Hi,
Ich habe in meinem Projekt ein Netzwerkshield eingebaut, das mit 3,3 V
versorgt werden muss. Mein Gerät wird mit 12V gespeist und darum habe
ich mich entschieden, einen lm1084 3,3 einzubauen. Der Ein- und Ausgang
ist je mit einem 10uF Elko bestückt, so wie ich gelesen habe, dass es
gemacht gehört. Das Netzwerkshield funktioniert auch perfekt.
Mein Problem ist, dass die restlichen Funktionen des Gerätes nicht so
funktionieren wie sie sollen. Der atmega328, den ich ebenfalls benutze
läuft zwar, aber wenn ich per shiftregister eine led ansteuere flimmert
diese und ist teilweise aus. Das hat mich gewundert und bei der
Fehlersuche habe ich den Kühlkörper des lm1084 berührt und mich
verbrannt - er war extrem heiss und ich weiß nicht warum. Ich glaube
nicht, dass das Netzwerkshield so viel Leistung zieht, schon garnicht
5A. Kann mir jemand sagen, was ich falsch mache? Ich habe das Gefühl,
dass ich irgendwas zum Thema Spannungswandler nicht weiß, aber wissen
sollte.
Macht es eventuell Sinn, den eingang des lm1084 an einen 5V
Spannungswandler (schon vorhanden) anzuschließen? Laut Datenblatt
sollten aber 12V kein Problem sein...
Gerade habe ich im Datenblatt gesehen, dass die Elkos aus Tantal gemacht
sein sollen - ist das problematisch, dass ich ganz normale verwendet
habe?
Brot schrieb:> Das hat mich gewundert und bei der> Fehlersuche habe ich den Kühlkörper des lm1084 berührt und mich> verbrannt
Dein Spannungsregler muss 8,7V verheizen. Das ist schon ziemlich viel.
Mess doch mal die Stromaufnahme deiner Schaltung.
Brot schrieb:> Mein Problem ist, dass die restlichen Funktionen des Gerätes nicht so> funktionieren wie sie sollen. Der atmega328, den ich ebenfalls benutze> läuft zwar, aber wenn ich per shiftregister eine led ansteuere flimmert> diese und ist teilweise aus.
Wie sieht der Aufbau aus? Abblockkondensatoren an jedem IC?
Also macht es tatsächlich Sinn, aus den 5V die 3,3V zu machen?
An den ICs sind Abblockkondensatoren, ja. Es sind 5 Shiftregister und
ein Atmega328. Macht das denn einen Unterschied? Mein Experiment hatte
ich tatsächlich ohne diese Kondensatoren aufgebaut und da ging es...
Brot schrieb:> Das hat mich gewundert und bei der> Fehlersuche habe ich den Kühlkörper des lm1084 berührt und mich> verbrannt - er war extrem heiss und ich weiß nicht warum.> Ich glaube nicht, dass das Netzwerkshield so viel Leistung zieht,> schon garnicht 5A.> Kann mir jemand sagen, was ich falsch mache?
Gerne. Bereits anzunehmen, daß fehlendes Wissen durch beliebigen Glauben
zu ersetzen ist, dürfte der bei weitem schlimmste und dümmste Fehler
seit Anbeginn der Menschheit sein.
Vorschlag zu Besserung:
1. Datenblatt lesen
2. Datenblatt verstehen
3. Umgang mit Bauelementen verändern
Bei (2.) mag als Einstig helfen:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/wb/ebskriptpdf/eb_9.pdf
@ Brot (Gast)
verbrannt - er war extrem heiss und ich weiß nicht warum. Ich glaube
nicht, dass das Netzwerkshield so viel Leistung zieht, schon garnicht
5A. Kann mir jemand sagen, was ich falsch mache? Ich habe das Gefühl,
Um den bei fast 9V Diff. schön heis werden zu lassen, brauchst Du keine
5A, sondern es reichen schon 100mA aus, wenn der nicht extra gekühjlt
wird (noch nichts davon gehört, daß Linearregler die "vernichtete
Überspannung" in Wärme umwandeln?)
Erste Maßnahme ist also, die Stromaufnahme zu messen. Dann wird
vermutlich ein Schuh draus.
>Also macht es tatsächlich Sinn, aus den 5V die 3,3V zu machen?
Wenn der 5V Regler auch aus den 12V gespeist wird, dann verteilst Du die
Heizleistung nur auf beide. In dem Falle würde der 5V Regler mit rund 7V
Spannungsabfall mehr verheizen als der 3,3V Regler mit nur 1,7V Abfall.
Die Summe bleibt aber gleich.
@ Jens G.
Leider habe ich da nicht viel Ahnung davon... darum frage ich ja auch.
Bisher dachte ich, dass man relativ unproblematisch das Teil einfach
anschließen kann, um dann seinen Strom zu bekommen wie man ihn braucht.
Das war wohl ein Fehler :(
Die Stromaufnahme werde ich noch messen, dazu muss ich allerdings erst
löten - habe nachgelesen, dass es zwischen 100 und 200 mA sein müssen.
(Es ist ein noname Shield, das ich auf einem Flohmarkt gekauft hab)
Wenn also die Differenz zwischen Ausgangsspannung und Versorungsspannung
hoch ist, ist die Verlustleistung also entsprechend hoch und je mehr
Strom von dem lm1084 gezogen wird, umso mehr Leistung geht mir verloren?
Ich fühle mich gerade ganz schön blöd - habe auch versucht, zu dem Thema
Texte zu finden, die mir die Grundlagen erklären, konnte aber noch
nichts finden.
Wenn es nichts bringt, den lm1084 mit 5V zu betreiben... kann ich dann
überhaupt irgendwas tun? Da ich die 3,3V brauche muss ich sie ja
irgendwie aus den 12V raus bekommen..
@Atheist
Danke für den Link - der Punkt 2 ist leider oft mein Problem - ich habe
oft das Gefühl, dass man ohne entsprechende berufliche Ausbildung nur
schwer durchblickt. Ich habe das pdf gelesen und bin so klug wie
zuvor... werde es mir wohl nochmal durchlesen und hoffen, dass mir das
klarer wird - aber ich würde nicht im Forum um Hilfe bitten wenn ich es
schon verstanden hätte.
Auf einem einfachen Bastelnetzteil hab ichs auch mal folgendermaßen
gemacht, um die Erwärmung der Regler etwas besser zu verteilen:
Ein Trafo mit Brückengleichrichter und Ladeelkos auf einer dickeren
Stahlplatte montiert, das war fertig so aus einem alten Gerät, 24V. Die
Regler konnte ich alle auf die Stahlplatte schrauben, die zwar nicht so
gut Wärme leitet wie Alu, aber immerhin passende Schraublöcher dafür
hatte. Ein Raumwunder ist das Teil allerdings nicht.
Dann in Serie hintereinander 7818, 7812, 7808 und 7805. Für eine höhere
Strombelastung am 7805 wären die 24V etwas viel gewesen. Meistens
benötige ich nur die 5V, habe aber so noch Spannungen 8V, 12V und 18V,
wenn ich sie mal brauche. Das funktioniert alles schon lange prächtig.
Es ist ein brauchbarer Kompromiß für mich, und muß die Leistungen aber
auch immer etwas im Auge behalten, z.B. wenn ich bei 5V mal 300mA
entnehmen möchte, und bei 8V gleichzeitig auch.
Brot schrieb:> kann ich dann> überhaupt irgendwas tun? Da ich die 3,3V brauche muss ich sie ja> irgendwie aus den 12V raus bekommen..
Dafür gibt es Schaltregler. Die verheizen nicht die Differenz zwischen
Ein- und Ausgangsspannung.
Ein Regler, der für 5A ausgelegt ist, kann diese 5A trotzdem nur dann
verkraften, wenn er ausreichend gekühlt wird. Ein Gehäuse wie das TO-220
der 78xx Regler ist für ca. 1W gut, für mehr muss ein Kühlkörper her.
Es wär folglich sehr hilfreich, wenn du mal rausfindest, wieviel Strom
die Schaltung zieht.
Brot schrieb:> habe auch versucht, zu dem Thema> Texte zu finden, die mir die Grundlagen erklären, konnte aber noch> nichts finden.
Na na na.
Fuer dich sind 2 Formel wichtig:
1. Das ohmische Gesetzt: R = U/I
2. Die Leistungsformel: P = U*I
zu beiden gibt es Millionen von Seiten im I-Net. Wobei das ganze aber
auch Schulwissen ist.
@Helmut Lenzen: Diese Formeln sind mir bekannt - sie vernünftig in
Zusammenhang bringen ist die Schwierigkeit. Ich meinte Informationen im
Sinne von "Du willst einen Spannungsregler verwenden? Folgendes ist zu
beachten: ..."
Also wenn ich jetzt von 200mA ausgehe komme ich bei 3,3V auf 0,66W. Ich
habe die Temperatur nicht gemessen aber ich würde auf 80°C oder mehr
schätzen.
Vielleicht sollte ich das Ethernetshield mit einem separaten Netzteil
betreiben... oder so etwas wie ein 5V Netzteil, das den Atmega und das
Ethernetshield betreibt und die 12V betreiben lediglich den Rest (Motor
etc.) das ist zwar nicht so elegant aber ich habe kein Hitzeproblem
mehr.
Brot schrieb:> Also wenn ich jetzt von 200mA ausgehe komme ich bei 3,3V auf 0,66W.
Das ist die maximale Leistungsaufnahme der angeschlossenen Schaltung.
Am Spannungsregler fallen ergo (12V-3,3V)*200mA ab. Merke:
Reihenschaltung -> Spannungen addieren sich, Ströme durch alle
Bauelemente sind gleich.
Im ebay gibt es fertig aufgebaute Schaltregler, deren Ausgangsspannung
einstellbar ist. Die haben einen höheren Wirkungsgrad und du sparst dir
einen Haufen Aufwand. Damit lassen sich aus 12V ohne allzu viel Wärme
deine 5V erzeugen. Von 5V auf 3,3V, das schafft der LM1084 wohl auch
ohne Kühlkörper und verbrannte Finger. Das sind weniger als 0,5W bei den
0,2A vom Shield.
Brot schrieb:> Also wenn ich jetzt von 200mA ausgehe komme ich bei 3,3V auf 0,66W.
Das ist die Leistung die deine Schaltung bei 3.3V verbraucht.
Die ist aber uninterresant fuer den Regler.
Am Regler steht deine Versorgungsspannung von 12V an und aus dem Regler
kommen 3.3V.
Also ist der Spannungsabfall ueber dem Regler:
12V - 3.3V = 8.7V
Durch den Regler fliessen 200mA.
Also wird im Regler jetzt eine Leistung von 8.7V * 0.2A = 1.74W
umgesetzt.
Dein Kuehlkoerper hat einen bestimmten Waermewiderstand. Das ist
angegeben wieviel Grad er heisser wird bei einer Leistung von 1W.
Nehmen wir zum Beispiel an er hat 40Grad / W.
Das heist in deinem Beispiel mit den 1.74W er wird um 40 * 1.74 = 69.8
Grad heisser als die Umgebung. Macht dann bei Raumtemperatur 20 Grad =
89.8Grad.
Da geh ich auch mit die Finger nicht mehr dran.
Brot schrieb:> hat der dann andere Nachteile?
Ja. Z. B.:
- Höhere Bauteileanzahl
- Höhere Komplexität (inkl. Layout)
- EMV
- Regeleigenschaften
- U. U. höherer quiescent current (hab die Datenblätter jetzt nicht
verglichen)
usw.
> Warum nutzt man solche Teile nicht standardmäßig?
Definiere "Standard".
Wie immer gilt auch hier: Es kommt darauf an, was man erreichen will.
Eine "Standardlösung" für alle Probleme der Menschheit (in
elektronischer Hinsicht) gibt es nicht; auch wenn weltweit Tausende
Elektroniker permanent versuchen, ihre Schaltungen möglichst zu
optimieren (Preis, Leistung). Dass es so viele unterschiedliche Bauteile
gibt, liegt jedoch nicht daran, dass diese Elektroniker einfach zu doof
zum Optimieren sind, oder dass die bösen Bauteilhersteller die
Entwickluer mit der schieren Menge nur verwirren wollen.
Vielleicht wird der Regler auch so heiß. weil er schwingt. Low Drop
Regler wie der LM1084 sind nicht so pflegeleicht wie sein Pendant LM317.
Deshalb werden an den Ausgangskondensator hohe Anforderungen gestellt.
Es sollte ein Elko mit niedrigem ESR sein. Im Datenblatt wird ein 10
Mikrofarad Tantal Kondensator empfohlen.
Im übrigen ist ein Low Drop bei einer 12V -> 3.3V Regelung zwar möglich
aber sinnlos.
guter Rat schrieb:> Vielleicht wird der Regler auch so heiß. weil er schwingt. Low Drop> Regler wie der LM1084 sind nicht so pflegeleicht wie sein Pendant LM317.> Deshalb werden an den Ausgangskondensator hohe Anforderungen gestellt.> Es sollte ein Elko mit niedrigem ESR sein. Im Datenblatt wird ein 10> Mikrofarad Tantal Kondensator empfohlen.
Übrigens darf der ESR des Elkos bei Low-Drop auch nicht zu niedrig sein.
Man sollte das Datenblatt also sehr genau lesen.
> Im übrigen ist ein Low Drop bei einer 12V -> 3.3V Regelung zwar möglich> aber sinnlos.
Erinnert mich irgendwie daran:
http://misschessie.tumblr.com/
Gruss
Harald
Also ich wollte noch kurz danke sagen - vor Allem für eure Geduld mit
einem, der sehr viel weniger Ahnung und Erfahrung hat als die Meisten
von euch. Das ist nicht selbstverständlich und ich werde mich mit dem
Thema noch weiter befassen, um es zu verstehen. (Was aber evtl. wieder
dumme Fragen bedeutet ;) )
