Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC/DC-Wandler in SO-Bauform


von Meik (Gast)


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Hallo,

ich suche einen DC/DC-Wandler mit einem relativ großen 
Eingangsspannungsbereich und möglichst in einer SO-Bauform.

Ich will ein Steuersignal aus meinem KFZ abgreifen. Die 
Signalübertragung an den Mikrocontroller soll über einen Optokoppler 
erfolgen. Der braucht 1,2V und 20mA am Eingang. Der DC/DC-Wandler müßte 
als Eingangspannung also 9-18 (besser 9-36V) und als Ausgang 3 oder 5V 
mit um die 20mA haben. Den Rest könnte man ja über einen Vorwiderstnad 
regeln.

Der Wandler muss aber relativ niedrig sein. Ich hab nur ein paar 
Milimeter in der Höhe Platz. Deshalb wäre etwas in SO-Gehäuseform ideal.

Oder gibt es vielleicht noch eine einfachere Lösung?

Gruß...Meik

: Verschoben durch Admin
von H.Joachim S. (crazyhorse)


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78L05ABD?

von Meik (Gast)


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Der ist in einem SO-8-Gehäuse, oder? Das würde gehen.

Hast Du vielleicht auch eine Bezugsquelle für mich?

...und benötige ich noch irgend eine zusätzliche Schaltung oder 
funktioniert der so, ohne weiteres?

Gruß...Meik

von Meik (Gast)


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Hab grad im Datenblatt was gefunden:

Zwischen Input und GND ein 0.33 µF-Kondensator und zwischen Output und 
GND einen 0.1 µF-Kondensator? Richtig? Sonst nichts?

Habe Keramik-Kondensatoren in SMD 1206-Bauform mit den angegebenen 
Werten gefunden. Allderdings nur mit Nennspannungen von 50V und 100V.

Ist das nur wowas wie die Max-Spannung oder benötige ich Kondensatoren 
mit Nennspannungen um 5V?

Gruß...Meik

von Luca E. (derlucae98)


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Meik schrieb:
> Ist das nur wowas wie die Max-Spannung oder benötige ich Kondensatoren
> mit Nennspannungen um 5V?

Das ist die Maximalspannung.

von Max H. (hartl192)


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Im KFZ-Netz kann man aber Spannungsspitzen von bis zu 60V haben, man 
müsste den 7805 davor schützen.

: Bearbeitet durch User
von bluppdidupp (Gast)


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Bei KFZ kommt immer gleich dieser Link in den Sinn:
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

von Arsenico (Gast)


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Mal wieder Definition von DC/DC Wandler !!!

Ist ein 78xx05 ein DC/DC Wandler ? Na Kum !

von Harald W. (wilhelms)


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Arsenico schrieb:
> Mal wieder Definition von DC/DC Wandler !!!
>
> Ist ein 78xx05 ein DC/DC Wandler ? Na Kum !

Naja. Hinten kommt weniger DC raus, als vorne rein. :-)

von Klaus (Gast)


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Arsenico schrieb:
> Ist ein 78xx05 ein DC/DC Wandler ?

Ist ein Spannungsteiler aus zwei Widerständen ein DC/DC Wandler? Bilden 
2 Kondensatoren einen AC/AC Wandler?

MfG Klaus

von Max H. (hartl192)


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Arsenico schrieb:
> Ist ein 78xx05 ein DC/DC Wandler ? Na Kum !
Kein geschalteter DC/DC Wandler, aber für das was der TO vor hat ist er 
geeignet. Er könnte auch eine 20mA Konstantstromquelle mit dem LM317 im 
SOT-223 aufbauen. Die Schutzschaltung nicht vergessen.

Der LM317 hat eine Dropout Spannung von 1.7V @ 20mA. Du brauchst also 
min. 1.7+1.4= 3.1V, Also bei 12V hat du 8.9V zu viel, du konntest also 
problemlos einen 390Ω widerstand in Serie vor den LM317 schalten. Wenn 
du noch eine Z-Diode einbaust, hast du eine Schutzschaltung für deinen 
LM317.

: Bearbeitet durch User
von Julian B. (julinho)


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Das Größte an einem DC/DC_Wandler ist meist die Spule.

von Max H. (hartl192)


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Meik schrieb:
> Deshalb wäre etwas in SO-Gehäuseform ideal.
Ich denke so kleine geschaltete DC/DC Wandler wird es nicht geben, aber 
lineare Spannungswandler gibt's in der große.

von Achim_42 (Gast)


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Hallo,
ich arbeite gerne mit den LM2841 (Simple Switcher) von TI
http://www.ti.com/diagrams/med_lm2841ymk-adjev_lm2841ymk-adjev.jpg
http://www.ti.com/product/lm2841

    LM2840Q, LM2841-Q1 and LM2842-Q1 are Automotive Grade Products that 
are AEC-Q100 Grade 1 Qualified (-40°C to +125°C Operating Junction 
Temperature)
    Input Voltage Range of 4.5V to 42V
    Output Current Options of 100 mA, 300 mA and 600 mA
    Feedback Pin Voltage of 0.765V
    550 kHz (X) or 1.25 MHz (Y) Switching Frequency
    Low Shutdown IQ, 16 µA Typical
    Short Circuit Protected
    Internally Compensated
    Soft-Start Circuitry
    Small Overall Solution Size (SOT-6L Package)

von Arsenico (Gast)


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Das '' / '' Zeichen hat meisst etwas mit galvanischer Trennung zu tun.
SOT passt da nicht so ohne Weiteres dazu….selbst OptoKoppler…nicht.

Da musst Du eben Platz schaffen oder aufgeben.

von Meik (Gast)


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Ich hab ja einen Optpkoppler bereits dahinter verbaut. Ne zweite 
galvanische Trennung brauche ich jetzt nicht unbedingt.

Gruß...Meik

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Irgendwie scheinen hier alle Antwortschreiber eine bessere Glaskugel als 
ich zu haben. Aus dem spärlichen Angaben des TE läßt sich ja noch 
nichtmal entnehmen, ob ein DC/DC-Wandler überhaupt Teil einer Lösung 
ist. Ich bezweifle das nämlich ganz stark.

"ein Steuersignal" - was denn? Lineare Spannung/Strom? Oder schon 
digital: Pulsfrequenz oder -Dauer?

Und wieso sollte der Optokoppler gerade 20mA brauchen? Je nach Frequenz 
kann man auch Standardtypen schon mit <1mA betreiben. Von speziellen 
Typen für noch kleinere Ströme ganz abgesehen.

Naja. Zumindest wurde schon gesagt, daß die Spezifikation 9-18V (auch 
9-36V) in einem Kfz bei weitem nicht ausreicht.


XL

von Arsenico (Gast)


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Deine Glaskugel hat wohl das Thema ausgeblendet.

von Meik (Gast)


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Für den KM2840 gibts im Datenblatt auf Seite 10 eine fertige Schaltung 
für 5V-Ausgang.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2841.pdf

Wenn ich die 1:1 übernehme, habe ich dann alles?

Kann ich als Spule diese hier in der 15µH-Version nehmen?

http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/425000-449999/434859-da-01-en-CHIP_INDUKTIVITAET_1206F_150K_01_15myH.pdf

Zu der Diode MA2YD26 hab ich bei den großen Versandhäusern nichts 
gefunden. Gibts dafür nen Vergleichstyp, oder kann mir jemand eine 
Bezugsquelle nennen?

Gruß...Meik

von Meik (Gast)


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Das Eingangssignal kommt von einem Steuergerät, dass ein Magnetventil 
für eine Unterdruckgesteuerte Auspuffklappe schließt. Ist die "normale" 
KFZ-Gleichspannung.

Die genannten Optokoppler habe ich hier liegen, und die Diode am Eingang 
zieht bei 1,2V 20mA hinzu käme noch der Vorwiderstand.

Sorry, wenn noch angaben fehlen, dann bitte einfach fragen.

...seid nett zueinander!

Gruß...Meik

von Dani (Gast)


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Wenn es du mit dem DCDC Wandler nur die LED des Optokopplers versorgen 
willst, halte ich einen geschalteten Wandler für übertrieben.

von Harald W. (wilhelms)


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Dani schrieb:

> Wenn es du mit dem DCDC Wandler nur die LED des Optokopplers versorgen
> willst, halte ich einen geschalteten Wandler für übertrieben.

Da reicht auch ein simpler Vorwiderstand. Und meist auch weniger
Strom als 20mA. Ein Problem ist noch die Schutzschaltung gegen
die Störungen aus dem Bordnetz.
Gruss
Harald

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Meik schrieb:
> Das Eingangssignal kommt von einem Steuergerät, dass ein Magnetventil
> für eine Unterdruckgesteuerte Auspuffklappe schließt. Ist die "normale"
> KFZ-Gleichspannung.

Das heißt dein Signal ist einfach nur "Ventil zu" vs. "Ventil auf" bzw. 
0V vs. 12V? Dann brauchst du lediglich einen simplen Vorwiderstand. Denn 
das Magnetventil wird sicher deutlich mehr als 20mA ziehen, so daß der 
zusätzliche Strom für die LED überhaupt nicht auffällt.

Unter Berücksichtigung der Spannungsverhältnisse im Kfz würde man noch 
eine Schaltdiode antiparallel zur LED vorsehen und den Widerstand 
leistungsmäßig nicht zu klein wählen. Sagen wir mal 1W.


XL

von Meik (Gast)


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....aber wie genau dimensionier ich dann den Widerstand? Deshalb war ich 
ja grad bei einem Spannungswandler, weil der mir aus einer undefinierten 
Spannung eine definierte macht.

Laut Datenbaltt des Optokopplers beträtgt die Nennspannung der 
Eingangsseitigen Diode 1,2V und der Nennstrom 20mA.

Wenn ich jetzt optimistisch von Eingangsspannungen zwischen 11,5 und 
14,5V ausgehen, dann liegt der Widerstand zwischen 560 Ohm und 680 Ohm. 
Nehme ich dann einfach die goldene Mitte 620Ohm?

Meine Sorge ist, dass mir der Optokoppler abraucht, oder halt gar nicht 
schaltet.

Gruß...Meik

von Dani (Gast)


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Meik schrieb:
> Nennstrom 20mA.

Bist du dir Sicher, dass die 20mA Nennstrom und nicht "Absolute Maximum 
Ratings"?

Wie kommst du auf die 9-36V im KFZ-Netz?

von Meik (Gast)


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Es gibtg DC/DC-Wandler mit diesem Spannungsbereich, die für 
Automotive-Zwecke ausgeweisen werden.

Der Optokoppler ist der hier:

http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/183286-da-01-en-OPTOKOPPLER_IS121.pdf


Gruß...Meik

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Meik schrieb:
> ....aber wie genau dimensionier ich dann den Widerstand? Deshalb war ich
> ja grad bei einem Spannungswandler, weil der mir aus einer undefinierten
> Spannung eine definierte macht.

Und schon falsch. Denn für die LED im Optokoppler brauchst du ja keine 
definierte Spannung sondern einen definierten Strom. Wenn es also 
tatsächlich die Anforderung gäbe, die LED im Optokoppler an stark 
schwankender Spannung mit einem konstanten Strom zu versorgen, dann 
bräuchte man eine Konstantstromquelle.

Warum nun der Konjunktiv? Weil bei einem Digitalsignal der genaue Strom 
ziemlich egal ist. Man muß nur sicherstellen daß auch beim kleinsten 
möglichen Strom der µC auf der anderen Seite des Optokopplers noch das 
richtige Signal erkennt. Und daß beim größten möglichen Strom der 
Optokoppler noch nicht kaputt geht.


Meik schrieb:
> Der Optokoppler ist der hier:
> 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/183286-da-01-en-OPTOKOPPLER_IS121.pdf

> Wenn ich jetzt optimistisch von Eingangsspannungen zwischen 11,5 und
> 14,5V ausgehen, dann liegt der Widerstand zwischen 560 Ohm und 680 Ohm.
> Nehme ich dann einfach die goldene Mitte 620Ohm?
>
> Meine Sorge ist, dass mir der Optokoppler abraucht, oder halt gar nicht
> schaltet.

Für eine komplette Analyse fehlt noch der Schaltungsteil auf der 
Sekundärseite des Optokopplers. Aber nehmen wir mal an, da wäre ein µC 
mit 5V Versorgung. Der Optokoppler hängt mit dem Emitter auf GND, der 
Kollektor an einem µC-Eingang und über 1K Pullup an den 5V. Wenn die LED 
bestromt wird, zieht der OK den µC-Pin also auf L.

Ein CMOS-Eingang erkennt L, wenn die Spannung zwischen 0 und ~20% der 
Betriebsspannung ist. Es müssen also mindestens 4mA auf der 
Sekundärseite des OK fließen, damit mindestens 4V am 1K Pullup abfallen.

Der verwendete OK hat ein CTR (lies: Stromverstärkungsfaktor) von 
mindestens 50% bis höchstens 600% (die ausgemessenen A ... D Typen sind 
entsprechend enger gestaffelt). Gehen wir vom schlimmsten Fall mit 50% 
aus. Dann müssen durch die LED mindestens 8mA fließen.
Wir dimensionieren den Vorwiderstand so, daß das auch bei 9V noch 
klappt: (9V-1.2V)/8mA = 975R. Wir wählen den Widerstand zu 1K.

Jetzt noch die Gegenprobe für die maximal zu erwartende Spannung: der 
Optokoppler verträgt eingangsseitig bis 50mA. Das klappt also bis ca. 
50V. Am Vorwiderstand würden bei 50V schon 2.5W anfallen. Im Normalfall 
(laufender Motor, 14.4V) sind es ~13mA bzw. ~170mW.


XL

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Nachtrag: apropos Magnetventil. Elektrisch ist das eine Spule. Beim 
Abschalten entsteht also eine negative Induktionsspannung. Wenn man den 
Optokoppler parallel zum Ventil schaltet, muß man also zwingend eine 
Schutzdiode vorsehen, die die LED des OK vor negativen Spannungen 
schützt. Die kanonische Lösung besteht in eine Schaltdiode wie z.B. 
1N4148 antiparallel zur LED.


XL

von Meik (Gast)


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Hallo,

...und danke für die ausführliche Antwort. Hab nur noch eine Frage. 
Hatte die andere Seite des OK eigentlich andersherum beschaltet. Sprich 
der Kollektor ist direkt mit der 5V-Versorgung des µC verbunden und der 
Emitter an einem µC-Eingang und über einen PullDown-Widerstand an GND.

Geht das nicht auch, oder hat das irgendwelche Nachteile?

Gruß...Meik

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Meik schrieb:

> Hatte die andere Seite des OK eigentlich andersherum beschaltet. Sprich
> der Kollektor ist direkt mit der 5V-Versorgung des µC verbunden und der
> Emitter an einem µC-Eingang und über einen PullDown-Widerstand an GND.
>
> Geht das nicht auch, oder hat das irgendwelche Nachteile?

Das geht genauso. Und weil bei CMOS die Schaltschwellen symmetrisch 
liegen, ändert sich die Rechnung auch nicht.

Traditionell verwendet man in Logikschaltungen halt eher Pullup-Wider- 
stände als Pulldowns. Geht vermutlich noch auf die alte TTL-Zeit zurück, 
wo ein offener Eingang ganz allein wie ein Pullup gewirkt hat. Und man 
andererseits open-collector Ausgänge nur gegen GND baute (weil man keine 
pnp Transistoren mit gleich guten Daten wie npn integrieren konnte).

Auch heute noch sind viele Logiksignale aktiv-L und µC-Eingänge haben 
oft Pullups, aber selten bis nie(?) Pulldowns.


XL

von Dani (Gast)


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Man könnte auch den Pullup/-down auf 10k vergrößern, dann brauch man nur 
noch 1/10 des Stromes, also könnte der LED vorwiderstand 10-mal so groß 
sein.
Ich würde dann vllt. 6.8k nehmen, dann ist man bei niedriger 
Eigenspannung und bei Spannungsspitzen auf der sichereren Seite...

von Meik (Gast)


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...aber funktioniert denn dann überhaupt noch die Diode eingansseitig im 
OK?

von Dani (Gast)


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Meik schrieb:
> ...aber funktioniert denn dann überhaupt noch die Diode eingansseitig im
> OK?
Wieso nicht? Ich habe z.B. mal eine sehr helle diffuse LED als Signal 
LED verwendet, ich habe dann einen vorwiderstand von 10k an 5V 
eingebaut, dass es nicht unangenehm hell war.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Meik schrieb:
> ...aber funktioniert denn dann überhaupt noch die Diode eingansseitig im
> OK?

LED sind über weite Strecken linear, was den Zusammenhang zwischen 
fließendem Strom und ausgesendetem Licht angeht. Dito Fototransistoren. 
Details dazu verrät das Datenblatt.

Praktisch kommt die Begrenzung eher durch

a) Leckströme auf der Empfängerseite (Temperaturabhängigkeit beachten!)
b) parasitäre Kapazitäten auf der Empfängerseite, die in Verbindung mit 
dem höheren Pullup zu Verzögerung/Dämpfung des Signals führen.

Ich würde nicht wesentlich unter 1mA auf der LED-Seite gehen. Neben dem 
größeren Pullup könnte man ja auch einen OK verbauen, dessen CTR höher 
(und vor allem genauer spezifiziert) ist.


XL

von Meik (Gast)


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von Dani (Gast)


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Meik schrieb:
> Könnte ich diese Schaltdiode zum Schutz nehmen?
Sieht gut aus.

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