Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsregelung-/Begrezung 5V.5,5V


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 Daniel B. (daniel_3d)


Lesenswert?

Guten Abend geschätzte Forengemeinde,

ich möchte eine kleine Schaltung mit ATtiny84A über das BEC von 
Modellbaureglern betreiben.
Je nach Modell liefert das BEC eine Spannung von 5V bis 8,4V.
Die max. Stromaufnahme meiner Schaltung ist auf jeden Fall weniger als 
100mA es können aber auch nur 20mA sein.
Auf jeden Fall schwankt die Stromaufnahme um ca. 15mA durch blinken von 
LEDs.
Wünschenswert wäre eine Spannung am ATtiny von 5V...5,5V. Realistisch 
muss ich aber wohl einen Spannungsverlust durch Begrenzung/Regelung 
hinnehmen. Dann sollte am Tiny aber eine Spannung von min. 4,3V 
ankommen.
Das Ganze soll auf einer Platine mit SMD-Bauteilen so klein wie möglich 
und mit möglichst wenig Bauteilen realisiert werden.
Eine zuverlässige Funktion ist wichtig.

Zusammengefasst:
Versorgungsspannung: 5V...8,4V
Spannung nach Begrenzung/Regelung: >=4,3V (optimal 5V)
Stromaufnahme: <100mA aber Schwankungen von ca. 15mA
so wenig wie möglich SMD-Bauteile und wenig Platz und trotzdem 
zuverlässig:-)

Wunsch:
Gesucht wird also eine Spannungsbegrenzung-/Regelung die bis ca. 
5V...5,5V die Versorgungsspannung verlustfrei durchlässt, und bei mehr 
als 5,5V die Spannung
begrenzt.

Wenn ich jedoch die Realität betrachte fallen mir folgende Lösungen ein:

1: Ich bin mir nicht sicher, aber ich denke, eine Z-Diode fällt aufgrund 
der schwankenden Stromaufnahme aus?

2: LDO-Regler MCP1703 5V
Der MCP1703 5V wäre mir aufgrund des SOT-89-Gehäuse und nur zwei 
zusätzlichen Kerkos sympathisch.
Das Problem ist, ich weiß nicht wie er sich verhält, wenn ich nur eine 
Versorgungsspannung von 5V habe. Steuert er einfach, abzüglich der 
Dropout-Spannung durch, oder macht er irgendwas blödes (z.B. schwingen 
oder abschalten)?

3: LDO-Regler LF33 / LF50 und die Spannung generell auf 4,7V regeln.
Diesen Regler gibt es laut Datenblatt-Überschrift auch mit einer
Ausgangsspannung von 4,7V. Mit einer Dropout-Spannung von 0,2V bei 200mA 
Last wäre das einen Versuch wert.
Was diesen Regler weniger sympathisch macht ist das relativ große 
DPAK-Gehäuse und das ich im Datenblatt die 4,7V-Version nirgends finden 
kann.
Ansonsten wäre es zwar nicht perfekt, aber zumindest ein Kompromiss den 
ich testen würde.

4: Einen 5V-Spannungsregler verbauen aber mit einem Jumper umgehen
Ist ein BEC angeschlossen mit max. 5,5V wird der Spannungsregler 
umgangen und wenn die BEC-Spannung über 5,5V liegt, dann muss der 
Benutzer einen Jumper umstecken und die Spannungsversorgung läuft über 
den Regler.
Ist mir aber ganz unsympathisch, da Fehlbedienungen vorprogrammiert 
sind.
Und wenn jemand einen anderen Regler mit höherer BEC-Spannung ansteckt 
und nicht auch den Jumper umsteckt, dann brutzelt mir die Schaltung 
weg:-(


Was meint ihr?

Ich bin offen zu Kommentaren zu meinen Vorschlägen oder zu einer 
komplett anderen Lösung.

Vielen Dank schon mal im Voraus,

Daniel

von Manfred (Gast)


Lesenswert?

Daniel B. schrieb:
> ich möchte eine kleine Schaltung mit ATtiny84A
> über das BEC von Modellbaureglern betreiben.
Verwende bevorzugt Abkürzungen, die Niemand versteht.

> Je nach Modell liefert das BEC eine Spannung von 5V bis 8,4V.

Dein µC spielt auch mit 3,3V, da bliebe ein MCP1702 oder 1703 im 
spezifizierten Arbeitsbereich.

> LDO-Regler LF33 / LF50
LF33 sollte doch der Micrel 5205-33 sein, wie er auf dem Arduino ProMini 
mit AT328 @ 8MHz drauf ist. Der würde in Deinem Spannungsbereich ohne 
Umbau funktionieren - gibt's beim Chinesen um 1,50€ zu kaufen.

von Ralf (Gast)


Lesenswert?

Ein MIC29150 hat einen Spannungsabfall von nur 200mV.

Mindeststromabnahme: 5mA
Bei Strömen über 100mA steigt der Spannungsabfall bis auf 1V an.

von Daniel B. (daniel_3d)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo,

@Manfred
Tut mir leid, ich wollte niemand verwirren.
Ein BEC ist im Endeffekt nichts anderes als ein Spannungsregler der im 
Modellbau-Motorcontroller integriert ist.
Früher (vor BEC) brauchte man einen "dicken" hochstromfähigen Akku für 
den Antriebsmotor und einen zweiten, kleinen separaten Akku nur für den 
Empfänger und die Servos (meist 4 Zellen NiMh).
Dann haben die Hersteller das "BEC" eingeführt und man braucht nur noch 
einen "dicken" Antriebs-Akku. Empfänger und Servos werden dann aus dem 
Antriebsakku über den Spannungsregler (BEC) versorgt. BEC bedeutet: 
Batterie Elimination Circuit

Meinem ATtiny würde sogar einen Spannung von 1,8V reichen, aber der 
angschlossenen Perepherie nicht :-(
Deswegen habe ich die Minimalspannung auf >4,3V eingegrenzt und möchte 
so nah wie möglich an die 5V...5,5V ran.

Der LFxx ist laut Datenblatt von ST. Ich häng es mal an.



@Ralf
Danke, kannte ich noch nicht. Ich schau ihn mir an.



Die Krux an der Geschichte ist, dass ich eben so nah wie möglich an den 
5V bleiben will, die leider auch eine mögliche Eingangsspannung ist.
Hat jemand Erfahrung mit einem 5V-Regler an 5V Versorgungsspannung?


Aber Danke, ich schau´ mir eure Vorschläge an.

: Bearbeitet durch User
von Anja (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

ein LT1763 verhält sich recht gutmütig im drop-out Betrieb.
(bis ca 200uA erhöhte Ruhestromaufnahme).

Bei 100mA ca 0.2V Verlust.

Gruß Anja

von Christian M. (Gast)


Lesenswert?

Daniel B. schrieb:
> liefert das BEC eine Spannung von 5V bis 8,4V

Meinst Du an den Servoausgängen? Ist da nicht immer 5V? Schwankt die 
Spannung im Betrieb? Ich komme nicht recht draus...

Gruss Chregu

von Klaus (Gast)


Lesenswert?

Daniel B. schrieb:
> Ein BEC ist im Endeffekt nichts anderes als ein Spannungsregler der im
> Modellbau-Motorcontroller integriert ist.

Wenn der Spannungsregler nicht die 5V für z.B. den Empfänger oder die 
Servos liefert ist er kaputt, verdient den Namen Regler nicht. Statt 
einen funktionierenden Regler einem nicht funktionierenden 
nachzuschalten sollte man ihn einfach in Ordnung bringen.

Sollte das nicht gehen, schaltet man einfach einen Schaltregler, den der 
freundliche Chinamann für kleines Geld liefert, direkt an den Fahrakku 
und baut damit einen funktionierenden BEC. Der könnte dann natürlich 
auch 3,3V liefern.

MfG Klaus

von Waldemar Z. (waldemar_z)


Lesenswert?

Wie wärs mit einem 1117-5.0?
Den gibt es z.B. im SOT-223-Gehäuse.

von Daniel B. (daniel_3d)


Lesenswert?

Guten Morgen,

@Anja
Vielen Dank für die Info. Kommt auf meine Liste.

@Christian und Klaus
Nein, es sind nicht immer 5V, und da ist auch nix kaputt.

Der Hintergrund ist folgender:
Vor vielen Jahren war die nominelle Versorgungsspannung für Empfänger 
und Servos 4,8V, bei manchen Modellen auch 6V.
Es wurde ein separater Akku zu deren Versorgung mit 4 NiMH-Zellen 
(manchmal auch 5 NiMH-Zellen) verbaut.

Jedoch arbeiten moderne Modellbau-Empfänger von 2,5V bis 8,4V. Und es 
gibt immer mehr sogenannte "HV-Servos", wobei HV für HighVoltage steht. 
Diese Servos vertragen auch bis 8,4V.
Somit können diese Teile direkt an einem 2-zelligen LiPo-Akku betrieben 
werden.

Deshalb liefern heutige BECs Spannungen zwischen 5V und 8,4V. Manchmal 
ist diese Spannung einstellbar, aber eben nicht immer.

Da meine Schaltung an allen gängigen Motorreglern mit BEC funktionieren 
soll, bringt mir auch ein zusätzlicher Regler vom Chinamann nichts.

Das mein Problem mit vielen Bauteilen und externen Reglern zu lösen wäre 
ist mir klar. Da ich darauf aber soweit wie möglich verzichten möchte, 
habe ich die Frage hier im Forum gestellt.

Fakt ist eine Versorgungsspannung zwischen 5V und 8,4V.
Und ich möchte meine Schaltung möglichst nah an den 5V betreiben.

Ich hoffe das Thema BEC ist somit geklärt.?


Vielen Dank,

Daniel

: Bearbeitet durch User
von THOR (Gast)


Lesenswert?

Ebay-Artikel Nr. 131637684494

Abwärtswandler, lässt bei Vin < Vout den Strom ungehindert durch.

FET und Spule haben natürlich noch ohmsche Verluste, aber da reden wir 
über rund 500mOhm.

von Daniel B. (daniel_3d)


Lesenswert?

@Waldemar
Danke, den hab´ ich mir schon mal angeschaut.


@THOR
Das wollte ich ja eigentlich vermeiden. Dein Regler allein ist schon 
größer als meine ganze Schaltung.





Das es diverse LDO-Regler gibt ist mir bekannt. Mich interessiert ob 
diese zuverlässig arbeiten, wenn Vin = Vout ?


Gibt es außer LDO-Reglern keine Möglichkeit die Spannung zu begrenzen?
Irgend ein Varistor, oder sonstige Bauteile die ich noch nicht kenne?

von Anja (Gast)


Lesenswert?

Daniel B. schrieb:
> Gibt es außer LDO-Reglern keine Möglichkeit die Spannung zu begrenzen?
> Irgend ein Varistor, oder sonstige Bauteile die ich noch nicht kenne?

Bei Deinen hohen Anforderungen (minimaler Drop out): fast keine.

Außer LDO´s gibt es noch "Voltage Tracker" (z.B. TLE4250 - TLE4254)
Allerdings brauchst Du dann eine 5V Referenzspannung für 5V Output.

THOR schrieb:
> Abwärtswandler, lässt bei Vin < Vout den Strom ungehindert durch.
>
> FET und Spule haben natürlich noch ohmsche Verluste, aber da reden wir
> über rund 500mOhm.

und du glaubst also daß Daniel sich dann über die verringerte Reichweite 
der Fernsteuerung freut, wenn ein Schaltregler den Empfang 
beeinträchtigt.



Der LT1763 hat auch noch einen Verpolschutz ohne zusätzlichen 
Spannungsabfall. Außerdem einen Rückspeiseschutz, kann also am Ausgang 
beliebig parallel geschaltet werden.

Wenns billig werden soll gibts auch noch den LP2950 / LP2951 mit etwas 
mehr Spannungsverlust.

Gruß Anja

von Klaus (Gast)


Lesenswert?

Daniel B. schrieb:
> Das mein Problem mit vielen Bauteilen und externen Reglern zu lösen wäre
> ist mir klar. Da ich darauf aber soweit wie möglich verzichten möchte,
> habe ich die Frage hier im Forum gestellt.

Das ist doch Quatsch. Einen Regler an deinen Akku zu hängen, der aus 
einer wesentlich höheren Spannung 5V macht ist viel einfacher, als aus 
8,4 bis 5V 5V zu machen. Das siehst du an den Vorschlägen hier. Knick 
einfach den eingebauten BEC und nimm einen fertigen Reglerbaustein für 
5V. Das ist das einfachste. Das, was dir da als BEC angedeht wird, ist 
auch nichts anderes. Du kannst dir nur, wie du sagtst, die Spannung 
nicht aussuchen.

Ebay-Artikel Nr. 232272809465

Ebay, amazon oder Aliexpress sind voll von dem Zeug

MfG Klaus

von Daniel B. (daniel_3d)


Lesenswert?

Hallo,

@Anja
Super, du bist mir eine sehr große Hilfe.
Die "Voltage Tracker" sind ja interessante Teile. Ich hab´gerade ein 
paar Datenblätter überflogen.

Sehe ich das richtig, dass ich z.B. mit einer 5,6V Z-Diode die 
Referenzspannung für den Tracker erzeugen könnte.
Wenn ich dann die Versorgungsspannung hochfahre "leitet der Tracker die 
Spannung durch", natürlich abzüglich der Dropout-Spannung, und wenn die 
5,6V erreicht sind begrenzt er die Spannung. UND das Teil ist auch noch 
spezifiziert für den Bereich unterhalb von meinen 5,6V?
Wenn das stimmt, dann wäre fast genau das, was ich suche.


Den LT1763 hole ich bestimmt auch zum testen.




@Klaus
Ich gebe dir in allen Punkten recht, wenn es nur eine Bastelei für mich 
wäre.

Aber es muss klein, leicht und natürlich kostengünstig werden.
Momentan hat meine Platine 32x26mm.
Und es soll auch der Elektronik-Unkundige einfach nur die ihm, aus dem 
Modellbau bekannten, Stecker nehmen müssen und an meine Schaltung 
anstöpseln.
Er soll sich nicht rumärgern mit zusätzlichen Spannungsreglern die er 
irgendwie an den Hauptakku anschließen muss und dann evtl. noch die 
Massen verbinden.
Er soll sich nicht rumärgern mit dem Einstellen (wenn sie denn 
einstellbar ist) der richtigen BEC-Spannung.
Er soll diesen einen, ihm bekannten Stecker nehmen, bei meiner Platine 
anstecken und glücklich sein.

Du verstehst sicherlich warum ich jetzt (hoffentlich) einmalig diesen 
Aufwand betreibe um danach (hoffentlich) eine bedienerfreundliche 
"idiotensichere" Schaltung zu haben.



Es müssen auch nicht unbedingt 5V rauskommen, wenn ich nur 5V 
reinstecke. Der Dropout sollte so gering wie möglich sein, das ist schon 
richtig.
Worum es mir aber vielmehr geht ist das Verhalten / die Zuverlässigkeit 
wenn ich einen 5V Regler einsetzte und nur 5V Eingangsspannung habe.



So langsam kommen ein paar Möglichkeiten zusammen die ich testen werde.
Vielen Dank für eure Hilfe.

: Bearbeitet durch User
von Klaus (Gast)


Lesenswert?

Daniel B. schrieb:
> Du verstehst sicherlich warum ich jetzt (hoffentlich) einmalig diesen
> Aufwand betreibe um danach (hoffentlich) eine bedienerfreundliche
> "idiotensichere" Schaltung zu haben.

Nein, ich verstehe es nicht. Du hast dir die Reglerbausteine, die ich da 
verlinkt habe oder andere änliche offensichtlich nicht angesehen. Sie 
erfordern nicht mehr Anschlüsse, als dein Aufbau: einmal IN, einmal 
Masse und einmal OUT. Und sie sind damit genauso bedienerfreundlich wie 
dein Aufbau: der benötigt einmal IN, einmal Masse und einmal Out. 
Zusätzlich sind sie auch noch idiotensicher, sie liefern nicht je nach 
Last irgendwas in der Nähe von 5V bei 5V Input sondern einfach immer 5V. 
Dafür kochen sie auch nicht bei 8,4V und großer Last. Und das der 
Anwender die 5V nicht einstellt, sondern daß du das vorher erledigt 
hast, hab ich schon mal angenommen. Und zu guter Letzt, sie sind viel 
billiger als du das jemals hinbekommen wirst, selbst wenn man die Kosten 
deiner Entwicklung nicht berücksichtigt.

Aber, ist halt dein Ding

MfG Klaus

von Toxic (Gast)


Lesenswert?

Klaus schrieb:
> Nein, ich verstehe es nicht. Du hast dir die Reglerbausteine, die ich da
> verlinkt habe oder andere änliche offensichtlich nicht angesehen.

1. Wie @Anja schon erwaehnt hatte:Schaltregler koennen einem im 
RC-Modellbau ganz schoen in die Suppe spuecken.

2. Der TO hat bestimmte Vorstellungen was den Platzbedarf angeht.

3. Der erste Link fuehrt zu einem dieser tausenden Chinaschaltreglern 
die alles andere als idiotensicher sind,da sie oftmals gefakte ICs 
verwenden.
Mir sind schon 2 von denen hops gegangen,weil sie meine obligatorischen 
Kurzschlusstests nicht bestanden hatten.Bei einem weiteren 
Reglerbaustein sank die Ausgangsspannung von 5V auf 4.6V bei einer 
laecherlichen Last von 1A - direkt an den Klemmen gemessen.Was'n 
Scheiss....

=====
Grundsaetzlich bin ich nicht gegen Chinaprodukte - manches ist sogar 
recht gut aber man ist gut beraten, bevor man eine Massenbestellung 
aufgibt,die Ware vorab zu testen.

von Daniel B. (daniel_3d)


Lesenswert?

Hallo Klaus,

ich habe mir deine Vorschläge natürlich angeschaut und ich kenne sie und 
nutze sie auch schon für diverse Basteleien.
Bitte versteh´ mich nicht falsch, ich will nicht als undankbarer 
Opportunist rüberkommen, der sich von seiner vorgefertigten Meinung 
sowieso nicht abbringen lässt.
Ich bin dankbar für Deine Vorschläge und vielleicht läuft es auch genau 
auf sowas raus.
Nur momentan habe ich so ein Wunschbild im Kopf und da passt eben so 
eine separate Schaltregler-Platine die größer ist als meine ganze 
Schaltung und die ich quasi als 2. Stockwerk auf meine Platine 
draufsetzen müsste, nicht so recht dazu.

Lass mich kurz erklären wieso:
--Ich brauche max. 100mA und keine 3A (ich weiß, die gibt´s auch 
kleiner)

--Schaltregler produzieren mehr Störungen, die machen mir vielleicht 
nichts, aber wenn ich sie vermeiden kann...

--Ich habe eine Spannungsdifferenz von max. 3,4V mal max. 100mA, --> 
mein Bauchgefühl sagt mir da irgendwie, dass die Vorteile eines LDOs 
überwiegen

--Ich habe eine zweite Platine, die ich irgendwie mit meiner verheiraten 
muss.
Da ich kein Gehäuse vorgesehen habe ist so eine Doppeldecker-Platine
wahrscheinlich nicht der ästhetische Oberbringer, ob meine Augäpfel
bei diesem Anblick Freudensprünge machen wage ich zu bezweifeln.

--Kosten: Ich mach´ aus meiner Platine von 32x26mm --> 32x30mm, darauf 
dann noch zwei SMD-Kerkos, evtl. Z-Diode und LDO im SOT-223 oder 
vergleichbar, das alles automatisch bestückt. Kommt hoffentlich 
günstiger?.?

--Evtl. noch bei jeder Platine Spannung einstellen, woran dann ja auch 
der Endbenutzer rumdrehen kann; ich weiß nicht so recht.

--Ich versuche lokale Teile, Ressourcen und Dienstleistungen zu nutzen, 
ist so ein moralischer Tick von mir.
Gut, ich weiß auch, dass es mit einem deutschen ATtiny schwierig wird, 
aber so ein Alibaba-Teil passt da nicht so recht ins Konzept.

--Dazu kommen @Toxics Erfahrungen.


...nur um ein paar Gründe zu nennen.
Aber wie gesagt, sollten alle meine Versuche fehlschlagen, dann läuft´s 
vielleicht darauf raus und meine Augäpfel müssen zusehen wo sie 
bleiben:-)

Aber du verstehst jetzt mit Sicherheit, dass die separate 
Schaltregler-Lösung nicht meine 1. Wahl ist.


Schönen Abend noch.

: Bearbeitet durch User
von olaf (Gast)


Lesenswert?

Ich wuerde dir empfehlen einen LowDrop-Regler fuer 5V zu verwenden
und auszuprobieren wie er mit 5V am Eingang klar kommt. Deine
Befuerchtungen sind nicht ganz unberechtigt, haengen aber vom
Einzelexemplar ab. Also drei verschiedene Typen kaufen und messen.
Ich habe diesbezueglich gute Erfahrungen mit LP2985 gemacht.
Natuerlich musst du bei den kleinen Gehaeuse die Verlustleistung
genau beachten!
Es gibt auch einstellbare LowDropregler, denkbar waere es aber 
vielleicht
auch einen 3.3V Typen zu verwenden und dessen Masseleitung mit 1-2Dioden 
etwas nach oben zu verlegen. Achte darauf deine Schaltung einmal mit 
Foen und Kaeltespray zu misshandeln und beobachte dabei die 
Ausgangsspannung. .-)

Olaf

von Michael X. (Firma: vyuxc) (der-michl)


Lesenswert?

Low-drop ist sicher am einfachsten zu realisieren. Was auch gehen würde 
ist ein Step-down mit 100% dutycycle. Der würde schlicht den highsidefet 
bei 5V statisch einschalten. Das ist bei den Dingern ein erlaubter 
Betriebszustand.

von Anja (Gast)


Lesenswert?

Daniel B. schrieb:
> Sehe ich das richtig, dass ich z.B. mit einer 5,6V Z-Diode die
> Referenzspannung für den Tracker erzeugen könnte.

Hallo,

auf die Idee bin ich gar nicht gekommen.
(Ein LDO hat eine interne Referenzspannung und spart so 2-3 Bauteile).

Sollte aber prinzipiell gehen. Ein Voltage Tracker ist quasi ein LDO 
ohne Referenzspannung.
Du brauchst natürlich noch einen Widerstand für die Z-Diode.
Außerdem noch 3 Abblockkondensatoren für Eingang, Ausgang und 
Referenzspannung.

Gruß Anja

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.