Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 3.3V und 5V aus 12V möglichst ohne Verluste


von Ömer G. (dragon51)


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Hallo,

ich habe einen Trafo, der 12V und etwa 1A für LEDs bereitstellt.
Um diese LEDs dimmen zu können, möchte ich einen ATmega328P 
(+433Mhz-Modul) in die Stromleitung zusammen mit einem FET packen.

Das Problem: Das 433Mhz-Modul benötigt nur 3.3V. Sprich, ich muss 
irgendwie 12V auf 5V für die FET-Schaltung transformieren und 3.3V für 
das Modul bereitstellen, mit möglichst ohne Verlust der Spannung und 
Stromstärke auf der 12V-Leitung für die LEDs.

Wie kann ich das am besten realisieren?

Viele Grüße,
Dragon51

: Bearbeitet durch User
von megamilli (Gast)


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Ömer G. schrieb:
> mit möglichst Verlust der Stromspannung und
> -stärke

Was soll das bedeuten?

von Ömer G. (dragon51)


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Sorry, meinte natürlich "mit möglichst ohne Verlust" :-)

von (prx) A. K. (prx)


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Wieweit darf "ohne Verlust" sein? 100%, 95%, 90%?

von megamilli (Gast)


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Ömer G. schrieb:
> Sorry, meinte natürlich "mit möglichst ohne Verlust" :-)

Trotzdem unverständlich. Und was bedeutet Stromspannung?

von Ömer G. (dragon51)


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Soweit wie möglich. Sonst müsste ich mir einen neuen Trafo mit mehr 
Ampere suchen, da die LEDs nicht hell genug leuchten würden.

von (prx) A. K. (prx)


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megamilli schrieb:
> Trotzdem unverständlich. Und was bedeutet Stromspannung?

Könnte sonst ja Federspannung oder Krimispannung sein. ;-)

von (prx) A. K. (prx)


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Ömer G. schrieb:
> Soweit wie möglich.

Falsche Antwort. Ist ähnlich unbrauchbar wie "so genau wie möglich" bei 
Messungen aller Art.

: Bearbeitet durch User
von Ömer G. (dragon51)


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megamilli schrieb:
> Trotzdem unverständlich. Und was bedeutet Stromspannung?

Sorry, bin neu in Sachen Elektronik.

A. K. schrieb:
> Könnte sonst ja Federspannung oder Krimispannung sein. ;-)

Eben, hätte ja auch eine andere Spannung sein können. :D

von Marcus W. (marcusaw)


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Zum lachen: http://www.stupidedia.org/stupi/Stromspannung
Zum lernen: http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Spannung#Irrungen

Zu deinem Problem: Ein Buck-Converter aus einem lm2575, einer passenden 
Spule (schau in die Application Note im Datenblatt) und etwas 
Hühnerfutter sollte dein Problem am effizientesten lösen.

: Bearbeitet durch User
von (prx) A. K. (prx)


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Marcus W. schrieb:
> Zum lernen: http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Spannung#Irrungen

Ob die dort empfohlene "Volta-Spannung" wohl ernstere Kommentare 
hervorrufen würde? ;-)

von Ömer G. (dragon51)


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A. K. schrieb:
> Ömer G. schrieb:
>> Soweit wie möglich.
>
> Falsche Antwort. Ist ähnlich unbrauchbar wie "so genau wie möglich" bei
> Messungen aller Art.

Mit "soweit wie möglich" meinte ich die effektivste technische 
Möglichkeit, die heutzutage eben durchführbar ist. Ebenso ist es mit 
Messungen, wenn man "so genau wie möglich" meint. Dann möchte man eben 
die genauste Messung haben; was ist daran nicht zu verstehen? ;-)

Marcus W. schrieb:
> Zum lachen: http://www.stupidedia.org/stupi/Stromspannung
> Zum lernen: http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Spannung#Irrungen

Das hilft mir jetzt auch nicht weiter. Ich habe genug Grundkenntnisse, 
um zu wissen, was elektrische Spannung ist. Bitte irgendwo anders 
trollen.

: Bearbeitet durch User
von (prx) A. K. (prx)


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Ömer G. schrieb:
> Dann möchte man eben
> die genauste Messung haben; was ist daran nicht zu verstehen? ;-)

Weil der Fragesteller anschliessend feststellt, dass er die Moneten doch 
lieber in eine Villa anlegen will. Hat er mehr von und ist billiger.

Nimm 08/15 Schaltreglermodule von ebay.

von Marcus W. (marcusaw)


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Wenn du genug Grundkenntnisse hast, solltest du wissen, dass 
Step-Down-Converter existieren. Diese kann man bauen oder als fertiges 
Modul erwerben. Und sie haben nur einen einzigen Existenzgrund: Sie 
sollen möglichst effizient eine Eingangsspannung in eine 
Ausgangsspannung konvertieren.

von Noch einer (Gast)


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Also Leute...

der gute Mann braucht einen Schaltregler. Fertig als Modul, das sich so 
einfach wie ein Linarregler einsetzen lässt.

Findet sich unter dem Namen DC-DC-Wandler.

Z.B hier: 
http://www.reichelt.de/Wandler-Module-DC-DC/2/index.html?&ACTION=2&LA=2&GROUPID=4988

von megamilli (Gast)


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Ömer G. schrieb:
> Ich habe genug Grundkenntnisse,
> um zu wissen, was elektrische Spannung ist

Und was ist Stromspannung?

von Ömer G. (dragon51)


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Marcus W. schrieb:
> Wenn du genug Grundkenntnisse hast, solltest du wissen, dass
> Step-Down-Converter existieren.

Bitte nochmals durchlesen:

Ömer G. schrieb:
> Ich habe genug Grundkenntnisse,
> um zu wissen, was elektrische Spannung ist.

Aber trotzdem danke für die Antwort.

Wie wäre es am effektivsten?
12V -> 5V und 5V -> 3.3V
oder
12V -> 5V und 12V -> 3.3V

von (prx) A. K. (prx)


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Nebeneinander.
0.85 * 0,85 < 0,85 (Zahlen frei erfunden).

: Bearbeitet durch User
von Ömer G. (dragon51)


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megamilli schrieb:
> Ömer G. schrieb:
>> Ich habe genug Grundkenntnisse,
>> um zu wissen, was elektrische Spannung ist
>
> Und was ist Stromspannung?

Ich meinte elektrische Spannung.
Ich sehe keinen Grund, jemanden andauernd niederzumachen, nur weil er 
einmal etwas falsch bezeichnet hat. Wenn du nicht antworten möchtest, 
dann geh bitte. Dein "Beitrag" trägt ja kaum zu meiner Frage bei.

Ömer G. schrieb:
> megamilli schrieb:
>> Trotzdem unverständlich. Und was bedeutet Stromspannung?
>
> Sorry, bin neu in Sachen Elektronik.

von Ömer G. (dragon51)


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A. K. schrieb:
> Nebeneinander.
> 0.85 * 0,85 < 0,85 (Zahlen frei erfunden).

Sorry, aber ich verstehe das noch nicht so ganz.

von Marcus W. (marcusaw)


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Ich würde von zwölf auf drei konvertieren, da dann die Spannung weiter 
zusammenfallen kann, ohne dass die Ausgangsspannung wegbricht.

Bei 5 Volt reicht ein Abfall von 0,4 Volt, dass dir der Step-Down 
aussteigt und die 3,3V wegfallen.

Du könntest auch den Arduino mit dem internen Oszillator betreiben, dann 
kannst du ihn mit 3,3Volt versorgen.

: Bearbeitet durch User
von Ömer G. (dragon51)


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Marcus W. schrieb:
> Ich würde von zwölf auf drei konvertieren, da dann die Spannung weiter
> zusammenfallen kann, ohne dass die Ausgangsspannung wegbricht.
>
> Bei 5 Volt reicht ein Abfall von 0,4 Volt, dass dir der Step-Down
> aussteigt und die 3,3V wegfallen.

Welchen Effekt hätte es dann insgesamt auf die 12V-Leitung, wenn ich 
zwei Step-Down-Converter (5V und 3.3V) dranhänge? Welchen 
Step-Down-Converter sollte ich am besten benutzen?

Marcus W. schrieb:
> Du könntest auch den Arduino mit dem internen Oszillator betreiben, dann
> kannst du ihn mit 3,3Volt versorgen.

Dann habe ich aber nicht genug Spannung, um den Transistor zu schalten.

: Bearbeitet durch User
von Preisfrage (Gast)


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Preisfrage 1: Warum betreibst du deinen Atmega + "FET Schaltung" nicht 
an 3.3 Volt (eventuell niedrigeren Takt beachten, Datenblatt 
konsultieren!) und ersparst dir die 5 Volt?
Preisfrage 2: Bist du dir sicher dass dein 433 Modul 3.3 Volt braucht? 
Viele Module haben eine Range von 3-12 Volt, wieso holst du dir nicht so 
eins? (<2 Euro aus China)

von Marcus W. (marcusaw)


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Ömer G. schrieb:
> Dann habe ich aber nicht genug Spannung, um den Transistor zu schalten.

Da gibt es dann einfach andere fets (und Transistoren).

von Helmut S. (helmuts)


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Wie viel Strom benötigt das 3,3V Modul? 10mA?

Wenn es so wenig Strom wäre, dann lohnt sich kein DC/DC Wandler.

von (prx) A. K. (prx)


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Ömer G. schrieb:
> Sorry, aber ich verstehe das noch nicht so ganz.

Wenn wir mal für jeden Switcher 0,85=85% Wirkungsgrad annehmen: Beide 
hintereinander haben dann für 3,3V einen Gesamtwirkungsgrad von 
0,85*0,85.

von Ömer G. (dragon51)


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Preisfrage schrieb:
> Preisfrage 1: Warum betreibst du deinen Atmega + "FET Schaltung" nicht
> an 3.3 Volt (eventuell niedrigeren Takt beachten, Datenblatt
> konsultieren!) und ersparst dir die 5 Volt?

Der Transistor schaltet scheinbar nur bei 4.5V richtig durch.

> Preisfrage 2: Bist du dir sicher dass dein 433 Modul 3.3 Volt braucht?
> Viele Module haben eine Range von 3-12 Volt, wieso holst du dir nicht so
> eins? (<2 Euro aus China)

Ich habe ein paar RFM69W aus den USA bestellt, die sind bis max. 3.9V 
tolerant, laut Datasheet 
(http://www.hoperf.com/upload/rf/RFM69W-V1.3.pdf).

von Marcus W. (marcusaw)


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Helmut S. schrieb:
> Wie viel Strom benötigt das 3,3V Modul? 10mA?
>
> Wenn es so wenig Strom wäre, dann lohnt sich kein DC/DC Wandler.

Dann könnte er auch den 3,3Volt-Ausgang vom Arduino nehmen...

von Noch einer (Gast)


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> Wie viel Strom benötigt das 3,3V Modul? 10mA?
> Wenn es so wenig Strom wäre, dann lohnt sich kein DC/DC Wandler.

Wenn man es durchrechnet - Wirkungsgrad von Linarreglern ist erst bei 
Micro-Ampere besser.

Microcontroller und Funkmodul nach Stromverbrauch auswählt und alle 
Sleep-Modi ausnutzen? Ergibt Micro-Ampere - aber wozu? Bei 1A für die 
LEDs bringts ja nichts.

von Ömer G. (dragon51)


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Noch einer schrieb:
>> Wie viel Strom benötigt das 3,3V Modul? 10mA?
>> Wenn es so wenig Strom wäre, dann lohnt sich kein DC/DC Wandler.
>
> Wenn man es durchrechnet - Wirkungsgrad von Linarreglern ist erst bei
> Micro-Ampere besser.
>
> Microcontroller und Funkmodul nach Stromverbrauch auswählt und alle
> Sleep-Modi ausnutzen? Ergibt Micro-Ampere - aber wozu? Bei 1A für die
> LEDs bringts ja nichts.

Wie wäre es dann mit diesem linearen Spannungsregler? 12V -> 3.3V bei 
0,1A (sollten ausreichend sein)
Ist dieser effizienter als ein 08/15-Step-Down-Converter?
L78L33AC

: Bearbeitet durch User
von Noch einer (Gast)


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Ganz grob überschlagen...

Linearregler braucht 0,1A + 2uA Eigenverbrauch.

Schaltregler braucht 0,5 Watt (3,3V*0,1A*70% Wirkungsgrad) + 5uA 
Eigenverbrauch also bei 12 Volt Eingangsspannung nur 0,04 Ampere.

Linearregler ist nur besser, wenn die uA Eigenverbrauch eine Rolle 
spielen.

von Ömer G. (dragon51)


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Noch einer schrieb:
> Ganz grob überschlagen...
>
> Linearregler braucht 0,1A + 2uA Eigenverbrauch.
>
> Schaltregler braucht 0,5 Watt (3,3V*0,1A*70% Wirkungsgrad) + 5uA
> Eigenverbrauch also bei 12 Volt Eingangsspannung nur 0,04 Ampere.
>
> Linearregler ist nur besser, wenn die uA Eigenverbrauch eine Rolle
> spielen.

Vielen Dank für die Erläuterung. Schaltregler scheinen ja sehr viel 
effizienter zu sein.

Ich werde nun folgenden Schaltregler kaufen: 
http://www.pollin.de/shop/dt/MTU1ODQ2OTk-/Bausaetze_Module/Module/Step_Down_Schaltregler_Modul_3_3V_STD_mit_LM2576T_ADJ.html 
Soll einen Wirkungsgrad von ca. 75% haben.

von Noch einer (Gast)


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Ach ja, du könntest Controller und Empfänger nur 5 mal die Sekunde kurz 
aufwecken - kommst im Durchschnitt auf Micro-Ampere. Dann könnte ein 
Linerregler spaarsamer sein. Solltest aber einen Monat Entwicklungszeit 
einplanen.

von Ömer G. (dragon51)


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Noch einer schrieb:
> Ach ja, du könntest Controller und Empfänger nur 5 mal die Sekunde kurz
> aufwecken - kommst im Durchschnitt auf Micro-Ampere. Dann könnte ein
> Linerregler spaarsamer sein. Solltest aber einen Monat Entwicklungszeit
> einplanen.

Dann frage ich lieber nur interessehalber: Was würde man dazu benötigen? 
:)

von Noch einer (Gast)


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Da braucht man die Details aus den Datenblättern.

Erstmal Controller und Funkmodule heraussuchen, die im Sleep-Modus 
möglichst wenig Strom verbrauchen und dann alle Details kontrollieren.

Z.B. braucht ein Quarz-Oszillator zum anschwingen länger als der 
eingebaute Oszillator. Muss man kontrollieren, ob der eingebaute genau 
genug ist.

Interessante Aufgabe - dauert nur seine Zeit bis man alle Details 
beherrscht. Wenn so ein Funk-Heizungsthermostat 3 Jahre mit einer 
Batterie laufen soll, lohnt sich der Aufwand. Aber wenn die LEDs sowieso 
ein Ampere verbrauchen...

von Dennis L. (dennis_lin)


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Danke erstmal für die ganze Hilfe!
Heute sind die LogicLevel MOSFETs bekommen und ich konnte meine 
Test-LEDs per PWM dunkler dimmen - im zweiten Anlauf.
Anfangs (Anfängerfehler?) habe ich mein µC Board per USB-Netzteil 
versorgt und für meine LEDs (später Lüfter) ein PC Netzteil (später 
einfaces 12V Netzteil) verwendet. Das lief sehr schlecht. Je nach 
verwendetem USB Netzteil flackerten die LEDs stärker und schlechter. 
Manchmal gingen sie garnicht aus, obwohl die PWM deaktiviert war. Liegt 
das am Masse-Unterschied durch 2 Netzteile?
Als ich ausm PC Netzteil die 5V für den µC verwendete liefs exakt wie 
erwartet und LEDs ließen sich dimmen per PWM.

Weder mein STM32F4 noch der ESP32 erlauben 12V Versorgungs-Spannung, die 
ich ja aber für den Lüfter benötige.
Sollte ich jetzt
A) einen 12V zu 5V DCDC Stepdown Spannungswandler besorgen und auf das 
USB-Netzteil des µC verzichten? Also insgesamt nur noch 1x 12V Netzteil 
für Lüfter und µC verwenden? zB
- https://www.ebay.de/itm/252715004185
- 
https://www.ebay.de/itm/253093535843?hash=item3aed8ce063:g:ZOwAAOSwrGlb4LBP
- 
https://www.conrad.de/de/p/voltcraft-smp-20a-dc-dc-wandler-12-v-dc-12-v-dc-1-5-a-18-w-511720.html
oder besser
B) Lüfter und µC weiterhin aus verschiedenen Netzteilen versorgen und 
die Masse vom 12V Netzteil und die Masse vom 5V Netzteil verbinden?

B) fühlt sich für mich als Laien falsch an, weil ich dann Massen von 
Netzteilen verbinde, die jeweils in einer 230V Steckdose stecken. Oder 
ist das unkritisch, weil ich ja hinterm Netzteil nur mit niedrigen 
Spannungen arbeite und das Delta gering sein muss, da beide ja aus der 
selben 230V gespeist werden?

: Bearbeitet durch User
von SP (Gast)


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von Joachim B. (jar)


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Dennis L. schrieb:
> anke erstmal für die ganze Hilfe!
> Heute sind die LogicLevel MOSFETs bekommen

falsch abgebogen?

Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

von SP (Gast)


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Du mußt bei günstigen Modulen dieser Art aber beachten, daß die
max. erlaubten Dauerströme nur bei Flüssigwasserstoffkühlung
gelten - also eher nur max. diie Hälfte der Angabe.

(Gibt Ausnahmen, mit gescheiter Beschreibung sowie plausiblen
Laststromwerten - aber wenige. Oft muß man sogar noch mehr
"deraten", vor allem wenn statt des Stromes nur Wattangaben
dabeistehen... die multiplizieren einfach den Maximalstrom
mit selbst angeschraubtem also nicht enthaltenem Hochleistungs
Lüfter mit bei Step-Down der max. U_ein und bei Step-Up der
max. U_aus für diese Wattangaben.)

Dimensionierst Du aber zu sehr über (also z.B. 5, 10 oder gar
20 faches des wirklich max. gebrauchten Stroms) sinkt leider
die Effizienz oftmals ziemlich weit ab.

Am besten ein paar scheinbar passende aussuchen und zeigen.


Außer natürlich Dir sind eine Handvoll Euro eher egal oder
es ist Dir ein Gehäuse wichtig oder ...

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