Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannungsregler 5V kann USB-HDD nicht versorgen


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Norman R. (beyondx)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

meiner einer steht gerade vor einem kleinen Rätsel.

Ich habe einen regelbaren Spannungsregler LM1084-ADJ auf 5V nach 
Datenblatt (Application Note) gestellt.
R1 sind 120 Ohm und für R2 habe ich einen Poti genommen um auf 5V zu 
stellen.
Am Einfang habe ich einen 10uF Elko und am Ausgang den empfohlenen 
Tantal Kondensator mit 10uF.
Damit die Regelung anspringt habe ich am Ausgang hinter dem Tantal noch 
einen kleinen 220Ohm Widerstand gesetzt. In diesem Zustand habe ich den 
Regler auf 5V gestellt (5.05V um Puffer durch Spannungsverluste der 
dünnen USB-Kabel zu haben)
Als Quelle habe ich einen RC NimH 5A 7.2V Akku.

Ziel ist es für mich hiermit eine ältere USB Festplatte zu versorgen. 
Diese benötigt laut Aufschrift 5V und 0.7A.

Wenn ich jetzt die Festplatte anschließe klackt diese nur und der Motor 
springt nicht an. An meinem Notebook fährt sie normal hoch.

Beim USB Kabel habe ich die Bahn für Leiter 1 (5V) und Leiter 4 (GND) 
herausgeführt.

Woran liegt das?

Habe ich was vergessen? Die Schaltung ist ja eigentlich sehr 
überschaubar. Der RC Akku kann ohne Probleme ein paar Ampere liefern.

Ich könnte natürlich ein einfaches 5V Netzteil nehmen, aber mich 
interessiert dieses Problem sehr.
Anfangs hatte ich das Kabel in Verdacht. Wenn ich an dieses einen 5V 
Akkupack (zum Aufladen von Handys) anschließe, läuft die Festplatte auch 
an.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Norman Rieger schrieb:
> In diesem Zustand habe ich den Regler auf 5V gestellt (5.05V um Puffer
> durch Spannungsverluste der dünnen USB-Kabel zu haben)
So genau brauchst du das nicht einstellen. Denn so genau kann dein 
Messgerät gar nicht messen. Es kann nur so genau anzeigen...

> Wenn ich jetzt die Festplatte anschließe klackt diese nur und der Motor
> springt nicht an.
Warum schließt du nicht statt der Festplatte mal einen 5 Ohm Widerstand 
an? oder zwei davon parallel?

> einen regelbaren Spannungsregler LM1084-ADJ
Mit Kühlkörper?

von uwe (Gast)


Lesenswert?

> Damit die Regelung anspringt habe ich am Ausgang hinter dem Tantal noch
> einen kleinen 220Ohm Widerstand gesetzt.
Na sicher doch...
I=U/R -> 5V/220Ohm=22mA
Ähem verstanden?!

von uwe (Gast)


Lesenswert?

Ach du meintest nur zum einstellen?
Ok dann vergiss was ich eben gesagt habe.
Die Einschaltströme von Festplatten können sehr hoch sein.
> Am Einfang habe ich einen 10uF Elko
Mach den mal größer 2200µF-4700µF eventuell reichen auch 1000µ.

von Daniel H. (Firma: keine) (commander)


Lesenswert?

Ich denke die 200 Ohm sind parallel zur Last, damit ein gewisser 
Mindeststrom fließt, oder?

Edit: Oh, zu spät :D

: Bearbeitet durch User
von Norman R. (beyondx)


Lesenswert?

Hui das geht ja schnell hier :-).

Ja, die 220Ohm sind nur zum Einstellen bzw. sind fest am Ausgang. Im 
Datenblatt stand, dass er so 20mA für die Regulierung benötigt und ich 
muss nicht in die Verlegenheit kommen, dass ich aus Versehen den 5V 
verbraucher fritiere.

Den Elko am Eingang kann ich höher setzen. Muss mal gucken, was ich noch 
rumfliegen habe.

An einen Lastwiderstand hatte ich auch gedacht. Habe nur 3.9Ohm aber 
davon mehrere. Ich dachte nur, bevor ich die anschließe, sollte eine 
Festplatte doch ein Klacks sein zumal mein Handy-Akku-Pack die 
Festplatte zum Laufen bringt.

Den Regler habe ich mit einem Kühlkörper versehen. Temperaturtechnisch 
passiert nicht wirklich was. Die Festplatte habe ich aber auch nur ein 
paar Sekunden dran um zu sehen, ob diese anläuft.

Ich kümmere mich dann mal um den Elko am Eingang.

Danke für den tollen Support hier!

von Jim M. (turboj)


Lesenswert?

Norman Rieger schrieb:
> Ziel ist es für mich hiermit eine ältere USB Festplatte zu versorgen.
> Diese benötigt laut Aufschrift 5V und 0.7A.

Das ist vermutlich der Dauerstrom. Der Anlaufstrom kann durchaus > 1A 
sein. Der PC/Laptop packt das locker, größere USB Akkupacks liefern auch 
bis 2A.

> Als Quelle habe ich einen RC NimH 5A 7.2V Akku.

Miss mal die Quelle nach während des Anlaufens.

: Bearbeitet durch User
von Norman R. (beyondx)


Lesenswert?

Hi,

den Akkupack habe ich auch an Motoren hin und wieder dran und da habe 
ich im Leerlauf 4A (4x1A), was der Akku hinbekommt. Er kommt auch mit 
mehr Last klar.

Den Elko am Eingang habe ich mal durch einen 4700uf ersetzt. Keine 
Besserung.

Nachdem ich den Widerstand von 220Ohm am Ausgang zum Regeln hinzugefügt 
hatte, war ich davon ausgegangen, dass die 5V am Ausgang stabil sind.

Jetzt habe ich mal nachgemessen.

Der Akku bricht von 7.8 auf 7.5 ein. Maximal würde der Regler für 5V 
seine 6.5 benötigen. Bin also im Bereich. Gleichzeitig bricht die 
Spannung am Ausgang von 5 auf 4.7V ein. Sollte der Regler das nicht 
selber kompensieren? Der Regler ist laut Datenblatt für bis zu 5A 
ausgelegt.

Habe auch mal den Widerstand von 220Ohm auf 100Ohm gesetzt um mehr 
"Grundlast" zu haben. Das Fehlerbild bleibt das gleiche.

Oder muss man das noch weiter stabilisieren. Wenn ja, wie?

von Helge A. (besupreme)


Lesenswert?

Ich kann mir vorstellen, daß der Regler durch die angeschlossene Last 
schlechter regelt. In einer Festplatte sind ja Motortreiber drin mit 
steilen Flanken. Das ließe sich austesten mit einem low-ESR-Elko direkt 
am Ausgang des Reglers.

von Norman R. (beyondx)


Lesenswert?

Hi Helge,

einen low-ESR-Elko habe ich. 1500uF 6.3V. Kommt der dann hinter den 
Tantal oder stattdessen?

von Andi_73 (Gast)


Lesenswert?

Genau, ich bin Helges Meinung.

Am Ausgang zusätzlich zum Tantal 10µF einen 1000µF Low ESR Elko.

Die auftretenden Spitzenströme bei anlaufenden Festplatten
sind nicht ohne, da der Regler recht schnell ist wird halt
die Spannung gesenkt um die Stromgrenze einzuhalten.

Alternativ bei angeschlossener Festplatte mal die Spannung am
Reglerausgang messen.

von Norman R. (beyondx)


Lesenswert?

Hallo Andi,

den 4700uf am Eingang habe ich herausgenommen.

Einen 1500uf/6,3v low-ESR Elko habe ich hinter den Tantal geschaltet.

Jetzt habe ich 5,15V am Ausgang und wenn ich die Festplatte anschließe 
5V. Anlaufen will sie aber noch immer nicht. Der Regler ist bei der 
geringen Spannungsdifferenz für 5A ausgelegt laut Datenblatt. Ich hatte 
extra wegen der Festplatte so einen genommen, da ich hier mit einem 
5V/1A Regler nicht weit gekommen bin, was mir bei den Einschaltströmen 
plausibel erschien und als Dauerstrom meine 3A mit Puffer brauche (man 
soll ja nicht am Limit laufen)

Aber über 5A sollte so eine Festplatte denke ich nicht ziehen...

von Jojo S. (Gast)


Lesenswert?

vielleicht legt sich die HD gleich wieder schlafen weil keine USB 
Datenverbindung besteht?

von flolix (Gast)


Lesenswert?

Nur so ein Gedanke ob die Festplatte nur anläuft wenn sie auch über die 
Datenleitungen angesteuert wird?

von flolix (Gast)


Lesenswert?

zu langsam...

von mhh (Gast)


Lesenswert?

Jojo S. schrieb:
> vielleicht legt sich die HD gleich wieder schlafen weil keine USB
> Datenverbindung besteht?

Dann schnarcht sie aber recht laut:

Norman Rieger schrieb:
> Wenn ich jetzt die Festplatte anschließe klackt diese nur


Ich würde bischen L mit viel C nach dem Regler probieren, damit die Last 
gleichmäßiger auf ihn wirkt.

von Mikki M. (mmerten)


Lesenswert?

Richtiges Pinout beachtet ? Ist nicht mit 78xx kompatibel!

von Norman R. (beyondx)


Lesenswert?

Hallo,

also am Handy-Akku-Pack läuft die HDD ja an und der dürfte keine 
Datenleitung haben. Am Handy-Pack läuft die Platte samt Motor an und 
geht dann nach so 15-20 Sekunden schlafen.

Was bedeutet weniger L und mehr C? Sorry ich habe gerade nur Ampere mit 
einem Fragezeichen auf dem Kopf stehen...

Beim Pinout habe ich mich brav an das Datenblatt gehalten. Habe mich 
nach dem bereits erwähnten Application-Note orientiert. Ich verwende 
lediglich einen Poti an R2 und statt der 121Ohm einen einfachen mit 120. 
Mit dem 78xxxxx habe ich keine Erfahrungen. Der hat mir eh einen zu 
hohen Voltage Drop.

Den RC Akku hatte ich nochmal aufgeladen und an ein paar Motoren 
angeschlossen um 5A zu simulieren. Das klappt. Die Festplatte will auch 
mit einem frischen Akku nicht. So langsam falle ich vom Glauben ab. Kann 
doch nicht so schwierig sein.

von Andi_73 (Gast)


Lesenswert?

Zeig mal den Aufbau deiner Schaltung.
Möglicherweise sind die Kondensatoren allesamt zu weit vom Regler IC
entfernt. Dann kommt der Regler bei so komplexer Last wie eine
Festplatte ins schwingen.

Die L (Spule) am Ausgang und dahinter ein C (Elko) sollte
die Regelung weiter beruhigen, wie mhh schon sagte.

Steht denn ein Oszi zur Verfügung ?
Sollte der Regler schwingen würde man es hiermit feststellen können.

von (prx) A. K. (prx)


Lesenswert?

Streng genommen darf ein USB Device ohne Aushandlung mit dem Host nur 
100mA ziehen. Was also macht die Platte, wenn sie auf bus powered 
konfiguriert ist, aber keinen Host vorfindet?

: Bearbeitet durch User
von mhh (Gast)


Lesenswert?

A. K. schrieb:
> Was also macht die Platte, wenn sie keinen Host vorfindet?

Das was der Hersteller möchte. Jedenfalls unter keinen Umständen sich an 
die USB-Specs halten. Das sind Träume...

von Norman R. (beyondx)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Also, dass die Hersteller sich nicht an USB-Specs handeln ist mir schon 
öfters aufgefallen. Daher hatte ich ja auch extra einen Regler genommen, 
der bis zu 5A schafft.
Da die Festplatte am Handy-Akku anläuft, dürfte es die Platte nicht vom 
DATA-Pin abhängig machen anzulaufen. Sie läuft ja an und schläft dann am 
Handy-Akku nach einigen Sekunden ein und geht in den Standby.


Ich habe ein Schaltbild mal hochgeladen. Unten ist in der Mitte der 
4700uF/6.3V/low-ESR Elko zu sehen. Davor ist noch (sieht man Ansatzweise 
in gelb) der Tantal. Ich verwende es normales 840pin Breadboard

Als Festplatte habe ich einen Motor gewählt. Das Kabel vom "Out-Pin" zur 
Platte ist ein gekürztes USB-Verlängerungskabel, woran ich die Platte 
mit einem normalen USB-(mini)-Anschluss angeschlossen habe. Das 
Anschlusskabel funktioniert am Handy-Akku samt Festplatte und ist ca. 
45cm lang.

Als Akku dient ein RC-Akku 7,2V NiMh 5A.

Davor hatte ich das Ding gelötet, habe es jetzt aber nochmal aufgebaut 
auf dem Breadboard. Die Abstände waren vorher tatsächlich größer.

Jetzt habe ich nur noch einen Spannungsabfall nach Anschluss der 
Festplatte von 0.09v, was 3mal besser ist.

Anlaufen will die Platte dennoch nicht.

Bei dem Breadboard habe ich keinen Kühlkörper auf den Regler. Ich will 
ja nur kurz sehen, ob die Platte anläuft. Ein paar Sekunden sollte er so 
belastbar sein. Nachdem ich die Platte abklemme ist der Regler lediglich 
handwarm, vielleicht sogar kälter.


PS: Ein Oszi habe ich leider nicht...

Vielleicht findet jemand doch einen Fehler.

von Helge A. (besupreme)


Lesenswert?

Eine Fehlermöglichkeit: Steckbrett und hoher Strom vertragen sich nit 
immer.

Immerhin ist deine Versorgung mit dem 6,3V-Elko wohl stabiler geworden.

von Norman R. (beyondx)


Lesenswert?

Merkwürdig finde ich es dennoch. Ich habe mal aus Spaß einen 
Mikroprozessor angeschlossen (Raspberry Pi), der an einem anderen Regler 
(aber nur 1A hergibt) funktioniert an diesen angeschlossen. Der Pi 
braucht nur 700-800mA. an der Schaltung will er auch nicht. Er fährt 
zwar hoch, aber das Power-Lämpchen flackert und er stürzt ab. Den hatte 
ich an einem Streckbett vorher laufen. Dem LM1084 habe ich jetzt noch 
einen zweiten low-ESR Kondensator gegönnt. Sind jetzt einmal der Tantal 
und zweimal 1500uF dran. Im Datenblatt steht, dass man hier beliebig 
addieren kann um den Widerstand zu verringern. Auch habe ich den LM1084 
mal ausgetauscht. Gleiches Problem.

: Bearbeitet durch User
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.