Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Rückendeckung bei Kfz 5V Spannungsregler erwünscht.


von Avr N. (balze)


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Hallo Mikrocontroller Gemeinde,

ich habe mich mal an dem KfzStabi versucht, so wie er in 
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23 von MaWin 
erwaehnt wurde.

Diese Art des Spannungsreglers im Kfz Betrieb ist hier ja schon oft 
diskutiert worden. Leider habe ich ihn nie mit Bauteilen aufgebaut hier 
gesehen.
Da ich kein Fachmann bin, aber meine Schaltung gerne hinreichend 
schuetzen moechte, moechte ich Euch bitten, meine Bauteilauswahl zu 
ueberpruefen.
Nicht dass ich irgendwo voellig danebenliege und es so gar nicht geht.

Ich moechte gerne alle Bauteile fuer mein Projekt bei RS bestellen. 
Deshalb habe ich die verwendeten Bauteile dorthin verlinkt (dort ist 
auch immer ein Datenblatt dazu).

Ich wuerde mich sehr freuen, wenn mir jemand sagen koennte ob es so 
funktioniert oder eben auch nicht (dann waere das Warum interessant und 
eine Alternative toll.)

D3 (TVS) ist uebrigens bidirektional und nur aus Faulheit (habe keine 
bidirektionale im SMB Gehaeuse bei Eagle gefunden) unidirektional 
gezeichnet.

Folgende Bauteile moechte ich verwenden:

D1, D2       Schottky-Diode      Vishay SS2H10-E3/52T 
http://de.rs-online.com/web/p/gleichrichter/7000965/
L3           Power inductor      Bourns SDR1005-470KL 
http://de.rs-online.com/web/p/induktivitaeten-smd/7296523/
D3           TVS                 ON Semiconductor P6SMB24CAT3 
http://de.rs-online.com/web/p/products/5452197/
C1, C2, C3   Kerko 100nF         Kemet C0805C104K5RAC 
http://de.rs-online.com/web/p/keramik-multilayer/2644416/
C4           Aluminium Elko      Nichicon UCW1C221MCL1GS 
http://de.rs-online.com/web/p/aluminium/7151641/
C5           Aluminium Elko      Nichicon UCW1V221MNL1GS 
http://de.rs-online.com/web/p/aluminium/7151745/
VR1          Spannungsreferenz   TI TL431BCDBVTG4 
http://de.rs-online.com/web/p/spannungsreferenz/6619528/
T1           NPN 1A 150V         DiodesZetex FMMT625TA 
http://de.rs-online.com/web/p/universal-transistor/6697669/
R1, R2, R3   Widerstand          TE Con.CRG0805F1K0 
http://de.rs-online.com/web/p/smd/2230427/

Danke an alle, die sich mit meinem Anliegen beschaeftigen und sich 
moeglicherweise zu einer Aussage hinreissen lassen.

Schoenen Gruss,

Balze aka AVR Noob

von (prx) A. K. (prx)


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Kurzschluss sekundär schiesst T1 ab. Wenn Kurzschluss weg, dann kriegt 
die Schaltung 12V und ist auch futsch.

Deshalb gibt es heute integrierte Regler. Ist einfacher.

von (prx) A. K. (prx)


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Hast du D1 und D2 als Spannungsmesser vorgesehen? Nach dem Motto, wenn 
schon mal über 100V auftreten, dann will ich das auch wissen (weil dann 
Diode futsch)?

von Harald W. (wilhelms)


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A. K. schrieb:
> Kurzschluss sekundär schiesst T1 ab. Wenn Kurzschluss weg, dann kriegt
> die Schaltung 12V und ist auch futsch.
>
> Deshalb gibt es heute integrierte Regler. Ist einfacher.

Es gibt aber nur wenige Regler, die die (elektrisch)rauhe Umgebung
in einem KFZ-Bordnetz vertragen.
Gruss
Harald

von (prx) A. K. (prx)


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Ich meinte ja auch nicht nur Regler, sondern das was sich im FAQ 
findet. Also Regler plus Zeug drumrum, Sicherung inklusive.

von Avr N. (balze)


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A. K. schrieb:
> Hast du D1 und D2 als Spannungsmesser vorgesehen? Nach dem Motto, wenn
> schon mal über 100V auftreten, dann will ich das auch wissen (weil dann
> Diode futsch)?

Hallo A. K.,

vielen Dank fuer Deine Antworten.
Es tut mir leid, wenn ich Dich mit meiner Unwissenheit langweiel oder 
gar reize.
Wenn Dir Unwissenheit und der Wille es zu lernen suspekt sind, dann 
ignoriere diesen Thread doch bitte.

Falls nicht wuerde ich mich freuen, wenn Du mir helfen wuerdest, statt 
mich zu verscheissern.

MfG,

Balze aka AVR Noob

von (prx) A. K. (prx)


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War nur als "dezenter" ironischer Hinweis auf eine Problemstelle 
gemeint. Aber wenn dir Hilfe nicht genehm ist: Ok, ich halte mich hier 
von nun an hier raus.

von Nico -. (electronico)


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Wieviel Stom brauchst du denn?

Dann würde ich einen 5V USB KFZ-Handylader verwenden.
Billiger und einfacher wird man das wohl kaum hin bekommen.

von Avr N. (balze)


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A. K. schrieb:
> War nur als "dezenter" ironischer Hinweis auf eine Problemstelle
> gemeint. Aber wenn dir Hilfe nicht genehm ist: Ok, ich halte mich hier
> von nun an hier raus.

Hallo A.K.,

genau darum geht es mir, um Hilfe.
Ich schrieb oben bereits, dass ich kein Fachmann bin. Und ich habe 
nict umsonst um das Warum und eine Alternative gebeten.

Von Dir habe ich bisher nur gelernt, dass es so offensichtlich nicht gut 
ist. Wie man es (konkret) besser machen koennte, weiss ich leider noch 
nicht.

MfG,

Balze aka AVR Noob

von mhh (Gast)


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Nico --- schrieb:
> Dann würde ich einen 5V USB KFZ-Handylader verwenden.

Welcher garantiert nicht für den Betrieb bei laufendem Motor zugelassen 
ist...

Avr Noob schrieb:
> Falls nicht wuerde ich mich freuen, wenn Du mir helfen wuerdest, statt
> mich zu verscheissern.

Es ging ihm nur um das Vorsehen Deinerseits einer Sicherung gegen zu 
hohem/ zu lang einwirkendem Strom.

Er wollte also helfen...

von Avr N. (balze)


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Nico --- schrieb:
> Wieviel Stom brauchst du denn?
>
> Dann würde ich einen 5V USB KFZ-Handylader verwenden.
> Billiger und einfacher wird man das wohl kaum hin bekommen.

Hallo Nico,

ca.800mA koennen es werden.

Ist denn in den genannten Handyladren eine geeignete Schuzbeschalung 
vorhanden? Hast Du ein konkretes Beispiel fuer mich?

MfG,

Balze

von TestX .. (xaos)


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Harald Wilhelms schrieb:
> A. K. schrieb:
>> Kurzschluss sekundär schiesst T1 ab. Wenn Kurzschluss weg, dann kriegt
>> die Schaltung 12V und ist auch futsch.
>>
>> Deshalb gibt es heute integrierte Regler. Ist einfacher.
>
> Es gibt aber nur wenige Regler, die die (elektrisch)rauhe Umgebung
> in einem KFZ-Bordnetz vertragen.

geht so, ist alle std... einfach mal bei Maxim, TI die parametrische 
suche bemühen. die hochintegrierten regler brauchen meistens nur noch 
eine diode für den eingangsseitigen verpolungsschutz - das wars

so wie die schaltung oben ist, ist sie für den kfz bereich ungeeignet

von Avr N. (balze)


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Andi D. schrieb:
> Harald Wilhelms schrieb:
>> A. K. schrieb:
>>> Kurzschluss sekundär schiesst T1 ab. Wenn Kurzschluss weg, dann kriegt
>>> die Schaltung 12V und ist auch futsch.
>>>
>>> Deshalb gibt es heute integrierte Regler. Ist einfacher.
>>
>> Es gibt aber nur wenige Regler, die die (elektrisch)rauhe Umgebung
>> in einem KFZ-Bordnetz vertragen.
>
> geht so, ist alle std... einfach mal bei Maxim, TI die parametrische
> suche bemühen. die hochintegrierten regler brauchen meistens nur noch
> eine diode für den eingangsseitigen verpolungsschutz - das wars
>
> so wie die schaltung oben ist, ist sie für den kfz bereich ungeeignet

Hallo Andi D.,

leider weiss ich nicht, wie die Parameter der parametrischen Suche denn 
einzustellen sind, um einen Kfz geeigneten Regler auszusuchen. Kannst Du 
mir evtl. einen Tipp geben ?

Warum ist die Schaltung denn Kfz ungeeignet?
Hier: Beitrag "Re: Das KFZ-Bordnetz" ist es so 
beschrieben.

MfG,

Balze

von Nico -. (electronico)


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Also die etwas besseren USB Adapter sollten schon geeignet sein.
Die Teile für 1,99 vom Wühltisch wohl nicht.
Die besseren sollten das können.
Mein Nokia Adapter für 14,95 hat keine Probleme.

von Mathias (Gast)


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Sieht doch ganz gut aus.

Mich würde eine Simulation interessieren, wegen eventueller 
Schwingneigung.

von Ronny (Gast)


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Hi Avr Noob (balze)!

Sicherung wäre gut! Transil wäre gut.
Schaltnetzteil wäre effizienter und zu empfehlen.
Die Hinweise in der de.sci.electronics FAQ zu befolgen,
wurde ja schon angemerkt.

Falls Du bei Deinem Konzept bleibst:
Warum soviel C am Ausgang?
Warum sind Deine Spannungsteiler-Rs am Ausgang so niederohmig?

(Wenn ich MaWin wär, würde ich sagen: war Dir der Rest noch nicht 
ineffizient genug?)

Gruß
 Ronny

von Frank1972 (Gast)


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>Sicherung wäre gut!
Warum sind denn in den Vorschlägen von KFZ Spannungsregler immer 
Sicherungen drin ?
Es gibt doch kein KFZ Steuergerät mit einer Sicherung.

von Anna Log (Gast)


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In dem KFZ Steuergerät sollen Hinz & Kunz auch nicht mit einer Sicherung 
herumfummeln. Diese befindet sich wohl da wo sie hin gehoert: im 
Sicherungskasten.Diese schmilzt ja sowieso nur wenn das Auto so richtig 
brennt ;-)

von Avr N. (balze)


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Guten Morgen zusammen,

eine Sicherung wird in der Zuleitung untergebracht, da die Platine nach 
Einbau nicht einfach zugaenglich ist.

An einer Sicherung wird es also nicht scheitern.

MfG,

Balze

von ... (Gast)


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Avr Noob schrieb:
> eine Sicherung wird in der Zuleitung untergebracht, da die Platine nach
>
> Einbau nicht einfach zugaenglich ist.

Und damit der arme Techniker, der das Auto nach deinem Besitz reparieren 
muss, die auch findet, zeichnet man die auch im Stromlaufplan ein.

von Martin (Gast)


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Wenn du bei deiner Schaltung bleiben solltest, vergiss den dicken 
Kühlkörper am Transistor nicht.

von Helge O. (_elko_)


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Interssante Schaltung. Es geht auch mit etwas weniger Aufwand, siehe 
Grafik. Bei Verpolungwird die Sicherung zwangsausgelöst - ob das 
sinnvoll ist, da läßt sich drüber streiten.

L1: ~47 µH
TP1: Varistor S14K14
U7: P6KE22A (Supressordiode)
D1: SB130
C3: 10 µF

Nach der Schutz-Schaltung kann beispielsweise ein 7805 oder 78L05 
genutzt werden. Die Schaltung hat auch eine Prüfung nach ISO 7637-2 
hinter sich und natürlich erfolgreich bestanden.

Ich möcht' keine neue Grundsatzdiskussion lostreten.

von Harald W. (wilhelms)


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H. O. schrieb:
> Interssante Schaltung. Es geht auch mit etwas weniger Aufwand, siehe
> Grafik. Bei Verpolungwird die Sicherung zwangsausgelöst - ob das
> sinnvoll ist, da läßt sich drüber streiten.

Gut, dann fange ich damit an. :-)
Im KFZ muss man immer wieder mal mit Leistungsstarken Impulsen auch
in negativer Richtung rechnen. D.h. die Sicherung wird häufiger
auslösen. Ich würde eine Strombegrenzung vor die Diode setzen.
Gruss
Harald

von Avr N. (balze)


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Hallo zusammen,

Ronny schrieb:
> Sicherung wäre gut! Transil wäre gut.
> Schaltnetzteil wäre effizienter und zu empfehlen.
> Die Hinweise in der de.sci.electronics FAQ zu befolgen,
> wurde ja schon angemerkt.

Sicherung kommt in die Zuleitung.
Transil ist vorhanden. (P6SMB24CAT3)
Der Schaltungsaufbau kommt aus der de.sci.electronics FAQ  !!

Ronny schrieb:
> Falls Du bei Deinem Konzept bleibst:
> Warum soviel C am Ausgang?
> Warum sind Deine Spannungsteiler-Rs am Ausgang so niederohmig?

Weil diese so in der de.sci.electronics FAQ dimensioniert sind.


Mawin schreibt übrigens hier: 
Beitrag "Re: Das KFZ-Bordnetz" zu dieser Schaltung 
(nicht zu meiner Bauteileauswahl!):
1
Sehr sauber. Übersteht alle Widrigkeiten.
2
3
Ich kenne es einfacher :-)

Martin schrieb:
> Wenn du bei deiner Schaltung bleiben solltest, vergiss den dicken
> Kühlkörper am Transistor nicht.

Genau hierum geht es mir in diesem thread.
Hier: Ist der Transistor geeignet oder eher nicht? Wenn nicht waere eine 
Info warum nicht und eine Alternative toll.

H. O. schrieb:
> Interssante Schaltung. Es geht auch mit etwas weniger Aufwand, siehe
> Grafik. Bei Verpolungwird die Sicherung zwangsausgelöst - ob das
> sinnvoll ist, da läßt sich drüber streiten.
>
> L1: ~47 µH
> TP1: Varistor S14K14
> U7: P6KE22A (Supressordiode)
> D1: SB130
> C3: 10 µF
>
> Nach der Schutz-Schaltung kann beispielsweise ein 7805 oder 78L05
> genutzt werden. Die Schaltung hat auch eine Prüfung nach ISO 7637-2
> hinter sich und natürlich erfolgreich bestanden.

Danke fuer den konstruktiven Beitrag.
Ich wuerde aber eigentlich tatsaechlich gerne die von mir gezeigte 
Variante verwirklichen.

Harald Wilhelms schrieb:
> Im KFZ muss man immer wieder mal mit Leistungsstarken Impulsen auch
> in negativer Richtung rechnen.

Da dem so ist und die oben geannte Schaltung (nicht die ausgewaehlten 
Bauteile) aus VW Motorsteuergeraeten abgekupfert wurde, moechte ich 
diesen Weg ganz gerne gehen.

Vielleicht kann jemand mal die von mir ausgewaehlten Bauteile pruefen 
und fuer gut oder schlecht befinden.

Alternative Schaltungen sind natuerlich sehr interessant, nuetzen mir 
als Laien aber nur dann, wenn sie auch konkret ausgefuehrt sind (so wie 
H. O. es freundlicherweise getan hat).

Danke Euch allen.

MfG,

Balze aka AVR Noob

P.S.: @A. K. : Sorry, ich hatte gestern einen langen Tag und war fuer 
Ironie nicht mehr zu gebrauchen!

von Avr N. (balze)


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Hallo nochmal,

nachdem ich total verunsichert war, habe ich das mal mit LTspice 
simuliert.
Auch hier bin ich (leider) Laie.

Ich wuerde mich freuen, wenn sich das mal jemand ansieht und beurteilt.

Danke !

MfG,

Balze aka AVR Noob.

P.S.: Die Spannungsquelle gibt einen Sinus (0,1Hz) mit 17V Amplitude und 
20V Gleichspannungsanteil raus (Innenwiderstand der Quelle 0,1 Ohm -> 
Kfz Batterie)
Die verstellbare Last belastet das ganze mit 0,0 bis 1,0 Ampere 
(sinusfoermig, 1 Hz)

Am realen Geraet wird die zu erwarten Last zwischen 20mA und 400mA sein. 
(Maximal sind ca. 1,3A moeglich, aber wohl nicht zu erwarten (TLC5941 
mit 16 LEDs bei 80mA, alle LEDs voll an))

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ich mach mal einen Vorschlag für ne neue Schaltung. Habe sie mit LTspice 
simuliert und etwas ansatzweise optimiert. Gut für 3,3 oder 5V und 
100mA. Mit größerem MOSFET auch Ampere-Bereich. Ist halt kein 
Schaltnetzteil. Die Schaltung sollte selbst Chancen haben eine 
abgewackelte Batterie zu überleben, also wenn die Lichtmaschine zur 
Furie wird und das Kfz ein älteres ohne zentralem Transientenschutz ist.

Ihr dürft es verbessern! Strombegrenzung geht durch R2. D1 bestimmt die 
Ausgangsspannung. In der Simulation ist ein Burst drin, sowie eine 
Eingangsspannungsrampe und Ausgangsstromrampe. Die Ausgangsspannung 
beträgt momentan ca. 5,5V - was einen LDO ohne Kühlkörperzwang 
ermöglichen würde. Wenn die angeschlossene Schaltung es nicht 
superstabil haben will, dann reicht die Regelung ohne Nachregler aus. 
Die Bauelemente sind gängig und billig. L1 ist eine Stabkerndrossel. C1 
Folie 200V oder so.

Stimulatoren habe ich leider noch keine definiert. Hat die einer in 
SPICE?

Vielleicht hat einer noch eine Idee für Verbesserungen? Mag andere 
Störungen simulieren?

von W.S. (Gast)


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Ich will ja nicht meckern, aber alle Schaltungen, die per default den 
Ausgang aufreißen und nur durch das Regelglied (hier den Optokoppler und 
dessen Vordiode) gebremst werden, machen mir ein eher mulmiges Gefühl.

Ich würde folgendes bevorzugen:
1. am 12V Eingang ein fetter Vorwiderstand, an dem bei gedachter 
Maximallast so etwa 3..5 Volt abfallen. Am besten so ein 3..5 Watt Typ, 
der auch mal einen Knuff verträgt, ohne rot zu werden.
2. danach eine träge Feinsicherung, die bei 2fachem Maximalstrom kommt
3. ein fetter Elko, sagen wir mal 2200uF/35
4. eine Leistungs-Zenerdiode mit ner Zenerspannung von 18 oder 22V
5. Dann ein normaler 7805 im TO220 Gehäuse mit einem Stück Alublech zur 
Kühlung (inc. dessen üblicher Beschaltung)

Das sollte eigentlich ausreichend sicher für die am Ausgang 
angeschlossenen Geräte sein.

W.S.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Der MOSFET arbeitet als geregelte Stromquelle. Daher muß er auch bei 
größerem Strom gekühlt werden. Sind ja eh meist TO220. Die Schaltung ist 
am Ausgang kurzschlußfest, solange die Stromgrenze durch R2 passend zur 
möglichen Verlustleistung des MOSFET eingestellt wurde.

Beim Einschalten regelt der MOSFET langsam auf.

Nimm die Simulation und bau deine Bauelemente ein, dann lasse sie mit 
dem gleichen Transienten mal laufen. Damit wird es vergleichbar.

Vielleicht kommt noch jemand mit den offiziellen Teststimulatoren...

Welche Leistungszener schwebt dir vor?

Meine Schaltung ist halt klein in der Baugröße und kommt mit 9V 
Eingangsspannung aus, was bei Startvorgängen interessant ist.

von Simon K. (simon) Benutzerseite


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Lass es einfach sein und nimm einen LM2940 oder LM2931. Die sollten 
gängig sein und sind gegen Falschpolung und Line Transients geschützt.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Simon K. schrieb:
> Lass es einfach sein und nimm einen LM2940 oder LM2931. Die sollten
> gängig sein und sind gegen Falschpolung und Line Transients geschützt.

Das ist eine andere Liga. Die sind zwar robuster als 78xx, aber halten 
niemals die vorgeschriebenen +/- 100V Transienten aus! Habe zwar auch 
schon 78L05 im Auto eingesetzt und keiner ist ausgefallen, aber ne 
Prüfung bestehst du damit niemals!

von W.S. (Gast)


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Abdul K. schrieb:
> Habe zwar auch
> schon 78L05 im Auto eingesetzt

Oh Abdul, du willst nicht wirklich L Typen im Auto benutzen - nein?

Ich hatte sowas schonmal in so einem chinesischen 
"Handy-Loader-for_Iphone" gesehen - glücklicherweise hatte bei dem Ding 
die reglerinterne Übertemperatur-Abschaltung schlimmees verhindert... 
Da ist es besser, einen 7805 im TO auf Drähten einzubauen. Trotzdem: 
brrr, igittigitt.

und nochwas:
"Der MOSFET arbeitet als geregelte Stromquelle..." Ja, eben, sag ich 
doch die ganze Zeit: Er wird über R3 aufgerissen und nur über den 
Optokoppler usw. gebremst. Geht zwar theoretisch sehr gut, ist mir 
aber nicht recht. Was passiert, wenn per Vibration irgendeine der vielen 
Lötstellen zwischen Spannungsabfrage und Kopplerausgang hochohmig wird? 
Dann reißt der FET auf und äschert seine Last ein. Der Optokoppler 
sollte also den Einschaltstrom und nicht den Abregelstrom liefern. Mag 
sein, daß das komplizierter ist, aber besser bei ner kalten Lötstelle 
abschalten als aufreißen.

Und nochwas: Ein dicker simpler ohmscher Widerstand im Eingang hilft 
nicht nur gegen Spannungsspitzen, er übernimmt auch einiges von der 
anfallenden Verlustleistung und entlastet damit die Halbleiter. Die 
werden's danken.

W.S.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Du willst nur stänkern. Ich bin nur an konstruktiver Kritik 
interessiert!

Ich warte immer noch auf die Typenbezeichnung deiner 
Leistungszenerdiode, des dicken Elkos der bei -40°C noch seinen ESR 
bringt, usw. Solange du da nix bringst, nehme ich dich nicht für voll.

Der 78L05 ist eine billich Lösung, die ein Kunde so wollte. Dank des 
zentralen Transientenschutz moderner Autos wird er überleben. Davor war 
ne 1N4007 und sein Abblock-Kondi mit 100nF Keramik. Prüfung gab es 
keine.

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