Spannungsregler 5V

Gast #3672086
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ICh suche ein Bauteil das mir 12 V auf 5 V runterregelt. Dabei sollte 
die Verlustleistung möglichst gering sein. Denn das Netzteil hat 12V 72W 
(6A) damit wird eine 60W Halogenlampe angesteuert. Das heißt ich habe 
noch 12 Watt für den Microcontroller. Ich benötige für ihn mindestens 2 
A bei 5V. Spannungsreglern vernichten mir da zu viel Leistung:
12V-5V=7V * 2A = 14W Verlustleistung

Wie kann ich möglichst ohne Verlust auf kleinem Raum zu niedrigen Kosten 
meine Schaltung ans Stromnetz anzuschließen.
Gast #3672105
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Buckwich schrieb:
> Wie kann ich möglichst ohne Verlust auf kleinem Raum zu niedrigen Kosten
> meine Schaltung ans Stromnetz anzuschließen.

Kauf dir ein fertiges Schaltnetzteil mit 12V und 5V.
Schaltnetzteile haben einen Wirkungsgrad von über 90%. Das heisst du 
wandelst nur ca 10% in Wärmeenergie um.

Wenn du selber was bauen willst, bist du mit einem LM2576-5.0 gut 
bedient.
Der kann bis 3A ausgangsstrom bei 5V.

Gruß Speedy
Gast #3672115
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Buckwich schrieb:
> Danke, aber wie berechnet sich die Verlustleistung von dem Teil?

Wenn du den LM2576 meinst:
Schau mal ins Datenblatt auf Seite 4. Bei dem Teil was ich Dir oben 
genannt habe, gibt der Hersteller bei der 5V-Version 77% als 
Wirkungsgrad bei 3A an.

Ansonsten:
1. Eingangsstrom und Eingangsspannung messen und multiplizieren => 
Aufgenommene Leistung
2. Ausgangsstrom und Ausgangsspannung messen und multiplizieren => 
Abgegebene Leistung
3. Wirkungsgrad in % = Abgegebene Leistung durch aufgenommene Leistung

Gruß Speedy
#3672194
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Der Wirkungsgrad bzw. die Versluste sind bei den Schaltwandlern ist 
nicht so einfach zu berechenen wie beim Linearwandler. Als Anhaltspunkt 
hat man das Datenblatt - je nach verwendeter Spule und Elkos kann es 
aber noch etwas schlechter werden (besser ist eher unwahrscheinlich). Ob 
es jetzt 90% oder 70% Wirkungsgrad werden hängt vom Wandler ab.

Wenn der µC 2 A bei 5 V braucht, sollte man auch da noch was dran 
ändern.
Gast #3672282
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Buckwich schrieb:
> MIch interessiert die
> Verlustleistung von dem Kim 055L

Für Vin=12V findet man Angaben um die 93% Wirkungsgrad, also deutlich 
unter 1W Verlust bei 2A Ausgangslast. Nach meinen Erfahrungen mit guten 
Low-ESR-Elkos (1000µF am Eingang, 330µF am Ausgang) kommt das ungefähr 
hin, mit Grabbelkisten-Elkos ist er deutlich geringer.

Man muß nur beim Testen dran denken, daß er ohne die beiden Elkos GAR 
NICHT anschwingt :)
#3672293
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Nach Deinen Anforderungen, 12V*1A=12 Watt zu 5V*2A=10 Watt, brauchst Du 
einen Step-Down-Converter mit einem Wirkungsgrad von mindestens 
10/12=ca. 84%, und das bei 5 Volt Ausgagsspannung. Das Schaffen nur 
sehr, sehr gute Schaltregler. Suche nach einem Modell mit 
Synchrongleichrichtung und oder ein Modell, daß bei 12V->5V einen so 
hohen oder besseren Wirkungsgrad ausgewiesen hat. Die Billigmodelle 
werden das wohl kaum erreichen.

Wenn Du zum KIM-055L kein Datenblatt findest, vergiß ihn. Die 
Anforderungen an den Wirkungsgrad bei 12V/5V sind zu hoch, als daß die 
Chancen gut sein könnten in dieser Preisklasse.

Grundidee:

Je näher die Eingangsspannung an der Ausgangsspannng liegt, um so höher 
ist der Dytycycle, bzw. um so kürzer ist die Off-Zeit. Bei kurzer 
Off-Zeit sinkt die Bedeutung der Synchrongleichrichtung, weil die 
Freilaufdiode kaum genutzt wird. Hier liegt der Dutycycle bei einer 
Freilaufdiode  grob geschätzt bei 50%, da sich im Freilauf die 
Diodenflußspannung zur Ausgangsspannung hinzuaddiert. Da geht schon ein 
großer Teil verfügbaren 2 Watt Verlust verloren.

Je niedriger die Ausgangsspannung ist um so stäker fallen die Verluste 
anteilig ins Gewicht. Beispielsweise macht die Diodenflußspannung bei 12 
Volt Ausgangsspannung nicht so viel aus. Bei sehr niedrigen 
Ausgangsspannungen kommen noch andere Schwierigkeiten bei der Regelung 
hinzu, die eine Synchrongleichrichtung noch dringlcher erforderlich 
machen. Das ist bei 5 Volt aber noch nicht DAS Thema.

Also läuft es hier aufs Datenblätterwälzen hinaus. Nun weißt Du worauf 
zu achten ist. Es gibt noch andere Merkmale. Aber bei den gegebenen 
Informationen über die Anforderungen kann man das nicht genauer sagen 
ohne zu raten.
Gast #3672365
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Michael Köhler schrieb:
> Was ist denn das für ein krasser Mikrocontroller, der 2A Strom braucht?

Das fiel mir auch gerade dazu ein.

Wenn sich die 2A aufteilen lassen, kann man ohne gesonderte Ansprüche an 
die Kühlung die LM2596 Fertigmodule für unter 1€ aus der Bucht 
einsetzen, 2A mit zusätzlichem Kühlkörper sollten auch drin sein
http://www.ebay.com/sch/i.html?_nkw=LM2596
Gast #3672369
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Buckwich schrieb:
> Denn das Netzteil hat 12V 72W (6A) damit wird eine 60W Halogenlampe
> angesteuert. Das heißt ich habe noch 12 Watt für den Microcontroller.

Nimm eine 50W Halogenlampe. Dann hast du genug Leistung für deinen 
Heiz-Controller übrig und die Prozent-Feilscherei für den Wandler ist 
vom Tisch.
Gast #3672377
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Hallo,

bisher wurde nur über den Wirkungsgrad des Spannungsreglers nachgedacht.
Aber ein Halogen-Trafo liefert eine Wechselspannung; also ist auch ein 
Gleichrichter notwendig. Dieser hat (mit Standard-Dioden) bei ca. 1A 
Primär-Stromaufnahme 1,5-2W Verluste (mit Schottky-Dioden etwas 
weniger).

Außerdem liefert nur ein konventioneller (50Hz-) Halogentrsfo am Ausgang 
auch tatsächlich eine 12V-Sinus-Spannung. Bei einem elektronischen Trafo 
sieht das anders aus: hier wird nur ein Effektivwert von 12V abgegeben. 
Die bei den Schalt-Pulsen auftretende Maximal-Spannung kann deutlich 
höher sein; dies muss bei der Auslegung der Controller-Stromversorgung 
berücksichtigt werden.
#3672548
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Bislang habe ich nur gelesen daß er mit einem Netzteil eine Halogenlampe 
versorgt, und mit der restlichen Leistungsreserve die 5 Volt erzeugen 
will. Wir wisen nicht was für ein Netzteil er verwendet. Zudem ist es 
auch nicht unbedingt die beste Idee ein Netzteil permanent am äußersten 
Limit zu betreiben.
Gast #3672716
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Was der Teigberg für eine Schaltung eigentlich meint, sieht so aus:

http://www.reuk.co.uk/OtherImages/two-lm7812-voltage-regulators-in-parallel.jpg

Natürlich dann mit mehreren 7805. Die Spannung ist aber nicht sehr 
stabil, da die Flussspannung der nachgeschalteten Dioden stromabhängig 
ist. Das ist wiederum notwendig, um das parallelschalten überhaubt 
funktionieren zu lassen. Deshalb sollte man das nur so machen, wenn die 
Teile sowieso schon da liegen. Außerdem ist es besser, die 7805 auf 
relativ gleiche Ausgangsspannung auszumessen.
Gast #3672741
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Es geht mir ja nicht um die Wärme die an einem Regler entsteht es geht 
darum keine Verlustleistung zu haben bei 4 dieser Reglern verliert jeder 
weniger Leistung aber insgesamt habe  ich denoch die glewiche 
Verlustleistung, oder?
Gast #3672742
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Muffin schrieb im Beitrag #3672734:
> Die Bezeichnung " Teigberg" verbitte

Das war lieb gemeint und keinesfalls als Beleidigung. Dickerle wäre 
beleidigend gewesen.  :)

Muffin schrieb im Beitrag #3672734:
> Die DIODEN sind zur Trennung für
> "Rückströme" eben WEGEN u.a. "Bauteile-Regler-Toleranzen" nötig. Und
> wenn mann das So macht, wie in der Skizze aufgezeigt, fuktioniert das
> Ganze recht gut.

Ich habe nichts anderes behauptet, nur die zugrundeliegende einfachere 
Ausführung gezeigt.

Muffin schrieb im Beitrag #3672734:
> Das "Parallelschalten" mehrerer Regler - Getrennt duch Dioden bewirkt
> doch eine "Ausgangs-Last-Anhebung".

Deshalb die eine Diode in der Masseleitung der Regler. Ist einfacher, 
als sich erst 7806 besorgen zu müssen und etwas Überspannung dabei zu 
haben.
Gast #3672745
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Buckwich schrieb:
> s geht mir ja nicht um die Wärme die an einem Regler entsteht es geht
> darum keine Verlustleistung zu haben bei 4 dieser Reglern verliert jeder
> weniger Leistung aber insgesamt habe  ich denoch die glewiche
> Verlustleistung, oder?

Richtig. Verlust bleibt gleich, wird nur sozial verteilt.

Deshalb sicher auch nicht die Lösung, die Du eigentlich willst.
Gast #3672757
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Jetzt nochmal was ich haben will:

Ich habe ein 12V Gleichstromnetzteil mit 6A also 72W

Damit wird einerseits ein Raspberry Pi mit 5V und 700mA also 3,5W und 
Lautsprecher mit 5V und 1A also 5W andererseits eine 12V/60W 
Halogenlampe.

Alles ist Gleichspannung. Meine Teile brauchen zusammen 68,5W es können 
also nur noch 3,5W an Verlustleistung abfallen ohne das Netzteil zu 
überlasten
Gast #3672819
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Buckwich schrieb:
> Ich habe ein 12V Gleichstromnetzteil mit 6A also 72W
>
> Damit wird einerseits ein Raspberry Pi mit 5V und 700mA also 3,5W und
> Lautsprecher mit 5V und 1A also 5W andererseits eine 12V/60W
> Halogenlampe.
>
> Alles ist Gleichspannung. Meine Teile brauchen zusammen 68,5W es können
> also nur noch 3,5W an Verlustleistung abfallen ohne das Netzteil zu
> überlasten

Dann brauchst du also ein 5V Schaltregler mit über 95% Wirkungsrad
(72W * 0.95 = 68.4W). Das ist sehr sportlich!
Welcher dazu geiegent wäre, und ob es das gibt, kann ich dir leider 
nicht sagen.
Gast #3672839
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Spannungsschwanklungen ewarte ich nicht da nur der Raspberry dauernd an 
den Versorger angeschlossen ist und der läuft stabil. Nur die Lampe die 
vor dem Spannungsregler steht verbraucht zeitweise viel Strom
#3672855
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Markus schrieb:
> Dann brauchst du also ein 5V Schaltregler mit über 95% Wirkungsrad
> (72W * 0.95 = 68.4W). Das ist sehr sportlich!
> Welcher dazu geiegent wäre, und ob es das gibt, kann ich dir leider
> nicht sagen.

Auch nicht ganz korrekt, denn die Leistung für die Lampe muss ja nicht 
durch den Spannungswandler.

Du hast also 72W - 60W für die Lampe. Bleiben 12W. Davon benötigst Du 
8,5W. Sollte also mit einem Wirkungsgrad ab 71% zu machen sein. Und die 
71% erreichst Du auch mit einem einfachen Schaltregler, wie dem schon 
genannten LM2576.

Der Vorschlag von Muffin ist natürlich völliger Käse. Hier wird nur die 
Verlustleistung auf mehrere Regler verteilt. Der Wirkungsgrad ist aber, 
wie bei jedem anderen Linearregler auch, nur 41,7%. Der Inhalt seiner 
Strichzeichnung sind die 700kB nicht wert.


Gruß

Jobst
Gast #3672879
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Jobst M. schrieb:
> Auch nicht ganz korrekt, denn die Leistung für die Lampe muss ja nicht
> durch den Spannungswandler.

Das war nach dem letzen Posting nicht klar. Aber jetzt wo du es sagst. 
:-)

> Du hast also 72W - 60W für die Lampe. Bleiben 12W. Davon benötigst Du
> 8,5W.

5V mit 2A wurden doch mal gefordert. Also 10W?
Braucht also einen Wirkungsgrad von 85%.
Selber aufbauen oder z.B. mit einem R-725.0x
http://www.recom-power.com/pdf/Innoline/R-7xxxP_D.pdf
wäre eine andere Variante.
#3672905
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Buckwich schrieb:
> Spannungsschwanklungen ewarte ich nicht

Spannungsschwankngen sind nicht das Einzige.

Ein Raspberry ist keine konstante Last, die LEDs die geschaltet werden 
machen es nicht besser. Ein Lautsprecher ist auch keine konstante Last. 
Mal verbraucht das alles vielleich 2A wenn alles leuchtet, rechnet, 
piept und blinkt, um dann im nächsten Moment alles dunkel und stumm zu 
machen und sich schlafen zu legen und umgekehrt. Auch wenn der Raspberry 
permanent "an" sein sollte, hat er mal mehr und mal weniger zu tun und 
verbraucht entsprechend schwankend Strom.

Man sollte den Bedarf kennen/messen (Minimum, Maximum und Lastsprünge) 
und den Regler entsprechend auslegen/wählen und/oder eventuell die 
Lastsprünge etwas dämpfen/glätten wenn es zu goße Extreme gibt. Darum 
sollte man auch nicht zu sehr auf Kante nähen. Oft geht es gut, aber 
dann wiederum kann auch ein Fehler im Detail stecken. Im Allgemeinen 
sind die Chancen gut, daß es mit einem 2A LM2576 Modul geht. Bei einer 
so groben Abschätzung aufs Knappste ausgelegt, gibt es aber keine 
Garantien.

Das sollte man im Hinterkopf behalten, falls es doch Probleme gibt, 
damit man die Spnungsversorgung nicht als Fehlerquelle ausschließt und 
man sich kaputträtselt.
Gast #3673008
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@Buckwich

Nimm den LM2576 für die 5V, sorge (falls notwendig) mit einem Widerstand 
für seine Mindestlast. Die Halogenlampe musst Du auch im Auszustand mit 
0,xxx A bestromen, damit kein zu hoher Einschaltstromstoß erfolgt der 
alles zum Absturz bringt.
#3673036
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Buckwich ... schrieb:
> Das sind ja alles maximal Werte also max 0,7A am Raspberry und 1A am
> Lautsprecher. LEDs würde ich vielleicht an die 12V legen

Es wäre hilfreich zu wissen wie viele LEDs welcher Leistungskalasse 
ungefähr eigesetzt werden sollen. Beispiel 15 Stück mit je 20 mA  300 
mA?

Laß sie zunächst an 5 Volt. Solange sie nicht alle synchron blinken, 
ließe sich bei Bedarf in der Software einstellen, und die 
Leistungsreserve vorhanden ist, ist ihre Anwesenheit auf der 5 Volt 
Schiene nicht unbedingt nachteilig, unter Umständen sogar vorteilhaft 
für die Regelung.

Bau erst einmal deine Schaltung auf. Wenn alles fertig ist teste es mit 
einer ausreichend starken Versorgung. Wenn es dann rund läuft, messe den 
Badarf und wähle den Regler oder teste den 2A Regler und nehme bei 
Problemen einen Stärkeren. Das wäre wohl einfacher als ein 
Bedarfstuning.
#3673157
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Das ganze Projekt ist noch in Planung es kann sich also alles nochmal 
ändern. Ich brauche 5-10 RGB LEDs also 5*3*20mA=300mA wenn alle 
gleichzeitug an sind. Ich überleg mir ob ich immer nur eine LED 
ansteuere dann hätte ich weniger Verbrauch aber mehr Bauteile. Die 
Spannungsregler die ihr vorgeschlagen habt, wie viel Verlustleistung 
haben die?
#3673166
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Beim LM26576 wurde das schon angegeben: ca. 77% Wirkungsgrad bei diesen 
Bedigungen. Die Verlustleistung ist also lastabhängig. Nun ist die 
Prozentrechnung gefragt. Diese 77% sind natürlich nur ein typischer 
Wert. Im Detail ist es implementierungsabhängig. Der Regler ist nicht 
das einzig entscheidende Bauteil. Somit kann man sich an den 77% 
orientieren mit ein wenig Tolleranz, vor allem nach unten.
#3673210
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Buckwich schrieb:
> angesteuert. Das heißt ich habe
> noch 12 Watt für den Microcontroller. Ich benötige für ihn mindestens 2
> A bei 5V. Spannungsreglern vernichten mir da zu viel Leistung:
> 12V-5V=7V * 2A = 14W Verlustleistung

Ich habe einen KIM3R35 (3.3V / 3A Spannungsregler) auf ca. 5V (genau 
4.95V) gestellt und ihn an 12V geschlossen, dabei zieht er im Leerlauf 
14mA was in deinem Fall vielleicht nicht unerheblich ist, aber im 
Gegensatz zum meinem ständigen Verbraucher sehr gering erscheint.

Der Wirkungsgrad bei Last ist sehr gut und liegt bei ca. 90% oder auch 
darüber.

Mit einem größeren Alukühler oder aktiver Kühlung bringt der Regler bis 
zu 5A.




@ Muffin (Gast)
Es heißt: Elektronik , .... nik, El - ek - tro - nik

... nik

... nik

Elektron - ik


Erweitere dein Wissen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektronik




zu deinem Beitrag vom:
Autor: Muffin (Gast)
Datum: 29.05.2014 14:43

Das funktioniert nicht da jeder Spannungsregler auf eine etwas andere 
Spannung regelt und somit im "Worstcase" nur einer belastet wird.
Die ganzen Dioden bringen auch absolut nichts.

Wenn du an jedem Ausgang eines jeden 5V Festspannungsreglers einen 
Widerstand hinzufügst gibt es die Möglichkeit dass sich die einzelnen 
Ströme die durch geringe Spannungsunterschiede der 5V Regler ergeben 
durch den Spannungsabfall an den Widerständen ausgeglichen werden.

Je größer diese Widerstände, desto besser werden die Ströme verteilt, 
aber desto größer ist auch der Spannungsabfall.


Anstatt eines Widerstandes kann man nach jedem Regler auch eine 
Strombegrenzung mit einem 10mOhm Shunt, einen Opamp und einem P-Kanal 
MosFET schalten.
Da dies aber teurer ist als einen richtigen Schaltregler (vielleicht mit 
zusätzlicher Strombegrenzung) zu bauen macht man das nicht.


@ Buckwich (Gast)

Ich hoffe das ist kein elektronischer Halogentransformator, der mag gar 
keine kapazitiven Lasten am Ausgang.

Der KIM3R35 kostet um die 63 cent, von daher sollte die Entscheidung 
nicht schwer fallen und auch den kann man recht leicht mit einer 
Strombegrenzung nachrüsten. (wenn man will ... ich finde sowas bei 
Netzteilen jedenfalls immer recht nützlich)

10pcs KIM-3R35 DC-DC Power Converter Module IN 9-40V OUT 3.3V 5A
6,29 Euro incl. Versand
http://www.ebay.de/itm/10pcs-KIM-3R35-DC-DC-Power-Converter-Module-IN-9-40V-OUT-3-3V-5A-/351034804979
#3673302
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Zum KIM-055L:

Na ja, er hatte ja an sich nichts gegen ihn. Ich meinte nur wenn man 
keine Daten dazu hätte, wäre es etwas riskant blind auf ihn zu setzen 
wenn man  (damals) 84% Wirkungsgrad benötigt.

Da das inzwischen aber nicht mehr so streng ist und was man über den 
KIM-3R35 erfahren hat, scheint ein Synchron-Step-Down-Converter mit 
hohem Wirkungsgrad zu sein, wäre der KIM-055L eventuell doch eine 
Option. Ich denke daß die Chancen recht gut stehen, daß beiden Modelle 
einander recht ähnlich sind. Daher korrigiere ich meine Ansicht 
diesbezüglich.
#3673342
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Der KIM-3R35 und der KIM-055L sind bis auf ein paar Widerstände 
(Spannungsteiler) identisch.

Von den KIM-3R35 habe ich schon zwei Varianten bekommen, die eine läuft 
bei ca. 9V an und die andere erst bei 18V, das liegt an dem Widerstand 
R_KFF, der war bei der 18V Version 300kOhm und bei der 9V Version 75kOhm 
groß.

Man kann problemlos andere Spannungen einstellen, aber je nach Größe von 
R_KFF muss die Versorgungsspannung um einiges höher sein als die zu 
erzeugende Spannung.

Eine Eingangsspannung von 12V würde bei einer Ausgangsspannung von 5V 
allerdings locker ausreichen, aber bei einer Eingangsspannung von unter 
9V ist eben Schluss.

Beitrag "Re: China SUPER Bauteile-Schnäppchen Thread"

Nützliche Informationen:
 - Wenn man den R_KFF Widerstand zu klein macht erwärmt sich der Chip 
und die MosFETs auch ohne Last.
Gast #3673407
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Carsten R. schrieb:
> Zum KIM-055L: Na ja, er hatte ja an sich nichts gegen ihn.
> Ich meinte nur wenn man keine Daten dazu hätte, wäre es etwas riskant

Für den verbauten TPS40075 finden sich Angaben von 90% (bei halbwegs 
idealer Beschaltung). Ich kann die Schaltung des KIM nicht beurteilen, 
auch nicht, ob es ein Original-1.Wahl-TI-Bauteil ist, aber bei meinen 
Standard-Aufbauten komme ich bei 12V Input auf ungefähr 90%, bei 24V ca. 
80%. Daran hängen RasPis mit USB-Webcams und CubieBoards, manche seit 
über einem Jahr 24/7.

Ich vermute, "zu niedrigen Kosten" (was ich mal mit "höchstens ein paar 
Euro" übersetze) wird es sehr schwer werden, dagegen anzukommen.
#3674909
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Buckwich ... schrieb:
> An den KIM Teilen stört mich das sie aus
> China kommen

Die anderen werden auch aus China kommen, in Deutschland wird sowas 
nicht produziert ...  (manchmal frage ich mich was in Deutschland 
überhaupt produziert wird)

http://www.ebay.de/itm/KIM-3R35L-DC-DC-Converter-12V-Wide-I-P-9-40V-Step-Down-to-3-3V-5A-Peak-8A-/251004376569

Ich würde dir vorschlagen den Spannungswandler so einzustellen dass der 
KIM-3R35 dir 5V liefert, oder du kaufst dir einfach noch den KIM-055L 
und verlötest den auf der Platine.

Du kannst die zwei Elkos aber auch direkt auf einer Lochrasterplatine 
mit dem Schaltreglermodul verbinden, so hab ich es bisher gehandhabt.

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