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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Linear Regler für 5V und 230mA


Autor: Stefan S. (kami)
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Hi ich berechne gerade eine Spannungsversorgung für 5V und 230mA das 
Problem ist der Eingangsspannungsbereich liegt zwischen 9-30V DC und 
soll auf 5V DC zum Betrieb eines AT91 und eines LCD benutzt werden.
Falls ich nun vom schlimmsten Falle ausgehe habe ich 25V bei 230mA die 
im Regler verbraten werden müssen. Dafür suche ich eine Lösung.

Hatte vielleicht einer einen Tipp?

Cu kami

Autor: Stefan (Gast)
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Kühlkörper + Lüfter ;-)

Autor: Andreas K. (a-k)
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Die einzig sinnvolle Lösung heisst Schaltregler statt Linearregler.

Autor: Stefan S. (kami)
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Hi

ich weiß aber Kühlkörper gehen nicht und Schaltregler darf auch nicht 
verwendet werden. Was kann man da machen? Die Lösung hatte ich mir auch 
schon rausgesucht. Aber wie gesagt Vorgabe ist das diese beiden Sachen 
nicht eingebaut werden. Kühlkörper wegen Platzbedarf und Schaltregler 
wegen Störprobleme der Spannung.
Was gehen würde wäre auch ein Aufteilen der Spannung in Versorgung des 
LCD und Versorgung des AT91 mit restlicher Elektronik.


Cu kami

Autor: 6632 (Gast)
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Also, der LCD braucht keine 100mA, sondern nur 10mA, mehr bringt eh 
nichts. Willste die Leute damit blenden ?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>Kühlkörper gehen nicht und Schaltregler darf auch nicht

Dann hast Du ein massives Problem.

>Schaltregler wegen Störprobleme der Spannung.

Mit nachgeschaltetem L/C-Filter bist Du fast da, wo Du mit einem 
Linearregler auch bist, was die Sauberkeit der Spannung angeht.

Autor: Stefan S. (kami)
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Also das LCD hat noch Backlight und deswegen 170mA.
Ist ja auch mit groben Daumen wegen Freiraum nach oben.

Okay und die Spannung vorher irgendwie verbraten bevor sie auf den 
Regler geht? Damit ich bei 30V nicht mehr so viel auf den Regler 
schiebe?

Cu kami

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Verbraten ist verbraten. Ob vorher oder nachher. Schaltregler haben 
diesen Nachteil nicht. Die würden die 24V-Quelle dann nur mit 50-60 mA 
belasten.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Also wenn weder ein Schaltregler noch ein hinreichend grosser Kühlkörper 
geht, bleibt eigentlich nur Wasser- oder Ölkühlung.

Autor: Jörg B. (manos)
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Wenn Kühlkörper aus Platzgründen nicht funktioniert sieht es auch 
schlecht mit der Wärmeabfuhr aus - denn irgendwo muss die Wärme ja hin. 
Es sei denn, man kann das Gehäuse als Kühlkörper verwenden.

Autor: Stefan S. (kami)
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Ne das ganze System soll ohne Kühlung arbeiten. Halt außer eine große 
Kupferfläche auf der Platine. Gibt es den gar keine anderen Lösung zum 
Beispiel aus dem Automotive Bereich?

Mit Verbraten meine ich auch durch irgendein Bauteil oder Schaltung die 
nicht so Hitze anfällig ist wie ein Linear Regler?

cu kami

Autor: Jörg B. (manos)
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Oh, die halten schon was aus.. meist sind die mit 150°C angegeben... 
Wenn Du mehr Temperatur brauchst wird das Lötmittel schon fast wieder 
weich :)

Also entweder die Kupferfläche als Kühlfläche nutzen dürfen, einen 
Schaltregler nehmen oder einfach mit weniger Eingangsspannung arbeiten - 
andere Lösungen sehe ich derzeit nicht.

Autor: Martin (Gast)
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Die Leistung muss irgendwie und irgendwo hin! Das ist dann nun mal die 
Wärme. Anderes geht das nicht außer mit einem Schaltregler.

Autor: Bastler (Gast)
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Eingangsspannungwahlschalter + Vorregelung mit Zenerdioden ?

Autor: gast (Gast)
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Auch im Automotive Bereich gelten die physikalischen Gesetze.

30V ein, 5V aus sind bei 230 mA nun einmal 25*0,23 = 5,75W die als 
Waerme vom Linearregler abgefuehrt werden muessen PUNKT!
Also Kühlkörper nötig oder Schaltregler verwenden.

Gast

Autor: Stefan S. (kami)
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Hi nee Wahlschalter geht auch nicht muss immer gleich einsetzbar sein.
Halt Kühlfläche auf der Platine vorsehen ist noch eine Möglichkeit nur 
wenn ich das richtig sehe habe ich so ungefähr 5,75W abzugeben und die 
normalen 7805 Regler machen bei 2-2,5 W Verlustleistung den Laden zu?

Was haltet ihr den von dem hier? MAX5084

http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX5084-MAX5085.pdf

Cu kami

Autor: Jörg B. (manos)
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Wie viel Leistung willst Du über die Z-Diode verbraten? Ändert aber auch 
nichts daran, dass auch bei dieser Art von Regelung max. 25V und 230mA 
verbraten werden müssen - egal in wie viel Bausteinen, die wärme bleibt 
Prinzip bedingt gleich.

Autor: 6632 (Gast)
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Was soll das Ganze ? Schau die mal das backlight mit 230mA an und dann 
vergleich mit 10mA. Meine Aussage ist, das 10mA vollends genug sind.

Autor: 6632 (Gast)
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Alternativ kann man das Backlight noch in serie zum Prozessor schalten, 
und die 10mA des Prozessors auch durch das Backlight lassen, dann ist 
man spannungsmaessig schon etwas hoeher.

Autor: Jörg B. (manos)
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Stefan Schulze wrote:
> Was haltet ihr den von dem hier? MAX5084
>
> http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX5084-MAX5085.pdf
Linearregler ist Linearregler... ob er weniger Eigenverluste hat ist 
egal, die 25Vx0,23A muss auch er verbraten und wird dabei auch nicht 
kühler sein.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Für das Backlight kannst du auch einen 150 Ohm 5W Drahtwiderstand direkt 
an die Eingangsspannung hängen. Die Helligkeit ist dann natürlich von 
dieser Spannung abhängig.

Erspart den Kühlkörper, aber obs Platz erspart ist offen, denn der wird 
dann ggf. so heiss, dass er respektablen Abstand zu seinen Nachbarn 
will.

Autor: 6632 (Gast)
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Es braucht keine 230mA. Zwischen koennen und sollen ist auch diesmal ein 
Unterschied.

Autor: Stefan S. (kami)
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Also ich finde hier auch im Datenblatt des LCD keine Angabe das es nur 
10mA verbrauchen soll. Da ist immer die rede von 150mA und in der Größe 
habe ich das Display auch durchgemessen. Kann also nicht sein.

Also die 5,75W müssen verbraten werden nur wie am besten? Also 
Kühlfläche unter dem Linearregler kann ich variabel groß gestellten nur 
leider finde ich keinen Regler der mehr als 2,5W ab kann? Deswegen weiß 
ich nicht welches Bauteil ich überhaupt einsetzen soll.


Cu kami

Autor: mandrake (Gast)
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Würde sagen eines von beiden ist Nonsense:

Entweder deine Vorgabe kein Kühlkörper und kein Schaltregler

oder

die von dir angenommene Stromaufnahme.

Im übrigen kann man Schaltregler (LM2675 z.B) so eng verbauen, dass die 
kaum Störungen abstrahlen. Wir benutzen diese Baustein fast nur noch, da 
die Umgebungstemperatur unserer Geräte schon oft bei 70°C liegt -ohne 
die Abwärme unseres Gerätes.

Autor: Martin (Gast)
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> leider finde ich keinen Regler der mehr als 2,5W ab kann?

Die Leistung auf 2 Spannungsregler aufteilen. 7815 -> 7805

Autor: 6632 (Gast)
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Stefan,
nimm n'Laborpowersupply und lass mal 10mA durch das Backlight, und dann 
schau wie's mit 230mA leuchtet. Ist nur ne grosse LED. Da geht soviel 
Strom runter wie du rein laesst.
Die kleinen LED lass ich auch schon mit 100uA leuchten, auch wenn es 
20mA sein duerften.

Autor: Ich (Gast)
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Ich würd gern ma das LCD-Datenblatt sehen. Ich bin mir sicher deine 
150mA sin der max. Wert. 10-30mA reichen in der regel völlig aus.

Autor: TOM (Gast)
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Das du die >5W auch aus dem Gehäuse bekommen mußt ist dir auch klar?

Autor: Gregor B. (gregor54321)
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Ich hab jetzt nur die ersten Paar Kommentare gelesen, also schlagt mich 
wenn das hier schon irgendwo steht:

1. an die "Primär"-Spannung einen nicht zu großen Widerstand, vielleicht
   gehts auch ohne...
2. einen Längsregeltransistor der hier aber nur digital schaltet
3. an dieser "Sekundär"-Spannung einen ausreichenden mittelgroßen
   Elko (LowESR?)
4. über Fensterdiskriminator (hieß der so?) den Transistor bei 2.
   einschalten, wenn Spannung an 3. unter 7V abfällt, ausschalten bei 8V
5. normale Längsregelung (oder Festspannungsregler 78 05)

Alles was jetzt noch warm wird ist der Widerstand...

Grüße, Gregor

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Gregor B. (gregor54321)

>Ich hab jetzt nur die ersten Paar Kommentare gelesen, also schlagt mich
>wenn das hier schon irgendwo steht:

PATSCH

>1. an die "Primär"-Spannung einen nicht zu großen Widerstand

Geht a) nicht und verbrät am Ende genausovie Leistung.

>2. einen Längsregeltransistor der hier aber nur digital schaltet

Dann gleich einen RICHTGIGEN Schaltregler.

>3. an dieser "Sekundär"-Spannung einen ausreichenden mittelgroßen
>   Elko (LowESR?)
>4. über Fensterdiskriminator (hieß der so?) den Transistor bei 2.
>   einschalten, wenn Spannung an 3. unter 7V abfällt, ausschalten bei 8V
>5. normale Längsregelung (oder Festspannungsregler 78 05)

Alles Käse und der vergebliche Versuch, das Unmöglich möglich zu machen.

Du hast nur zwei Möglichkeiten.

a) Längsregler und 6W Verlustleistung mittels (kleinem) Kühlkörper 
abführen
b) Schaltregler

>Alles was jetzt noch warm wird ist der Widerstand...

Ja und? Die Wäre muss auch weg.

MfG
Falk

Autor: Marcus W. (blizzi)
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Hab so den Eindruck als ob hier manchen ein paar Grundlagen fehlen...

Wie schon so oft hier gesagt:
5 Watt Verlust sind 5 Watt Verlust!

Egal ob in Widerstand, Längsregler, Hintegrundbeleuchtung oder in sonst 
einem Bauteil.
Und genau diese 5 Watt heizen das Gehäuse und müssen irgendwie 
abtransportiert werden, sonst fängt dein Regler irgendwann an Zinn zu 
schwitzen. (Naja, die meisten schalten vorher ab)

Es gibt nur 3 Möglichkeiten:

- Kühlkörper
- Schaltregler

Und die letzte Möglichkeit, die vom Threadersteller hier nicht beachtet 
wird:
- LED Hintergrundbeleuchtung mit weniger Strom betreiben als im 
Datenblatt angegeben (ausprobieren! vielleicht verstehst du dann was 
hier schon mehrfach darüber gesagt wurde)

Rede doch mal mit dem Typen der dir diese sinnlosen Vorgaben gemacht 
hat!

Autor: 6632 (Gast)
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Es ist der uebliche Fehler mit LEDs. Nur weil 20mA bei einer normalen 
LED steht, meint jeder, soviel Strom muesse man bringen. Dabei ist das 
nur der Strom, auf den sich die Helligkeit und die Lebensdauer bezieht. 
Beim letzten Projekt lass ich noch 100uA durch eine LED. Man muss sie 
nur sehen. Ich muss damit nichts beleuchten.
In Fall hier steht im Datenblatt wahrscheinlich etwas wie 4.1V/200mA, 
mit einem vernuenftigen Wiederstand in Serie an 5V, zB 100 Ohm 1206 ist 
man dabei.

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Mal überlegt, die Hintergrundbeleuchtung nicht mit den mühsam 
stabilisierten 5V zu speisen, sondern direkt aus der Betriebsspannung?
Statt einfachem Vorwiderstand muss dann natürlich eine 
Konstantstromquelle her.
Schon teilt sich deine Verlustleistung auf in wenig am 5V-Regler und 
viel an der Konstantstromquelle.

Und auch da gibts ne Lösung, netterweise gleich im 
Konstantstromquellen-Wiki-Artikel unter "MC34063, Step Down"...


=> Saubere 5V aus dem Linearregler für den µC + Verlustarm 
bereitgestellter Konstantstrom für deine LEDs.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Ernst Bachmann (ernst)

>Schon teilt sich deine Verlustleistung auf in wenig am 5V-Regler und
>viel an der Konstantstromquelle.

Die Summe bleibt aber gleich.

MfG
Falk

Autor: Hillary (Gast)
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>Hi ich berechne gerade eine Spannungsversorgung für 5V und 230mA das
>Problem ist der Eingangsspannungsbereich liegt zwischen 9-30V DC und
>soll auf 5V DC zum Betrieb eines AT91 und eines LCD benutzt werden.

Also ich bin kein AT91 Experte. Hab mich gerade aber mal durchs Tutorial 
geklickt und mir eins zwei Datenblätter angeschaut. Da war überall die 
rede von 3,3V Versorgungsspannung.

Autor: Stefan S. (kami)
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Angehängte Dateien:

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Hi danke schon mal für die ganzen Tipps.

Ja mit den 3,3V hast du recht der AT91 braucht nur 3,3V die baue ich mir 
später mit einem Regler auch noch aber da habe ich nicht das Problem 
weil ich vorher auf 5,0V Festspannung runter bin. Das sollte da 
eigentlich passen. Das mit der Hitze im Gehäuse ist richtig bei 5W habe 
ich schon echt ein Problem. Ich denke mal ich muss mal echt darüber 
sprechen ob ein Schaltregler nicht doch in Frage kommt. Das Problem ist 
nur eigentlich soll keiner da rein.

Beim LCD ist halt aber eine gute Ausleuchtung nötig ich werde mal testen 
wie gut die noch ist bei 20-30mA normal sollte es aber die 170mA ziehen.

Kann der Linearregler nicht einfach bei seiner maximalen Verlustleistung 
zu machen und nicht höher gehen aber trotzdem weiter die 5V erzeugen?

Datenblatt des Displays habe ich angehängt.

Cu kami

Autor: Dennis (Gast)
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Es gibt spezielle ICs, die auf möglichst geringe Störabstrahlung hin 
optimiert sind, z.B.: http://www.ti.com/sc07073
Ist leider etwas schwer zu bekommen... Aber gibt bestimmt noch andere.
Wenn es denn unbedingt darauf ankommt, was ich kaum glaube.


> Kann der Linearregler nicht einfach bei seiner maximalen
> Verlustleistung zu machen und nicht höher gehen aber
> trotzdem weiter die 5V erzeugen?

Ähh, Nein. -__-
Wenn er zu macht, wie sollen dann noch 5 Volt am Ausgang ankommen? Der 
Strom wird ja geringer und dadurch auch die Spannung.
Mit einem Vorwiderstand vor der LED sinkt der Strom bei gleicher 
Spannung. Der Spannungsregler regelt weiterhin auf 5 Volt, durch den 
geringeren Strom ist die Verlustleistung dann geringer.

Gruß

Autor: Quake (Gast)
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> Kann der Linearregler nicht einfach bei seiner maximalen Verlustleistung
> zu machen und nicht höher gehen aber trotzdem weiter die 5V erzeugen?

Der ist gut :-D ! Ein Stichwort: Physikgrundlagen.

Autor: Martin (Gast)
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Hallo,

wenn du Angst hast das dir der Ripple der Ausgangsspannung eines 
Schaltreglers deine Schaltung stört mach doch folgendes:

Die "hohe" Spannung mittels Schaltregler runterregeln, als Spule für den 
Schaltregler eine magnetisch geschirmte nehmen, die sind schön klein und 
das Magnetfeld bleibt drin. Gibts bei Würth-Elektronik.
Den Schaltregler stellst du auf deine gewünschte Ausgangsspannung ein 
plus etwa 2Volt.
Hinter den Schaltregler setzt du nen Linearregler, am besten nen 
Low-Drop Typ. Das ganze schön ordentlich nach dem Datenblatt mit guten 
Kondensatoren beschaltet (eventuell vor den Linearen noch nen LC-Filter) 
und deine Ausgangsspannung nach dem Linearbräter ist schön platt ohne 
Störungen. Da der Lineare nicht so viel verheizen muß kannst du dir bei 
einem Drop von sagen wir mal 1V bei ca.230mA Last das Kühlblechgerümpel 
sparen.

Martin

Autor: 6632 (Gast)
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Bei einem MC34063A kann man die Flankensteilheit einstellen. Dadurch 
kann man die Abstrahlung verringern. Linearregler hinten dran bringen 
wenig, da deren Ripplerejection bei den hohen frequenzen gegen Null 
geht.

Autor: Stefan S. (kami)
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Hi,

so ich habe noch mal Rücksprache gehalten also ein Schaltregler wäre 
doch okay. Welchen würdet ihr den empfehlen der billig ist und 5,0V 
konstant macht und sehr wenig Störungen erzeugt bei 230mA?

Es wurde hier ja schon der LM2675 genannt? Wenn ja mit welcher 
Anschaltung? der aus dem Datenblatt oder gibts da eine noch bessere?

Cu kami

Autor: 6632 (Gast)
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Stefan,
Hast du die Backlight LED nun mal am Speisegeraet angeschlossen ? Und 
mal mit dem Strom gespielt ?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Stefan Schulze (kami)

>doch okay. Welchen würdet ihr den empfehlen der billig ist und 5,0V
>konstant macht und sehr wenig Störungen erzeugt bei 230mA?

Was verstehst du unter "sehr wenig Störungen"? Und wozu? Der soll doch 
nur eine Hintergrundbeleuchtung und einen Prozessor versorgen. Beide 
kommen mit 100mV Ripple problemlos klar.

MFG
Falk

Autor: Xor (Gast)
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Na. Ein genuegend grosses LCD bietet genuegend Abstrahlflaeche aus dem 
Gehaeuse raus. Daher sollte man die Stoerungen schon nicht vergessen. 
Zumindest den MC34063A kann man in der Schaltflanke einstellen.

Autor: Stefan S. (kami)
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Ja okay aber ich mache auch noch Analogmessungen und brauche eine 
saubere Spannungsquelle. Deswegen die Bedingung. Was könnt ihr mir da so 
empfehlen sollte auch klein sein und nicht viel Fläche brauchen.

Cu kami

Autor: Obelix (Gast)
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Ich empfehle dir vor allem ein gutes Platinen Design (Masseführung).

Autor: Wolfgang Birner (logox2)
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IMHO solltest du es machen wie Martion oben beschrieben hat:

1. Schaltregler: Wenn Eingangsbereich wirklich 9-28V sind, dann 
dimensionierst du denn so auf 7V (Schaltregler braucht/hat auch einen 
gewissen Spannungsabfall. Sollte als Chip auch ein MX34063 taugen.

2. Danach einen Linearregler mit 5V Ausgang (vielleicht einen LowDrop, 
dann bist du auf der sicheren Seite).

Ich denke, in solch einem Fall, ist die Kombination die richtige Wahl.

Bei einem Projekt an der FH haben wir das auch so gemacht.

mfg
Wolfgang

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