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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Was beachten bei Stromversorgung via USB?


Autor: Niels H. (Firma: ngin) (scho)
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Hi. Ich möchte eine kleine Schaltung mit Atmel AVR über USB mit Strom 
versorgen. Dazu will ich ein getaktetes Steckernetzteil verwenden (5V, 
1A).

Die Schaltung wertet keine sensiblen Eingangssignale aus und steuert nur 
eine RGB-LED an (u.U. via PWM). Timing ist auch unkritisch (interner 
RC). Vom USB-Anschluss nutze ich nur die Stromversorgungs-, nicht die 
Datenleitungen.

Ist es notwendig, die Schaltung noch mit Puffer-Elko, Spannungsregler 
und Verpolungsschutzdiode zu versehen, oder klappt das auch so? Ich 
nehme an, das Steckernetzteil regelt die Spannung selbst, und verpolen 
kann man USB-Stecker auch eigentlich nur mit roher Gewalt. Beim 
Puffer-Elko bin ich mir unsicher.

Ich danke für einen kleinen Tipp!
Niels

Autor: Löwe (Gast)
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Moin,

wenn du die Schaltung über ein Netzteil versorgst, wozu willst du sie 
dann überhaupt noch am USB-Port anschließen?!

Die beiden Spannungen (USB und Netzteil dürfen in keinem Fall einfach 
parallel geschaltet werden!!!

Autor: Niels H. (Firma: ngin) (scho)
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Huch, das war wohl missverständlich. Das Netzteil, von dem ich schrieb, 
ist ein USB-Netzadapter. Das hat nen USB-A-Anschluss, und da kommt ein 
USB-Kabel dran, am anderen Ende in eine USB-B-Buchse, und von da will 
ich den Strom holen.

Autor: Stefan P. (Gast)
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Hi Niels
Ich nehme mal an, dass es sich um ein Steckernetzteil für USB-Geräte mit 
entsprechendem USB-Anschluss handelt.
Grundsätzlich sehe ich keine Problem dies zu tun. Ich versorge 
zahlreiche Platinen, besonder meine Entwicklungsboards, direkt über den 
USB des PCs. Meisten dann gleich über die Versorgungsspannung meines 
Programmers (USBprog). Zusätzliche Elkos oder der gleichen habe ich 
bisher noch nie mit dran gehängt, kann aber auch nicht schaden. Bei 
deinem Netzteil sollte normalerweise eine ziemlich konstante 
Gelichspannung raus kommen (vielleicht mal mit nem Oszi unter Belastung 
ansehen, wenn vorhanden).
Bei der Versorgung über den PC musst du nur auf den Strom achten. Mehr 
als 500mA sind nie drin. Meist sogar nur weniger, abhängig davon was 
dein Device reserviert hat. Die 1A von deinem Netzteil wirst du bei 
deiner LED Anwendung vermutlich nicht überschreiten.

Gruß
Stefan

Autor: Niels H. (Firma: ngin) (scho)
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Besten Dank, das wollte ich hören :)
Nein, die LED besteht aus 4-Einzel-LEDs, die je max. 20 mA ziehen.
Das Steckernetzteil würde allerdings sogar 1A liefern, das hält sich da 
nicht an die Spezifikation :)

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Nur der Vollständigkeit halber (Wenn die Schaltung am PC hängt und nicht 
an der Wandwarze):

- Die maximale Kapazität zwischen Vusb und GND ist beschränkt, IIRC 
10µF. Also z.B. 4.7µF Elko + Abblock-Kerkos. Nicht mehr.

- Die Spannung schwankt stark, "garantiert" sind nur 4.35 V:
Beitrag "Re: 5V von USB abnehmen, was beachten?"

- Richtig Strom ziehen darfst du erst nach Anmeldung + Freigabe.

Autor: raketenfred (Gast)
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Selbst bei mehr als 100mA die du aus einem Anschlussziehst, kann es dir 
passieren, dass der PC einfach den Port abschaltet- weil im USB-Standard 
ist definiert, dass jemand der mehr braucht, das erst anfordern muss.

Ob ein USB-Netzteil mehr als 0.5A verkraftet musst du auch testen- weil 
I_USB max=0.5A

Autor: Niels H. (Firma: ngin) (scho)
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Wie gesagt, ich schließe die Schaltung an ein separates Steckernetzteil 
an, nicht an den USB-Port eines Rechners. Das Netzteil liefert laut 
Beschreibung bis zu 1A und kümmert sich, so wie ich es verstehe, da 
offenbar nicht um die USB-Spezifikation. Mehr als 100 mA werde ich aber 
eh nicht brauchen :)

Sollte ich Mist bauen und einen Kurzschluss verursachen, hat das 
Netzteil dafür nen Schutz, aber selbst im schlimmsten Fall ist das 
Netzteil (und meine Schaltung) hinüber (10 EUR) und nicht ein ganzer 
Rechner.

Das mit der schwankenden Spannung ist schon eher ein Problem, aber Euren 
Erfahrungen nach läuft das wohl glatt. Bei 4,35 statt 5 V ist die LED 
dann halt etwas dunkler :)

Danke für Eure Hilfe.
Niels

Autor: Niels H. (Firma: ngin) (scho)
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Das mit der Portabschaltung bei >100 mA ist übrigens interessant, das 
erklärt, warum mein Programmer gestern ab und zu den AVR nicht mehr 
finden wollte beim Programmieren (momentan habe ich die Schaltung 
nämlich tatsächlich über einen USB-Programmer direkt am Rechner und noch 
nicht an besagtem Netzteil). Die stromfressende LED abklemmen und danach 
USB aus- und wieder einstöpseln hat das Problem nämlich beseitigt.

Autor: Christian H. (netzwanze) Benutzerseite
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Mir ist bisher noch kein Rechner untergekommen, der seinen USB-Port 
abschalten konnte.
Die USB-Spannung hing bisher immer direkt, bzw nur über einen Filter 
(selten mit Sicherung) am Netzteil.

Autor: Dennis S. (bzzzt)
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Christian H. schrieb:
> Mir ist bisher noch kein Rechner untergekommen, der seinen USB-Port
> abschalten konnte.
> Die USB-Spannung hing bisher immer direkt, bzw nur über einen Filter
> (selten mit Sicherung) am Netzteil.

Ist bei meinem T400 auch so, schrecklicherweise. Da kriegst du konstant 
750 mA raus. Da scheint also zumindest irgendwas den Strom zu begrenzen.
Aber mein USB-Hub (D-Link DUB-H7) hat hingegen den Schutz: Dort hängt 
jeder Port sauber mit einem MOSFET dazwischen an der 5V-Schiene. Sorgt 
natürlich für einen weiteren Spannungsverlust.
Dafür wird ein Port wirklich abgeschaltet, wenn er zu viel Strom zieht 
(getestet).

Schöne Grüße

Dennis

Autor: eProfi (Gast)
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Über die +5V vom USB gibt es einige Urban Legends.

>- Richtig Strom ziehen darfst du erst nach Anmeldung + Freigabe.

Dürfen ja, aber können ist ein anderes Thema.

Normalerweise wird bei einfachen Geräten (und dazu gehören die meisten 
Mainboards) die 5V über eine Polyswitch-Sicherung geführt.
Wegen derer Widerstand / Spannungsabfall werden auch nur 4,35 V 
garantiert.
Ohne Strombegrenzung stünde sonst die volle 5V-Leistung zur Verfügung, 
was im Fehlerfall zu verschmorten Steckern und Leitungen führte.


Das mit dem Anmelden / Abfragen eines höheren Stromes ist eine rein 
logische Sache! Und hat nichts mit der Hardware zu tun. Es geht nur 
darum, den Gesamtstrom (bei mehreren USB-Anschlüssen) theoretisch zu 
begrenzen.

Wieviel Strom Du aus der USB-Buchse ziehst (mit oder ohne Erlaubnis / 
Freigabe), ist wieder eine ganz andere Sache.



Zurück zum Thema: Die meisten 5V-Steckernetzteile sind extrem einfach 
aufgebaut, siehe Schaltplan im
Beitrag "Billig USB-Schnelllader auseinandergebaut"
Da würde ich nicht darauf vertrauen, dass der Strom begrenzt wird oder 
die Spannung allzu stabil ist. Ist in Deiner Anwendung auch nicht so 
wichtig.

Eine Sicherung und einen zusätzlichen Abblock-C würde ich schon 
spendieren wegen PWM.

Autor: Niels H. (Firma: ngin) (scho)
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So ist es geplant. Nicht lachen, ist mein allererster Gehversuch mit 
Eagle :)

Autor: tom (Gast)
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...nimm low-current led's (2..3mA)

Autor: Gerd E. (robberknight)
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Hallo Ersnst,

> - Die maximale Kapazität zwischen Vusb und GND ist beschränkt, IIRC
> 10µF. Also z.B. 4.7µF Elko + Abblock-Kerkos. Nicht mehr.

nur mal so interessehalber: Wie hängt man denn dann da nen 
Step-Up-Regler dahinter? Die Regler die ich so kenne brauchen alle so 
100µF oder mehr an ihrem Eingang. Hängt natürlich vom benötigten Strom 
ab, aber jetzt z.B. mal bei 100mA.

Gruß,

Gerd

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