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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltregler +-5V, aus USB, Low Ripple


Autor: Luky S. (luky)
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Hallo!
Ich habe eine Schaltung, die (auch) an USB angeschlossen wird.
Da ein 16Bit ADC mit sauberer Spannung versorgt werden soll, bin ich auf 
der Suche nach einer Lösung, welche mir aus den 4,5-5,5V des 
USB-Anschlusses mit 300mA belastbare +5V sowie einige mA bei -5V 
erzeugt.
Das Problem ist, das ich wirklich sehr wenig Ripple auf den Spannungen 
brauche. <=5mV ist die Minimalanforderung. Ich habe mal nach fertigen 
DC-DC Modulen gesucht, habe aber nur Modelle mit 50mV Ripple und einer 
vorgegebenen Mindestlast auch auf der negativen Spannungsseite gefunden.
Also werde ich die Versorgung mit 2 Schaltwandlern machen müssen.
Geld spielt bei dem Einzelstück (fast) keine Rolle, wäre nur nett, wenn 
alle Teile bei Farnell zu bekommen wären, was ja leider nicht bei allen 
in den Datenblättern der DC-DC Wandler ICs vorgeschlagenen 
Induktivitäten der Fall ist.

Die zweite Möglichkeit die Schaltung zu versorgen wäre über ein externes 
Netzteil. Dann brauche ich keinen Buck-Boost Konverter für die +5V 
sondern nur einen einfacheren Stepdown.
Ist ev. sogar die sinnvollere Variante um die Schaltung galvanisch 
getrennt zum PC zu betreiben. Die Datenübertragung zu diesem ginge dann 
mit einer galv. getrennten RS232, aber das ist eine andere Geschichte.

Autor: Marc Seiffert (euro)
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"ganz einfach": Step-up/Inverter auf ca. 7V sowie -7V, nachgeschaltet 
ein guter Linearregler, auf positiver und negativer Seite. Wichtig ist 
hier die Regelcharakteristik des Linearwandlers, der step-up sollte 
natürlich auch keine allzu großen ripple erzeugen.

Autor: Luky S. (luky)
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Ja das mit 2 Linearreglern habe ich mir auch schon gedacht. Die 
Schaltung muss nicht Low-Power sein und den positiven Regler könnte ich 
mir sogar einsparen, wenn ich ein externes Netzteil mit 7,5V verwende.
Welcher Inverter ist empfehlenswert? Bei meinen geringen Strömen könnte 
ich ja auch eine Ladungspumpe mit Kondensator statt Spule verwenden.
Welche Linearregler werden gerne eingesetzt, wenn es eine saubere 
Spannung braucht?

Autor: Josef Warta (josefwa)
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Damit man eine saubere 5V bekommt wird i.d.R. eine Spannung von 5.1 Volt
erzeugt und danach mit einem LDO auf 5V reduziert. Vorteil - es wird die
Filterwirkung des Reglers genutzt bei entsprechend niedrigen Verlusten
wenn ein LDO mit geringer Dropspannung verwendet wird.

Gut geeignet dafuer bspw. TPS7315 (30mV Dropspannung)
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tps73150.html

fuer die 5.1V der Buck/Boost Converter TPS63000 (einstellbar)
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tps63000.html

Die Muster einfach bei TI Website anfordern, geht einfach und ist sehr 
schnell!

Autor: Luky S. (luky)
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TPS731xx gefällt mir gut, hat ja fast Referenzspannungsqualität, aber 
etwas zu wenig Leistung (150mA, ich brauche das Doppelte + Reserven)
Leider habe ich kein Gegenstück mit annähernd gleicher Qualität für 
negative Spannungen gefunden.
Die TPS63000 kenne ich schon, habe ich auch schon mal getestet.
Im Moment bin ich aber fast dafür, ein externes 7,5V Netzteil zu 
verwenden, dann einen Inverter  und 2 gute LDO um an meine +-5V zu 
kommen.
Ein weiterer LDO macht mir dann 3,3V (100mA) für den Digitalteil.
Bin aber noch auf der Suche nach Bauteilen (Inverter, LDO +5V, LDO -5V), 
habe aber überraschend wenig gefunden, obwohl eine saubere Symmetrische 
Spannungsversorgung doch eigentlich eine Standardaufgabe sein sollte...

Autor: Josef Warta (josefwa)
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Zur symmetrischen Spannungserzeugung mit einem Wandler kann man folgende 
Schaltung verwenden. (Is zwar fuer 12V kalkuliert, kann aber mit der 
SwitcherPRO SW auch fuer Vin=7.5V berechnet werden) Der TPS5410 ist die 
1A Variante aber sonst identisch zum TPS5420.

Dazu passende AppNote fuer negative Spannung

http://focus.ti.com/analog/docs/techdocsabstract.t...

Eine negativer LDO ist bspw. 
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/ucc284-5.html

Fuer positiven LDO bspw.
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tps76733.html

Autor: Luky S. (luky)
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@Josef Warta:
Danke für die Schaltung, gibt es hierfür weitere Informationen?
Ich habe die Schaltung sonnst nirgends so gefunden...
Die Idee nur einen Regler zu nehmen gefällt mir, da habe ich weniger 
Probleme mit der Synchronisation und die ev. Reste einer Störfrequenz 
kann ich einfacher digital rausfiltern.

Autor: Josef Warta (josefwa)
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Die Schaltung ist ein klassischer Buckconverter. Der Schalttransistor 
ist im IC integriert und arbeitet zusammen mit der Freilaufdiode D1 als 
Buckconverter/StepDown Wandler.
Die negative Spannung wird aus einer Wandlerschaltung (SEPIC Topologie) 
bestehend aus C4 ("Schaltelement"), L2 (Speicherdrossel), D2 
(Freilaufdiode) und C6 (Filterkondensator) erzeugt.
Der Widerstandsteiler bestehend aus R2 und R3 bestimmen die positive 
Ausgangsspannung. Der Regelkreis kontrolliert nur die positive 
Ausgangsspannung - dies bedeutet, dass der negative Ausgangskreis 
ungeregelt und abhaengig von der positiven Ausgangsspannung ist.

Der Buckconverter kann mit der SwitcherPRO SW konfiguriert werden. 
Dieses Tool erzeugt Schaltplan, Simulation und Layoutvorschlag. Der 
SEPIC Teil muss dann noch eingefuegt werden. 
http://focus.ti.com/docs/toolsw/folders/print/swit...

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