Hallo liebe Community,
Ich bin auf der Suche nach einem passenden Step-Up, DC-DC Wandler für
meinen Anwendungsfall.
Zur Verfügung stehen die 5 V eines USB Ports. Da hier bereits ein Gerät
angeschlossen ist (Stromaufnahme ca. 100 mA) besteht zwar eine
Port-Freigabe, aber nicht die volle Leistung des Ports zur Verfügung.
Die Ausgangsspannung am Wandler soll exakt 5 V betragen und auf ca. 40
mA Strombegrenzt sowie verpolsicher sein. Da am USB Port nur 5 V zu
Verfügung stehen fallen diverse Spannungsregler mit Strombegrenzung
meiner Meinung nach raus.
Bei der Masse an möglichen Komponenten und Schaltungen, die im Internet
erhältlich sind tu ich mir als Laie bei der Auswahl wirklich sehr
schwer.
Ich bin dankbar für alle mögliche Ideen, Tipps und Anregungen.
Möchtest Du selber bauen oder eine Fertiglösung?
Bei einer Fertiglösung kannst Du einen 1:1 DC/DC Wandler nehmen.
Allerdings kenne ich jetzt keinen der eine einstellbare Strombegrenzung
hat.
Eine Lösung wäre ein Stepup und daran einen LDO auf 5 Volt.
Eine Fertiglösung ist nicht zwingend notwendig.
Die beiden Ansätze sind vom Prinzip her ja gleich bzw. aufbauend.
Wird für den vorgeschlagen Ansatz nicht ein ziemlich hoher Strom am
Eingang nötig sein?
Beispiel: Step-Up(5 V zu 8 V) - Strombegrenzung - LDO (auf 5 V).
Maze M. schrieb:> Die Ausgangsspannung am Wandler soll exakt 5 V betragen und auf ca. 40> mA Strombegrenzt sowie verpolsicher sein.
Ein Spannungsausgang kann nicht verpolsicher sein. Das Verpolen passiert
erst, wenn du ein Gerät falsch daran anschließt, oder wie meinst du das?
Maze M. schrieb:> Wird für den vorgeschlagen Ansatz nicht ein ziemlich hoher Strom am> Eingang nötig sein?
Unter der Annahme dass der von der Strombegrenzung benötigte Strom
vernachlässigbar ist:
64mA halte ich jetzt erst einmal nicht für exorbitant hoch.
Wolfgang schrieb:> Maze M. schrieb:>> Die Ausgangsspannung am Wandler soll exakt 5 V betragen und auf ca. 40>> mA Strombegrenzt sowie verpolsicher sein.>> Ein Spannungsausgang kann nicht verpolsicher sein. Das Verpolen passiert> erst, wenn du ein Gerät falsch daran anschließt, oder wie meinst du das?
War in der Eile einfach falsch von mir formuliert.
Was ich eigentlich schreiben wollte war "dauerhaft Kurzschlussfest".
Mit Strombegrenzung ist die Schaltung auch dauerhaft kurzschlussfest,
sofern die entstehende Wärme abgeführt werden kann.
Das ist jetzt in diesem Fall einfach, ein Schaltwandler erwärmt sich
nicht mehr als im normalen Betrieb und die Variante mit dem LDO hat ja
nur irgendwie 1V und 40mA auszuhalten.
Verpolungsschutz durch Diode - muss man entweder in den Regelkreis mit
aufnehmen oder die Ausgangsspannung einfach 5V + Vf wählen.
"Exakt 5V" ist halt ne schwammige Formulierung. Ne Toleranz muss man
schon angeben.
THOR schrieb:> "Exakt 5V" ist halt ne schwammige Formulierung. Ne Toleranz muss man> schon angeben.
Die Toleranzen eines 7805 Sind hierfür völlig ausreichend.
Danke schonmal für eure Hilfe.
Welcher Step-Up IC könnte meinen Anforderungen gerecht werden, um eine
Fertiglösung mal außer Betracht zu lassen?
Wäre ein MAX856 beispielsweise empfehlenswert?
Wenn ich das richtig interpretiere, suchst Du eine Konstantstromquelle
mit 5V ein, knapp 5V aus, 40mA Strombegrenzung und möglichst geringem
Dropout. Stepup nützt Dir in dem Moment nicht viel.
In meinem letzten Projekt habe ich einen LDO verbaut, der das kann, aber
mir fällt gerade die Bezeichnung nicht ein und das Projekt liegt auf der
anderen Seite der Kugel.
Auf diversen I2C Platinen von Adafruit für den Arduino sind LDO drauf,
die die Spannung und den Strom begrenzen, allerdings für 3.3V. Such Dir
mal nen Schaltplan, daraus die Bezeichnung und dann schau, ob es diese
LDO auch für 5V gibt.
Timm T. schrieb:> Auf diversen I2C Platinen von Adafruit für den Arduino sind LDO drauf,> die die Spannung und den Strom begrenzen, allerdings für 3.3V. Such Dir> mal nen Schaltplan, daraus die Bezeichnung und dann schau, ob es diese> LDO auch für 5V gibt.
Vielen Dank für den Tipp, das hört sich schon mal vielversprechend an!
Dann werde ich mich mal in diese Richtung näher erkundigen.
Aus einem USB-Anschluß können sowohl mehr als auch weniger als 5V
rauskommen. Nämlich zwischen 4.40V und 5.25V. Davon ab eventuell noch
Spannungsabfall auf Kabel und Steckverbindern.
Um daraus auf 5.00V zu kommen, bräuchte man einen Wandler der sowohl
hoch als auch runter wandeln kann. Oder man wandelt höher als man
eigentlich braucht - z.B. auf 6V - und verheizt dann den Überschuß in
einem Linearregler.
Ich frage mich, warum es unbedingt 5.00V sein müssen. 4.00V könnte man
relativ problemlos mit einem Linearregler erreichen.
Axel S. schrieb:> Ich frage mich, warum es unbedingt 5.00V sein müssen.
Letztendlich soll damit ein Sensor betrieben werden. dieser liefert bei
Unterspannung (4.75 V) eine entsprechende Fehlermeldung.
Und genau das ist das Problem vor dem ich stehe :-/
Um auf Nummer Sicher zu gehen werde ich wohl nicht um einen Wandler
herum kommen.
Danke für deinen Tipp!
Ich denke mit dem MC34063 und der ausführlichen Beschreibung lässt sich
mein Vorhaben gut umsetzen.
Für mögliche Alternativen bin ich noch auch auf den WEBENCH Designer von
TI gestoßen https://webench.ti.com (werden einige wohl schon kennen).
Maze M. schrieb:> Zur Verfügung stehen die 5 V eines USB Ports.
...
am Wandler soll exakt 5 V betragen und auf ca. 40
> mA Strombegrenzt sowie verpolsicher sein.
Das musst du anders machen. Die 5 Volt hast du ja schon und auch die
kannst du auf 5 Volt halten (obwohl ich das jetzt nicht für nötig halte,
aber das ist ja erstmal deine Sache), indem du z.B. eine Zenerdiode rein
hängst.
Die Strombegrenzung kann man auf verschiedene Weisen machen. Einfachste
ist da wohl ein Widerstand.
Axel S. schrieb:> Aus einem USB-Anschluß können sowohl mehr als auch weniger als 5V> rauskommen. Nämlich zwischen 4.40V und 5.25V. Davon ab eventuell noch> Spannungsabfall auf Kabel und Steckverbindern.
Wann hast du das denn mal wirklich gemessen?
Gut, 5,1V und vielleicht auch mal 4,9V, aber 4,4V? Das habe ich noch nie
gemessen.
Dann würde ich mir einen wirklich guten USB Hub, mit eigener Versorgung
da dran hängen.
F. F. schrieb:> 5 Volt halten, indem du z.B. eine Zenerdiode rein hängst.
Ist an sich eine gute und simple Idee, zusätzlich ein MOSFET mit
Widerstand zur Begrenzung um den Spannungsabfall gering zu halten!
F. F. schrieb:> Gut, 5,1V und vielleicht auch mal 4,9V
Ja aber wirklich darauf verlassen kann man sich eben nicht. In der Spec
steht nun mal was anderes, ist ja auch ein universal Bus.
Hm, ich würde dann doch eher zur sicheren Methode mit Step up tendieren.
F. F. schrieb:> Wann hast du das denn mal wirklich gemessen?> Gut, 5,1V und vielleicht auch mal 4,9V, aber 4,4V? Das habe ich noch nie> gemessen.
Das hat nichts mit "messen" zu tun, das steht in der USB-Spezifikation.
> Universal Serial Bus Specification, Revision 2.0> 7.2.2 Voltage Drop Budget> ...> - The voltage supplied by low-powered hubs is 4.4V to 5.25V.> - The maximum voltage drop (for detachable cables) between the A-series plug> and B-series plug on VBUS is 125mV (VBUSD).> - The maximum voltage drop for all cables between on GND is 125mV (VGNDD).> ...> - All hubs and functions must be able to provide configuration information with> as little as 4.40V at the connector end of their upstream cables. Only> low-power functions need to be operational with this minimum voltage.> - Functions drawing more than one unit load must operate with a 4.75V minimum> input voltage at the connector end of their upstream cables.
Eine "unit load" entspricht 100mA.
Da der TO eine Portfreigabe hat entspricht seine Anwendung einer
"high-power" Anwendung. Demnach sollte die Schaltung so ausgelegt
werden, dass sie auch noch mit 4.75V funktioniert, da nur diese Spannung
(von USB-Spec-konformen Geräten) auch mindestens für
High-Power-Anwendungen geliefert wird.
F. F. schrieb:> Wenn es so drauf ankommt und sogar grundsätzlich nimmt man für den/die> Sensoren eine eigene Stromversorgung.
Du willst ein separates Netzgerät statt einem Buck/Boost fähigen
Wandler?
F. F. schrieb:> Axel S. schrieb:>> Aus einem USB-Anschluß können sowohl mehr als auch weniger als 5V>> rauskommen. Nämlich zwischen 4.40V und 5.25V. Davon ab eventuell noch>> Spannungsabfall auf Kabel und Steckverbindern.>> Wann hast du das denn mal wirklich gemessen?> Gut, 5,1V und vielleicht auch mal 4,9V, aber 4,4V? Das habe ich noch nie> gemessen.>> Dann würde ich mir einen wirklich guten USB Hub, mit eigener Versorgung> da dran hängen.
Am Ende eines langes USB Kabels, das an einem passiven USB Hub hängt,
dürfen 0,5V Spannungsabfall sein laut Spec. Das sind dann 4,5V.
Aber ein passiver Hub liefert auch nur noch mit viel Glück 40mA, daher
trifft das hier nicht zu.
Du musst schon alles lesen, dann verstehst du sicher meine Haltung dazu.
Und zwar alles was ich schrieb.
Wenn ich Angst um die Specs hätte, würde ich das mal ne Weile testen.
Ich bin der Meinung, dass der Sensor ohne größere Maßnahmen
funktioniert. Wie ich schon vorher schrieb, es gibt sehr gute Hubs, mit
eigener Spannung, die sicher nicht zur Unterspannung neigen.
Da sich der TO ja sowieso was bauen muss, kann er gleich eine
vernünftige Stromversorgung bauen.
Ob das mit nem Buck/Boost in diesem Bereich so sauber klappt, weiß man
(ich jedenfalls nicht) auch nicht so genau. Dazu muss er ja auch noch
den Strom im Auge behalten.
Da kann er vielleicht sogar eine fertige Stromversorgung vom
Sensorhersteller bekommen und braucht nichts selber zu bauen.
F. F. schrieb:> Du musst schon alles lesen, dann verstehst du sicher meine Haltung dazu.
Err... Nein!
> Wenn ich Angst um die Specs hätte, würde ich das mal ne Weile testen.
Wirklich? Tests über eine längere Zeit / eine breitere Hardware-Basis
sind aussagekräftiger/verläßlicher als Spezifikationen? Tell more!
> ... es gibt sehr gute Hubs, mit> eigener Spannung, die sicher nicht zur Unterspannung neigen.
Und was genau(!) läßt dich jetzt glauben, ein USB-Hub wäre überhaupt
involviert?
> Da sich der TO ja sowieso was bauen muss, kann er gleich eine> vernünftige Stromversorgung bauen.
Na klar. Warum nimmt er nicht gleich ein USB-Netzteil mit 5.6V
Nennspannung? Das ließe sich auch unter widrigen Umständen rein passiv
auf 5.0V runter stabilisieren.
> Ob das mit nem Buck/Boost in diesem Bereich so sauber klappt, weiß man> (ich jedenfalls nicht) auch nicht so genau. Dazu muss er ja auch noch> den Strom im Auge behalten.
Die genannten 40mA erscheinen mir jetzt nicht als sonderlich exotisch.
Die 5.00V schon eher. Jeder, der schon mal Kontakt mit USB hatte, weiß
daß 5.0V Versorgungsspannung im wesentlichen ein frommer Wunsch sind.
Axel S. schrieb:> Die 5.00V schon eher. Jeder, der schon mal Kontakt mit USB hatte, weiß> daß 5.0V Versorgungsspannung im wesentlichen ein frommer Wunsch sind.
Na dann sind wir uns ja im wesentlichem Punkt einig.
Der TO schrieb ja, dass er Sorge um die Stabilität der 5V hätte und dass
sein Sensor nur ein enges Fenster hat.
Den Hub erwähnte ich, weil ich schon mal so einen hatte, der zugegeben
nicht permanent und ausgiebig von mir getestet wurde, aber in mehreren
Messungen sehr genau 5V lieferte.
Nur, wenn ich es schon so genau will/brauche und eh schon was bauen
muss, dann doch komplett und mit einer gescheiten Stromversorgung.
Das wollte ich damit ausdrücken.
Wenn ich das schon an einen Computer hänge, dann kann ich doch gleich
von der 12V Schiene abgreifen.
Ich wuerde einfach einen fertigen DC/DC-Konverter (z.B. von Recom)
nehmen.
Als besonderes Goodie sind die am Ausgang sogar potentialfrei.
Und ein kleiner 5V/5V/0.1A kostet nicht die Welt.
Sensoren können wirklich probleme machen, daher würde ich auch
einen StepUp (5,3V) Wandler mitn LDO (auf 5.0V) nehmen.
Bei 40mA hast du mitn Strom keine Probleme aber mit der Spannung.
Schlecht umgesetzte StepUp Wandler erzeugen einen
nicht zu unterschätzenden Ripple Voltage, welche
deinen Sensor auch beeinflussen könnten.
Der Strom ist unkritisch, das sieht wohl jeder so. Aber aus den 5V von
einem USB Anschluss am Computer 5V stabil machen zu wollen, um einen
Sensor zu betreiben ...
F. F. schrieb:> Bin gerade, bei der Suche nach was anderem, hier drüber gestolpert:http://www.reichelt.de/Wandler-bis-1-W/TMA-0505S/3...
Top, vielen Dank.
Ich denke jetzt sind schon einige Ansätze dabei, die mir sehr
weiterhelfen.
Jetzt werde ich einfach mal die ein oder andere Lösung testen.
Probieren geht ja bekanntlich über Studieren.
F. F. schrieb:> Das müsste deine Wünsche erfüllen.
Häh? Das Ding ist wie so ziemlich alle dieser kleinen DcDc Wandler
ungeregelt. Ich hab zwar letztens auch einen Recom gehabt, der mir aus
4.5V ein glatte 5V aus gemacht hat, aber da würde ich nicht meinen
Lötkolben für verwetten, dass das nicht nur Zufall war. Hat mich in dem
Fall nicht gestört.
Wenn dann musst Du einen Traco mit erweitertem Eingangsbereich nehmen,
als 3..6V auf 5V, die sind dann geregelt. Gibt es aber erst ab höheren
Leistungsklassen, und da könnte der Ankaufstrom schon wieder den Usb
Port überfordern.
F. F. schrieb:> Die Daten sagten das aber aus.
Nee, die Daten in meinem Datenblatt sagen, dass der Ausgang mit 1.2% pro
1% Änderung dem Eingang folgt, also bei 0.5V Eingangsschwankung eher
0.6V am Ausgang abhaut. Und dass über den Lastbereich der Ausgang 10%
schwankt. Geregelt ist was anderes.
Üblicherweise bringen die Dinger etwas höhere Ausgangsspannung, um unter
Last noch den Nennwert zu erreichen.
Man könnte natürlich einen 5V auf 9V Wandler nehmen und dann mit einem
78L05 wieder runterstabilisieren.
Timm T. schrieb:> ass der Ausgang mit 1.2% pro> 1% Änderung dem Eingang folgt,
Ups, da muss man dann doch tiefer ins Datenblatt schauen. Habe das
gerade gelesen.
F. F. schrieb:> Das müsste deine Wünsche erfüllen.
Sicher?
Bei Aussagen wie "Short circuit protection limited 1 sec. max." sehe ich
das Lastenheft nicht so ganz erfüllt.
Maze M. schrieb:> Was ich eigentlich schreiben wollte war "dauerhaft Kurzschlussfest".
