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Also hier mal die versprochenen Messungen.
Also als Sender kam mein alter ASUS Switch zum Einsatz mit dem m.E. sehr schlechten Standard 12V Netzteil des RME ADI 2 DACs.
Empfänger mein Netgear Hub mit LiFePo4 Versorgung, jedoch Masse geerdet, damit die Störungen auch gut fließen können und dann mit DIY Sonde vor dem Netgear Hub auf dem Belden UTP Kabel gemessen werden können.
Messung ohne irgend eine Massnahme
PK-PK 760mV
RMS 26mVMessung mit eingefügtem Mr. Nixie DC Filter (der sich hauptsächlich um den Ripple kümmert – hier aber einen ausgesprochen guten Job macht)
PK-PK 600mV
RMS 21mVMessung mit einer einfachen Drossel: 9-fach Wicklung des DC Kables des Netzteils um den Würth WE-TOF 74270191 Ferrit Ringe. Hierbei wird ja nur auf den Gleichtakt eingewirkt
PK-PK 240mV
RMS 9mVMan sieht eindeutig, das der grössere und relevantere Hebel der Gleichtakt ist. Das alles noch nicht optimiert bzgl. Ferritauswahl oder Windungsanzahl. Das war nur mal schnell gewickelt um das zu demonstrieren.
Beste Grüsse,
Eric
Hallo Matthias
Ich bin der Meinung, das alles, was eine Clock hat und Audio verarbeitet, durch Noise und Ripple (Symmetrisch) negativ beeinflusst wird.
Gleichzeitig aber auch durch CM-Noise (Asymmetrisch). In vielen Geräten wird grade die penible Clockspannung über Schaltregler erzeugt, somit liegt dort bereits ein Störpotential an. Diese Spannung hat, abhängig von dessen Schaltfrequenz, ein gewisses Störspektrum. Ist die Schaltfrequenz z.B 200 khz, stört es ebenso bei 400, 600, 800 .. usw Khz. (Harmonische Oberwellen = n mal f) Hat nun das SNT davor eine Schaltfrequenz von z.B 90 khz, addieren sich weitere Störungen im Spektrum bei 180, 270, 360 …usw Khz. Man erzeugt also noch mehr „Unsinn“ im Spektrum.
@Eric: Wäre es möglich, das deine letzte Messung eher asymmetrisch ist ? Weil das Drosselkabel nur darauf wirkt. Der Mr. Nixi Filter sollte aber nur oder hauptsächlich symmetrisch wirken. Wenn du den DC Ausgang vom Nixi mal zwischen + und – misst, sollte sic der Ripple im Vergleich zu ohne doch deutlicher reduzieren. Was natürlich nicht zwingend im Daten-Signal wieder zu finden sein muss.(Eselsbrücke: Bei deinen früheren Netzteil Messungen war es ähnlich, Zerozone NT gegen Beipack SNT. Da änderten sich die Ethernet-Werte nur gering, der Ripple aber deutlich)
Gruß
Stephan
Hallo Stephan,
gemessen wurde Störungsstromflüsse die übers Ethernet fließen und somit Klang beeinflussen können. Und diese werden stärker von den Gleichtaktstörungen im DC bestimmt als vom Ripple – was die Messung dann auch aufzeigt.
Beste Grüße,
Eric
Hallo Eric
Du hast Recht, selbst renommierte Hersteller wie Friwo machen da einen Kauderwelsch der Begrifflichkeiten.
Ein echter „Ableitstrom“ ist auf SK1 bezogen. Da dies bei SK2 so nicht möglich ist, nennt man ihn auch „Ersatz-Ableitstrom“.
Zum Leckstrom zitiere ich mal https://www.neumueller.com/de/knowledge/stromversorgung/glossar/leckstrom
Ein Leckstrom ist ein elektrischer Strom, der über einen nicht dafür vorgesehenen Pfad fließt. Die Abgrenzung zum Ableitstrom besteht darin, dass der Ableitstrom die Summe aus Leckströmen und dem Strom durch Eigenkapazitäten oder Entstörkondensatoren von Geräten mit Schutzleiter (Schutzklasse I) bezeichnet.
Somit kann ein Leckstrom eines SK2 SNTs nur sekundär auftreten, dennoch gibt das Datenblatt die Angabe des maximalen Wertes wieder. Vereinfacht könnte man sagen, ein SNT mit 10uA isoliert einfach besser. Wenn das „vorwärts“ funktioniert, sollte es „rückwärts“ (ins Netz) genauso sein.
Gruß
Stephan
Nachtrag:
Das Fox Neo30 Netzteil finde ich auch nicht im Shop. Muss man wohl anrufen. Fand nur ein ähnliches:
Hallo Eric, Hallo Stephan,
Schwere Kost am späten Abend 🙂
Ich denke, dass der Begriff „Leckstrom“ mir noch nicht so ganz klar ist. Begrifflich bedeutet es für mich, dass irgend etwas über einen abnormen Weg fließt, was nicht sein soll.
Bei medical SNT eben der Patient (Neumüller.com :“ Leckströme können auftreten, wenn – ein Isolator nicht ideal ist und somit eine geringe elektrische Leitfähigkeit besitzt – die Oberfläche eines Isolators einen Kriechstrom führt (bspw. Verunreinigungen und/oder Feuchtigkeit) – im Inneren von Halbleitern spontan freie Ladungsträger entstehen (bspw. durch erhöhte Temperatur oder Strahlung“)
In unserem Fall haben wir keinen Patient. Wie ist der Weg des Leckstroms -oder anders ausgedrückt, über welche Struktur geht der Leckstrom- aus dem SNT in das zu versorgende Gerät ? Ich denke, da hakt es bei mir in der Vorstellungskraft. Das es sich dabei um CM Störungen ( Gleichtaktstörungen: fließen zwischen Phase/Neutralleiter und Schutzleiter/Erde. Ströme fließen in die gleiche Richtung ) handelt leuchtet mir ein.
Puh, mir qualmt der Kopf …. Noch ein paar Takte Musik hören und dann in die Kiste …
viele Grüße
Matthias
Besten Dank!
Denke, dass ist etwas für morgen … Schwenke jetzt die weise Fahne 🙂
viele Grüße
Matthias
Hallo Matthias
Bezieh das ganze einfach nicht zu sehr auf Menschen/Patienten. Bei DC, als auch AC, hast du 2 Adern, die Strom transportieren. Über eine Ader hin, über die andere zurück. Summe = 0. Fliesst nun irgendwo ein Strom woanders hin, ist die Summe nicht mehr 0. So funktioniert zb auch ein Fi, der dann üblich bei 35mA „verlorenen“ Strom auslösen würde.
Nun muss oder kann man diesen Strom begrenzen, wenn er nicht unendlich groß werden soll. Ein Beispiel wäre eben ein Mensch, der darauf reagiert. Oder auch ein Herzschrittmacher. Die Literatur ist sich nicht ganz einig, früher hieß es, ab 25mA AC wirds lebensgefährlich, Wiki schreibt 90-150 mA. Hat man allerdings elektrisch leitende Sonden oder Drähte oder Schrauben unter der Haut, kann bei Berührung mit einer Stromquelle bereits alles über 10 uA tödlich enden. Von daher wohl diese 10uA Spezifikation ( ich rate). 10 uA = 0,00001 A. Genau diese Begrenzung findet dann im SNT statt.
Als Eselsbrücke stelle man sich einen Trenntrafo vor. Da kann ich sekundär ruhig an die Stromader fassen, ich bekomme keinen „gewischt“. Weil der Trafo das Gegenpotential zu PE aufhebt.
Bei uns geht es aber nicht darum, lustig am DC-Stecker zu lecken, sondern um CM-Störungen. Die bekanntlich ebenso einen ungewollten Fehlerstrom gegen Erde darstellen. Umso besser ein Netzteil isoliert, und den (Leck-) Fehlerstrom reduziert, umso weniger CM-Störungen.
Gruß
Stephan
Moin Moin,
Bevor ich später detaillierte auf das Thema eingehe noch eine kurze Klarstellung.
Die Klassifizierung in B BF und CF bei Netzteilen bedeutet, das das jeweilige Netzteil für diesen Anwendungsfall geeignet sein muss. Also dass bei CF nicht mehr als 10uA fließen darf, wenn der Patient mit dem medizinischen (vom Netzteil versorgten) Gerät in Berührung kommt. Und das kann auch mit DC sein.
Daher muß dann bei für CF geeigneten Netzteilen der Strom (gemessen von DC Ausgang) unter 10uA sein, der über den Körper gegen Erde (oder PE) fließt.
Hier wird nicht irgend ein Berührungsstrom am Netzteilgehäuse gemessen, wie man vielleicht naiv vermuten würde.
Wäre dies der Fall, dann würden so ziemlich alle Netzteile CF tauglich sein, was natürlich Nonsens ist.
Beste Grüße,
Eric
Hallo Stephan,
Danke für Deine Ausführungen für mich den „Stromprofi“ 🙂
Bei DC, als auch AC, hast du 2 Adern, die Strom transportieren. Über eine Ader hin, über die andere zurück. Summe = 0. Fliesst nun irgendwo ein Strom woanders hin, ist die Summe nicht mehr 0.
Der „Verluststrom“ über das Massesystem (Schutzerde/ Signal-/Gerätemasse) ist für uns bedeutend.
Soweit kapiert.
Nochmals zu den medical SNT’s:
Eine Begrenzung des Leckstroms auf 10uA bedeuten einen verschwindend geringen Stromabfluss, damit auch CM Störungen, aus dem System. Ist aber eine quantitative Aussage. Welche Qualität an gewollten Nutzstrom bezgl Noise/Ripple das SNT dem Gerät liefert kann ich daraus nicht folgern.
Schon wieder ein Denkfehler?
Der Hinweis der Audiogerätehersteller ein Medical SNT beizulegen suggeriert mir das Gefühl etwas „Gesundes“, „sauberes“ zu bekommen.
viele Grüße
Matthias
Hallo Matthias,
richtig! Es kann keinerlei Rückschluss auf die Restwelligkeit getätigt werden.
Diese sind meist getrennt in den Datenblättern angegeben, aber nicht relevant für die medizinische Eignung.
Das Problem grundsätzlich ist, das bei den Netzteilen meist nur Ripple beachtet wird und.keinerlei Augenmerk auf CM liegt,.was m.E. mindestens genau so wichtig ist. Daher kommen m.E. auch die Klangunterschiede verschiedener Netzteilen bei Ethernet zustande, obwohl die Netzteilen vielleicht ähnlich gute Ripple Werte angeben.
Gegen die schlechten Ripple.kann man in der Regel was mit DC Filter oder UltraCaps machen. Dem niederfrequenten Leckstrom ist da schon schwieriger beizukommen.
Beste Grüße,
Eric
Hallo zusammen
Wie Eric bereits schrieb, sind Ripple/Noise und CM-Störungen 2 völlig verschiedene Betrachtungen, und nicht voneinander abhängig. Beispiel: Ich addiere vor ein SNT einen Trenntrafo. CM-Störungen werden kleiner, der sekundäre Ripple/Noise bleibt unverändert, da die Gleichrichtung und Regelung im SNT nicht beeinflusst wird.
Etwas überschaubarer wirds, wenn man Ripple mal definiert. Es wird DC aus AC gewandelt, dazu benötigt man einen Gleichrichter (Dioden). Misst man diesen DC, ist es keine perfekte, grade Linie, sondern sieht eher wie ein Sägezahn aus. Um diese Peaks zu glätten, dient ein Kondensator. Auch dieser vermag es nicht zu 100%. Was übrig bleibt, nennt sich Restwelligkeit, oder auch Ripple, früher auch Brummspannung. Hat bis hierhin also nichts mit HF (ab 3 Mhz) zu tun. Bei einem Trafonetzteil wären es 50 Hz. Bei einem SNT dessen Schaltfrequenz, meist 50 – 300 khz.
Noise hingegen sind Rauschanteile, die durch die Schaltung selbst verursacht werden. Ein billiger oder alter Regler (oder Regelung) erzeugt eben einfach mehr davon.
Von daher sind die Gegenmaßnahmen auch ebenso unterschiedlich. Netzfilter oder Trafo gegen CM, ein DC-Filter, oder auch hinzugefügter Regler, gegen Ripple und Noise.
Ich versuche mal es einfach zu halten:
Eine CM-Störung hat auf beiden Adern, Plus und Minus, oder Phase und Null, ein identisches Störsignal, eine hochfrequente, überlagerte Wechselspannung. Dessen Gegenpotential, um einen Stromfluss zu erzeugen, ist Erde/PE.
So wird vielleicht klarer, wieso ein Kondensator oder SuperCap zwischen diesen Polen darauf keine Wirkung zeigt. Es besteht kein Potentialunterschied, welches er ausgleichen würde. Deshalb nimmt man eine Spule mit je einer Wicklung für jeden Pol, um „beide“ Adern zu bedämpfen. Eine Regelung, z.B für präzise 12V DC, regelt jedoch nur den Plus-Pfad. Die Störung kann also weiterhin über DC Minus wandern, um sich einen Weg zu Erde/PE zu suchen. Kurz: Sie bleibt weiterhin vorhanden.
Umso besser also jeglicher denkbare Strompfad gegen Erde/PE isoliert oder galvanisch getrennt wird, umso weniger fließen CM Störungen. Was z.B in einem anderem Forum kaum bedacht wird, ist, das auch Netzteile (auch SK2) von sich aus CM produzieren können. Ebenso Schaltregler in Geräten selbst. Die zweite Möglichkeit wäre, CM gezielt abzuleiten, damit sie nicht dort landet, wo sie Unsinn anrichtet. (z.B Schirm-Erdung, Y-Kondensatoren). Grundregel: Strom sucht sich immer den leichtesten Weg mit dem kleinsten Widerstand (Impedanz).
Der Hinweis der Audiogerätehersteller ein Medical SNT beizulegen suggeriert mir das Gefühl etwas “Gesundes”, “sauberes” zu bekommen.
Ich deute das wieder anders. Es suggeriert mir, das ein NT beiliegt, wo etwas stärker auf Isolierung und Funktion Wert gelegt wurde. Die „normalen“ sind eher froh, das sie überhaupt funktionieren.
Man sollte sich vom Gedanke frei machen, das nur ein einziger Parameter eines Datenblatts für unsere Anwendung ausreicht. Neben Ripple und Ableitstrom gibt es ja noch weitere, feinere, wie Regelverhalten, Transienten-Antwort (wie schnell und stabil kurze Stromanfragen geliefert werden), und andere. Ripple/Noise und Ableitstrom gehören jedenfalls zu den für uns wichtigsten. Verfeinern (weitere Parameter) wäre dann die „Priese Pfeffer“, irgendwas geht ja bekanntlich immer noch.
Gruß
Stephan
Hallo zusammen,
noch zur Ergänzung:
PE ist nicht nur ein Pfad zur Erde, sondern stellt auch einen Ausgleichspfad dar, sodass hierüber auch Störungen, die keinen Erde-Bezug haben, hierüber zurück zum „Sender“ fließen können. Und solche existieren durchaus auf DC Leitungen, aber auch auf Ethernet. Und auch ohne dass CM Störungen fließen, können Sie auch über Abstrahlung Unfug ausrichten.
Die Frage ist ja, ob es sich lohnt an dieser Stelle weiter zu machen. Allen hier jedenfalls sollte klar sein, das ein Linearnetzteil, sofern man nicht auf Akku Betrieb setzen will, zielführender ist, als die Schwächen der Schaltnetzteile meist ohne Gewissheit durch Zusatzmassnahmen auszubügeln.
Wenn ich ein vergleichbares Ergebnis mit Schaltnetzteil bekommen will, dann habe ich zuerst mal einen Netzfilter für Störungsrückflüsse zu vermeiden. Will ich den Leckstrom begrenzen, brauche ich (wenn ich DC nicht auf PE legen will) einen Trenntrafo oder einen nachgelagerten DC/DC Konverter. Und dann noch DC Filter bzw. UltraCaps um dem Ripple beizukommen. Und dann muss ich die DC Leitung nochmal verdrosseln, damit ich CM Störungen beikomme. Und dann alles ohne Gewähr, weil das Gesamtkonstrukt meist nicht gemessen wird, bzw. das was man an Messungen so im Internet dazu findent meist nur einen Aspekt beleuchtet, weil man z.B. zum Thema Gleichtaktstörungen auf DC keinerlei Ahnung hat.
Allerdings kann man bei Linearnetzteilen in der Regel natürlich auch keinerlei Angaben bzgl. Gleichtaktstörungen oder Leckströmen finden, die es auch bei Linearnetzteilen, jedoch weitaus geringer als bei Schaltnetzteilen, gibt.
Das Allo Shanti wird mit „Extremely low differential and common mode noise“ beworben. Das zeigt wenigstens, das Allo das Thema Common Mode Noise beachtet.
Dann bin ich noch auf diese durchaus interessanten, aber auch nicht ganz günstigen Netzteile Aufmerksam geworden: https://www.osaelectronics.com/product/ulps3025md/
Auch bei Mouser wird man, wenn man sucht, fündig:
Beste Grüsse,
Eric
Hallo zusammen,
ich habe mal ein paar Messungen an Schaltnetzteilen aber auch Linearnetzteilen bzgl. des Themas Patienten Leckstrom gemacht.
Hierbei wurde direkt von der Masse des Netzteils gegen PE über folgende Schaltung die Spannung gemessen:
Leider hatte ich keinen 0.15uF Kondensator, sodass hier ein 0.1uF herhalten musste, was aber m.E. nicht gravierend ist.
Gemessen wurde die Spannung vor gegen hinter dieser Parallelschaltung von Wiederstand und Kapazität, sodass der hier fließende Strom berechnet werden kann. Die gemessenen Werte können wie folgt umgerechnet werde: 1mV = 1uA.
Achtung bei der Darstellung, diese hat teilweise unterschiedliche Y-Skalierung.
Standard RME ADI 2 DAC Netzteil 12V, 2A
Peak-Peak: 198mV = 198uA
RMS: 48mV = 48uAMit den 48uA würde das Netzteil eigentlich die b oder BF Anforderung von <100uA erfüllen.
Standard Wandwarze aus Grabbelkiste 5V, 2A
Peak-Peak: 592mV = 592uA
RMS: 128mV = 128uAMit den 128uA würde das Netzteil nicht die B oder BF Anforderung von <100uA erfüllen.
Netgear Linear Wandwarze 12V, 1,5A (von altem Hub)
Peak-Peak: 16,8mV = 16,8uA
RMS: 1,8mV = 1,8uADas sind Spitzenwerte und ein vielfaches geringer – selbst als das RME Netzteil, das ja auch ein Medical Grade sein könnte.
Teking Linear Netzteil 12V, 1,8A aus Restbeständen gekauft
Peak-Peak: 19,2mV = 19,2uA
RMS: 2,4mV = 2,4uAZerozone S11 Linearnetzteil 18V
Peak-Peak: 26mV = 26uA
RMS: 1,8mV = 1,8uAFazit
Man sieht sehr schön, wie bei linearen Netzteilen der Anteil an 50Hz Störungen im Gleichtakt bedeutend geringer ist als bei Schaltnetzteilen. Gemessen wurde nach Vorgabe, wie man den Leckstrom bei medizinischen Geräten misst.
Fun Fact dabei ist auch, dass ich genau solche Leckströme beim OLD und seinem Netzteil damals im OEM Forum gemessen habe und diese Messungen, da das ganze Thema Gleichtaktstörungen bei SK2 Netzteilen dort nicht verstanden (und immer noch nicht verstanden wird) und als „Starker Tobak“ bezeichnet wurde, zu heftigen Diskussionen geführt hat. Die damit verbundene Art und Weise der Kommunikation, bzw. das gespielte Ego-System anstelle eines von mir vermuteten Eco-Systems, hat ja dann zum Austritt geführt.
Interessant ist, das das S11 Netzteil mit grossem R-Core Trafo leicht stärkere Leckströme aufweist als die kleinen Wandwarzen.
Natürlich ist diese Bewertung nicht alles. Es kommen da noch Störungen im höheren Frequenzbereich, die man untersuchen muss und natürlich auch Ripple und Noise im Gegentakt.
Nach dieser Messung sollte jeder eigentlich mal in seiner Grabbel-Kiste suchen, ob er nicht auch noch ein altes Trafonetzteil findet.
Ich denke, wenn man z.B. das Netgear mit einem guten DC Filter versieht, dass man damit schon weit kommen kann.Beste Grüsse,
Eric
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