefallen, zumindest ich persönlich fand das sehr interessant und informativ, weiter so.
Wie schon in der Frage erwähnt und zitiert, gibt es bezüglich Bluetooth-Adapter und Verstärker keine Probleme. Ein Fiepen ist zu hören, jedoch wirklich vernachlässigbar leise, ältere Menschen hören das erfahrungsgemäß auch mit Ohr dran überhaupt nicht mehr ;) .
Die Probleme sind tatsächlich erst mit dem Wandler derart massiv geworden, daher auch meine Vermutung, die ihr anscheinend bestätigen könnt. Gespräche auf Zimmerlautstärke sind nicht mehr möglich, und besonders gesund hört es sich auch nicht an. (Kommt natürlich immer darauf an, auf welche Lautstärke der Verstärker eingestellt ist, aber ich regele es immer so, dass der auf ca. 50% läuft und ich dann die Lautstärke von der Quelle aus festlege. Das erspart mir zu viel Fummeln an Knöpfen ;)
Nach dem was ich jetzt so alles gelesen habe denke ich der Wandler fliegt, die Alternative kostet ja auch nicht die Welt und viel falsch machen (bis auf das was ich mir schon geleistet habe) kann man da ja anscheinend auch nicht.
Das ist logisch da er sozusagen immer "pulst". Also er gibt impulse ab die du dann in form deiner störgeräusche hörst.
Leider beschreibst Du die Störgeräusche nicht näher. Erzeugt der Wandler Geräusche oder hörst Du bei Betrieb des Wandlers in einem Audiogerät störende Geräusche?
Beides hängt, wenn es denn so ist, mit der Technik des Wandlers zusammen. Er zerhackt Gleichstrom in eine Rechteckschwingung, deren Spannung durch einen Tranformator verändert wird - nur Wechselstrom kann durch einen Transformator in eine andere Spannung umgewandelt werden - und dieser Wechselstrom wird am Ende wieder in Gleichstrom umgewandelt.
Rechteckschwingungen haben - theoretisch - unendlich viele Oberwellen (= Vielfache der Grundfrequenz). Damit erzeugen sie ein breites Spektrum an Störungen. In der Regel ist die Frequenz des Wechselstroms im Wandler außerhalb des Hörbereichs. Aber zwingend ist das nicht.
Tut mir leid, hatte Probleme beim Abschicken der Frage. Die komplette Frage steht jetzt, ich hoffe, es ist nun für dich verständlicher. Und auf dieser Grundlage, gibt es da irgendetwas was du mir raten könntest? :)
ich würde mal versuchen, mit einem LC Glied, also einer spule und einem kondensator in reihe, parallel zum Stromkreis die störungen heraus zu filtern
wie viel strom braucht dein Bluetoothteil? im zweifelsfall wäre ein einfacher Linearregler eine Lösung... wenn du z.b. 0,1 Ampere brauchst, und dabei 9 volt verheizen musst, sind das gerade mal 0,9 Watt verlust...
lg, Anna
viel Vergnügen beim Abstimmen des Saugkreises auf die vielleicht nicht mal konstante Störfrequenz...
Du schreibst noch die Vermutung, dass auch der Funk des Bluetoothempfängers den Verstärker stört.
Das kann natürlich sein, hätte dann mit dem DC-DC-Konverter wieder nichts zu tun, und die bisherigen Tipps würde nicht viel nützen..
Um die Ursache festzumachen, müsstest du den Bluetoothempfänger mal mit einer separaten Batterie betreiben (4,5V-Flachbatterie sollte gehen für 5V-Bedarf).
- Wenn das Geräusch weg oder leiser ist, dann war's primär der DC/DC-Wandler.
- Wenn das Geräusch immer noch da ist, dann ist's tatsächlich der Bluetooth-Handshake-Funk, der beim Verstärker einstreut.Dann wird's wieder ganz anders, Das kann dann drahtgebunden oder tatsächlich die dirkete Störstrahlung sein. Vielleicht kommt sogar noch Demodulationseffekte im Verstärker hinzu. Da könntest du tatsächlich eine räumliche Trennung oder Abschirmung versuchen. Allerdings hat dann das Blauzahn-Modul plötzlich auch ein Verbindungsproblem, wenn du's zu gut abschirmst.
Hallo, schön nochmal von dir zu lesen :)
Ich bestätige es dir gerne noch einmal, im Netzbetrieb gibt es bezüglich Bluetooth-Adapter und Verstärker keine bzw. vernachlässigbar geringe Probleme, erst seit dem Wandler gibt es derart massive Probleme, näheres kannst du gerne noch in meinem Kommentar unter dalko's Antwort nachlesen.
Antwort ist zwar richtig und umfassend.
Aber wenn der Buetoothy empfindlich ist, bringt Filtern wohl nicht den gewünschten Erfolg (meist weisen die DC-DC-Wandler selber schon Filter auf), und Abschirmen eh nichts, die Störung kommt über die Leitung, nicht über "die Luft".