DC/DC Wandler erzeugt Störgeräusche (Wieso diese zwanghaften Fragezeichen)?

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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:

  1. Abschirmung des DC/DC Wandler in einem Metallgehäuse und räumlich so weit wie möglich vom Bluetooth-Adapter und der Audio-Elektronik montieren.
  2. 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

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Kommentar von atoemlein
12.01.2016, 11:12

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".

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Kommentar von hooo123
12.01.2016, 16:15

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.

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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.
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Kommentar von hooo123
12.01.2016, 16:28

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.

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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

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Kommentar von atoemlein
12.01.2016, 09:32

viel Vergnügen beim Abstimmen des Saugkreises auf die vielleicht nicht mal konstante Störfrequenz...

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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.

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Kommentar von hooo123
11.01.2016, 23:59

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? :)

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Das ist logisch da er sozusagen immer "pulst". Also er gibt impulse ab die du dann in form deiner störgeräusche hörst. 

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Um 12V auf 5V runterzubringen, brauchst du keinen Zerhacker-Wandler. Das ist klar, dass er dir alles akustisch versaut, das bringst du auch mit Filtern kaum weg.

Aber dafür (12V -> 5V) genügt ein simpler Spannungsregler, z.B. der 7805.

Der macht garantiert keinen Krach, ist aber weniger effizient, weil er die überzähligen 7V einfach verheizt.
Wenn aber die Stromaufnahme des Bluetooth-Senders klein ist, braucht er vielleicht nicht mal eine Kühlung.

Siehe
https://electrosome.com/wp-content/uploads/2013/05/Lm7805-pinout-diagram-300x238.gif


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Kommentar von hooo123
12.01.2016, 16:31

Der Bluetooth-Adapter braucht bei 5v 150ma, also 0,75 Watt, ich denke da sollte es keine größeren Probleme geben, was die Laufzeit der Box oder eine separate Kühlung des Spannungsreglers angeht. Oder? :)

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