Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 3.3V Spannungsversorgung


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von Michael W. (neuer_nutzer)


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Guten Morgen zusammen!

Ich benötige eine 3.3V Spannungsversorgung für einen ATMega µC, bis zu 
acht Schieberegister 74HC595 und ‘597 (jeweils 4) und einen UART <-> LAN 
Wandler (ca. 100mA Verbrauch). Ich habe ein paar generelle Fragen und 
bin auf der Suche nach einem geeigneten Spannungsregler.

Zur Situation:
Die Eingangsspannung ist ca. 5V und kommt von einem recht weit 
entfernten Netzteil. Das Netzteil versorgt (momentan) auch noch Relais 
und Stromstoßschalter. Der ATMega bringt auf seiner Platine bereits 
einen Spannungsregler für sich mit (einen XC6206, bis 200mA).

Fragen:
- Nutze ich besser einen Spannungsregler für die gesamte Schaltung und 
umgehe den vom ATMega? Oder ergänze ich besser einen, der den Rest 
versorgt?
- Was ist eine vernünftige Annahme für den Strom? Die maximalen 
zulässigen Stromwerte für die einzelnen ICs? 200mA ATMega + 8 * 70mA 
‘59x + 100mA LAN ergibt 860mA. Da ich nicht alles (gleichzeitig) maximal 
auslaste nehme ich an, dass 800mA reichen. Oder bauche ich relevante 
Reserve für PullUps und sonstiges Hühnerfutter?
- Was ist bei der Beschaltung zu beachten. Natürlich Kondensatoren an 
Ein- und Ausgang entsprechend dem Datenblatt. Braucht es eine Zener 
Diode vorweg? Oder noch einen Stützkondensator am Eingang?
- Welcher Regler ist gut? Als Anforderungen soll er können, was er muss 
(Strom/Spannung), preiswert und verfügbar sein und möglichst wenig Strom 
unnötig verheizen. Es gibt einfach zu viele :-/

Ich habe schon einiges gelesen was Google und die Suche im Forum 
ausspucken. Die Vielfalt der Möglichkeiten erschlägt mich und da man oft 
liest „hängt ganz von der Situation ab“ wollte ich nachfragen, bevor ich 
noch etliche Stunden Dinge lese, die nur noch mehr Fragen aufwerfen. 
Vielleicht kann mir von euch jemand mit deutlich weniger Aufwand zu 
einem guten Ergebnis verhelfen :)

In diesem Sinne herzlichen Dank im Voraus für eure Bemühungen und eure 
Unterstützung!

Viele Grüße,
Michael

PS: Was ist der Unterschied zwischen den Spannungsreglern LD1117 und 
LM1117. Bin über die Dinger bei meiner bisherigen Suche gestolpert und 
der Unterschied war mir nicht wirklich ersichtlich :(

: Verschoben durch Moderator
von Thomas (Gast)


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Ich verwendwe gerne den Traco  TSR 1-2433
LG

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Du solltest nicht mit dem max. zul. Strom der Bauteile rechnen, sondern 
mit dem, was worst case tatsächlich auftreten kann.
Einfaches Beispiel: LED-Matrix mit 4x4 LEDs mit je 20mA. Da max. 4 LEDs 
gleichzeitig in Betrieb sind, genügt es für die LEDs 80mA zu 
veranschlagen und nicht 320mA.
LM317 ist für 5V->3,3V nicht einsetzbar, Stichwort dropout voltage. Der 
braucht 3V mehr am Eingang als die eingestellte Ausgangsspannung. Der 
LD1117 würde passen.

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


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Michael W. schrieb:

> - Nutze ich besser einen Spannungsregler für die gesamte Schaltung und
> umgehe den vom ATMega? Oder ergänze ich besser einen, der den Rest
> versorgt?

Nur einen Spannungsregler. Dann stimmen die Spannungen an allen IC 
überein und es kann auch nicht passieren, daß ein Teil der Schaltung 
noch Spannung hat und ein anderer nicht.

> - Was ist eine vernünftige Annahme für den Strom? Die maximalen
> zulässigen Stromwerte für die einzelnen ICs?

Nein. Das ergibt eine Obergrenze für den Strom. Der normale Strom wird 
(sollte auch) weit darunter liegen.

Die IC selber verbrauchen wenig bis gar keinen Strom. Der ATMega braucht 
je nach Taktfrequenz ein paar mA. Die 74HC Steine brauchen sogar nur 
wenige µA (also praktisch nichts). Allerdings wirst du ja auch irgend 
etwas an die Ausgänge der Schieberegister anschließen wollen. Und das 
braucht Strom. Also einfach alles addieren und noch ein paar % zur 
Sicherheit draufschlagen.

von Maxim B. (max182)


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Michael W. schrieb:

> Die Eingangsspannung ist ca. 5V und kommt von einem recht weit
> entfernten Netzteil. Das Netzteil versorgt (momentan) auch noch Relais
> und Stromstoßschalter. Der ATMega bringt auf seiner Platine bereits
> einen Spannungsregler für sich mit (einen XC6206, bis 200mA).
>
> Fragen:
> - Nutze ich besser einen Spannungsregler für die gesamte Schaltung und
> umgehe den vom ATMega? Oder ergänze ich besser einen, der den Rest
> versorgt?

Hallo,
ich habe mit "recht weit entfernten Netzteil 5V" keine guten Erfahrungen 
gemacht. Ich könnte meine gewöhnliche Variante empfehlen:

Ganze Schema wird von Netzteil ca. 12 V eingespeist. Auf der Platine 
stehen mehrere IC für Stromversorgung. Für Wenigverbraucher alte sichere 
78xx, für etwa mehr als ein Dutzend mA habe ich sehr gute Erfahrung mit 
solchen Modulen gemacht:
https://www.reichelt.de/Wandler-groesser-1-W/OKI3315W36HC/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=140734&GROUPID=7249&artnr=OKI3315W36HC&SEARCH=OKI-78
https://www.reichelt.de/Wandler-groesser-1-W/OKI515W36HC/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=140736&GROUPID=7249&artnr=OKI515W36HC&SEARCH=OKI-78

Notfalls helfen auch freundliche Bastler aus China:

Ebay-Artikel Nr. 181974795109
Ebay-Artikel Nr. 232039421076

Mit XL6009 habe ich sehr gute Erfahrungen gemacht, auch ohne Modulen, 
ich habe 100 IC. aus China gekauft. Zusammen mit PIS4728-Drosseln von 
Reichelt machen sie wirklich Wunder...

Alles in der Nähe von Verbraucher. Und mit Keramik nicht sparen!

Vorteil hier:
1. Störungen von langen Speisungen von Netzteil werden eliminiert.
2. Die Verbraucher stören einander am wenigsten.
3. große Flexibilität mit Speisespannungen.

> Das Netzteil versorgt (momentan) auch noch Relais
> und Stromstoßschalter.
Auch deswegen Spannungsregler auf der Platine: Relais und 
Mikrocontroller von gleicher Spannungsquelle zu versorgen heißt unnötige 
Abenteuer zu suchen.
Außerdem: es ist viel einfacher, Relais für 12 Volt zu finden, als für 5 
Volt. Relais können von Hauptspeisespannung (Eingang von ext. Netzteil) 
gespeist werden, alles andere nach Spannungsregler.

3,3 V aus 5 V zu machen ist zwar richtig und wird oft in Computer 
gemacht. Aber das ist fast immer eine Notlösung, wenn kleine Verbraucher 
für 3,3 Volt in einer Schaltung stehen, wo 5 Volt gebraucht wird. Aber 
Unterschied 1,7 Volt ist einfach zu klein, um Verbraucher 3,3 Volt von 
Störungen in 5 V zu schützen. Viel besser ist größere Unterschied.

: Bearbeitet durch User
von Michael W. (neuer_nutzer)


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Hallo zusammen!

Vielen Dank für eure Antworten :-)


Thomas schrieb:
> Ich verwendwe gerne den Traco  TSR 1-2433
Interessantes Bauteil, war mir nicht bekannt. Ist leider preislich 
deutlich oberhalb der üblichen Linearregler, und das müssen die 
eingesparten Verluste erstmal reinholen. Aber es geht ja nicht nur um 
Geld, sondern auch um Effizienz, insofern werde ich das auf jeden Fall 
in Erwägung ziehen :-)


H.Joachim S. schrieb:
> Du solltest nicht mit dem max. zul. Strom der Bauteile rechnen, sondern
> mit dem, was worst case tatsächlich auftreten kann.
Ja, das dachte ich mir auch schon, aber das ist etwas schwer 
abzuschätzen. Ich werde mal messen, was derzeit verbraucht wird, das 
gibt einen guten Anhaltswert.

> LM317 ist für 5V->3,3V nicht einsetzbar, Stichwort dropout voltage.
LM317 habe ich auch nicht erwähnt, sondern LM1117 ;-) Und nach dem 
Unterschied zum LD1117 gefragt. Oder ist LM317 = LM1117? LM1117 ist auch 
als Low Drop angegeben...


Axel S. schrieb:
> Nur einen Spannungsregler. Dann stimmen die Spannungen an allen IC
> überein und es kann auch nicht passieren, daß ein Teil der Schaltung
> noch Spannung hat und ein anderer nicht.
Danke für die konkrete Antwort. Wäre auch die Lösung, die mir sinnvoller 
erscheint.

> Der normale Strom wird (sollte auch) weit darunter liegen.
Davon gehe ich auch aus. Ist für mich nur etwas schwer abzuschätzen, 
wieviel es wirklich sind. Ich werde das bei Gelegenheit messen.
Ich wusste nicht, ob es einen Nachteil hat, wenn man deutlich 
überdimensioniert, und im Zweifelsfall auf den Worst Worst Worst Case 
„auslegt“.

> Allerdings wirst du ja auch irgendetwas an die Ausgänge der
> Schieberegister anschließen wollen. Und das braucht Strom.
An den Ausgansschieberegistern hängen ULN2803, welche ihrerseits Relais 
treiben. An den ‘595ern sollte der Strom damit auch eher klein sein, 
aber wieviel, kann ich schwer schätzen. Aber wie gesagt, ich werde es 
messen.


Maxim B. schrieb:
> Hallo,
> ich habe mit "recht weit entfernten Netzteil 5V" keine guten Erfahrungen
> gemacht.
Da ich mehrere µCs an verschiedenen Stellen im Haus plane, z.B. in den 
Unterverteilungen und den Heizkreisverteilern, habe ich mich für eine 
zentrale 5V Versorgung entschieden, damit ich nicht etliche Netzteile 
benötige. Das Netzteil gibt bis 10A und zu jedem geplanten Abnehmer geht 
eine 1.5mm² Leitung. Hinsichtlich Spannungsabfall sollte das keine 
Probleme machen.

> Ich könnte meine gewöhnliche Variante empfehlen:
Danke für deinen ausführlichen Erfahrungsbericht. Ich werde mir die 
Sachen gleich im Einzelnen anschauen :-)


So, zwei der vier Fragen sind beantwortet. Daraus ergibt sich zunächst 
eine neue:
- Wenn ich den auf der µC Platine vorhandenen Regler umgehen will, lasse 
ich dann einfach sein V_IN frei und belege sein V_OUT mit den 3.3V vom 
Gesamtregler?

Weiterhin bleiben noch die zwei alten Fragen:
- Was ist bei der Beschaltung zu beachten. Ggf. Kondensatoren an Ein- 
und Ausgang entsprechend dem Datenblatt. Braucht es noch eine Zener 
Diode vorweg? Oder noch einen Stützkondensator am Eingang?
- Welcher Regler ist geeignet? (Vor allem was ist der Unterschied 
zwischen LM1117 und LD1117)? Auch wenn es diese nicht sein müssen möchte 
ich hinsichtlich dieses Punktes nicht dumm sterben ;-)


Danke nochmal, auch im Voraus, für eure Unterstützung!
Und einen schönen Nachmittag noch ;-)

Viele Grüße,
Michael

von Wolfgang (Gast)


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Michael W. schrieb:
> - Welcher Regler ist geeignet? (Vor allem was ist der Unterschied
> zwischen LM1117 und LD1117)?

Der LM1117 kommt beispielsweise von Texas Instruments und der LD1117 von 
STMicroelectronics?

von Michael W. (neuer_nutzer)


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Wolfgang schrieb:
> Der LM1117 kommt beispielsweise von Texas Instruments und der LD1117 von
> STMicroelectronics?
Also einfach unterschiedliche Hersteller, ja?
Den Verdacht hatte ich auch schon, schien mir aber zu simpel.
Macht einem Einsteiger das Leben nicht gerade leichter sowas :(

von Manfred (Gast)


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Michael W. schrieb:
> Ich benötige eine 3.3V Spannungsversorgung für einen ATMega µC, bis zu
> acht Schieberegister 74HC595 und ‘597 (jeweils 4) und einen UART <-> LAN
> Wandler (ca. 100mA Verbrauch). Ich habe ein paar generelle Fragen und
> bin auf der Suche nach einem geeigneten Spannungsregler.
Warum eigentlich 3,3 Volt, die AVRs können doch gerne auch mit 5 Volt.

> Nutze ich besser einen Spannungsregler für die gesamte Schaltung und
> umgehe den vom ATMega? Oder ergänze ich besser einen, der den Rest
> versorgt?
Geschmackssache, die Versorgung des µC abgekapselt vom Rest schadet 
nicht, wenn man weiß, was man tut. Aber, wie Dir schon anderweitg 
vorgeschlagen wurde: Die Relais garnicht an die interne Spannung, direkt 
auf die große Speisung.

> Was ist der Unterschied zwischen den Spannungsreglern
> LD1117 und LM1117.
Ähnlich wie bei anderen Bauelementen UAxxx, LMxxxx MCxxxx sehe ich da 
nur den Hersteller STM.

Den LD1117DT (DPak, einstellbar) gibt es bei Pollin für 25 ct.

von Frank K. (fchk)


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Michael W. schrieb:
> Da ich mehrere µCs an verschiedenen Stellen im Haus plane, z.B. in den
> Unterverteilungen und den Heizkreisverteilern, habe ich mich für eine
> zentrale 5V Versorgung entschieden, damit ich nicht etliche Netzteile
> benötige. Das Netzteil gibt bis 10A und zu jedem geplanten Abnehmer geht
> eine 1.5mm² Leitung. Hinsichtlich Spannungsabfall sollte das keine
> Probleme machen.

Profis nehmen 48V (Beispiel PowerOverEthernet, ISDN,...), minimieren 
dabei bei gegebener Leistung den Strom und damit die Leitungsverluste. 
Jeder Client bekommt dann einen kleinen Schaltregler, z.B. TPS54160 oder 
LM5010 oder so. Wenn Dein System 800mA an 3.3V brauchen sollte und der 
Schaltregler einen Wirkungsgrad von 90% (0.9) hat, dann müsste das 
48V-Netzteil nur (800mA/0.9)*(3.3/48)=61mA liefern. Im gleichen 
Verhältnis reduzieren sich die Leitungsverluste.

48V ist die höchste Spannung, bei der man noch keinen Berührungsschutz 
braucht.

fchk

von Wolfgang (Gast)


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Frank K. schrieb:
> 48V ist die höchste Spannung, bei der man noch keinen Berührungsschutz
> braucht.

Und wenn es dann nur 24V auf der zentralen Versorgung sind, hilft das 
auch schon mal gegen Verluste. Bei 48V wird oft die Bauteilauswahl schon 
enger.

von Maxim B. (max182)


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Michael W. schrieb:

> Da ich mehrere µCs an verschiedenen Stellen im Haus plane, z.B. in den
> Unterverteilungen und den Heizkreisverteilern, habe ich mich für eine
> zentrale 5V Versorgung entschieden, damit ich nicht etliche Netzteile
> benötige. Das Netzteil gibt bis 10A und zu jedem geplanten Abnehmer geht
> eine 1.5mm² Leitung. Hinsichtlich Spannungsabfall sollte das keine
> Probleme machen.
>
In diesem Fall mindestens je LC-Glied  vor µCs ist notwendig. Noch 
besser aber separate Spannungsregler mindestens für jede Platte.
Es geht nicht um "Spannungsabfall", sondern um Impuls-Störungen. Diese 
Störungen können leicht ganze Anlage außer Funktion setzen. Noch 
schlimmer: das kann nur ab und zu passieren (z.B. nur bei bestimmten 
Programm-Ablauf mit bestimmten Daten, in diesem Moment wird besonders 
große Impulsstörung generiert). Dann wirst du die Fehler in Programm, in 
Schaltung verzweifelt suchen - hilft nichts. Weil Speisung einfach nicht 
genug störungsfrei ist. Ein paar 15-Cent-Spannungsregler und ein paar 
4-Cent-Kondensatoren eingespart...

"etliche Netzteile" brauchst du nicht. Einfach 5 € - Schaltnetzteil für 
jede Platte. Und danach noch IC-Spannungsregler, mit entsprechenden 
Kondensatoren. Ist das zu teuer?

"mehrere µCs an verschiedenen Stellen im Haus" - hier sollte man gut 
überlegen, ob auch Signal nicht galvanisch entkoppelt sein sollte. Aus 
allen langen Leitungen wird eine große Antenne, die alle Störungen aus 
der Umgebung sammelt und durch Speisung in deine µCs bringt! Dazu noch 
macht jeder µCs Impulsstörungen für anderen µCs... Das wird sehr lustig 
in deinem Zimmer...

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Ein DC-DC-Wandler für 1A oder mehr kostet keine 70ct. Das ist billiger 
als meterlange dicke Leitungen. Und dein Netzteil braucht dann auch 
keine 10A, sondern kann bei 24V mit zusammen gut 2A alles versorgen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Angehängte Dateien:

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> Ich benötige eine 3.3V Spannungsversorgung für einen ATMega µC, bis zu
> acht Schieberegister 74HC595 und ‘597 (jeweils 4) und einen UART <-> LAN
> Wandler (ca. 100mA Verbrauch).

Ist ja lustig, sowas habe ich mit einem ATmega644 gebaut. Siehe 
angehängtes Bild. Hier ist meine Projektbeschreibung:
http://stefanfrings.de/net_io/index.html
,falls du abgucken möchtest.

Wichtig war bei mir, daß jedes Schieberegister einen eigenen 
Abblock-Kondensator bekam. Denn deren Impuls-hafte Stromaufnahme ist 
nicht zu unterschätzen. Für den Ethernet Controller gilt das gleiche.

Außerdem reagieren die Schieberegister empfindlich auf Einbrüche der 
Spannungsversorgung.

Meine oben gezeigte Platine wird mit 5V betrieben, nur der Ethernet 
Controller läuft mit 3,3V. Ich habe das Ganze aber auch schon mit einem 
Xmega und 3,3V ganz ähnlich aufgebaut - geht auch.

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Der Spannungsregler auf meinem obigen Foto ist ein LM7805. Auf dem 
Ethernet/µC Modul befindet sich ein ADP3331, zur 3,3V Versorgung des 
Ethernet Controllers.

Der Kühlkörper hat ungefähr die Abmessungen einer Streichholzschachtel 
und wird bei 12V Eingangsspannung kaum warm. Die durchschnittliche 
Stromaufnahme der Platine ist vom Ethernet Controller dominiert und 
beträgt ca. 140mA.

Ich bevorzuge hier einen linearen Spannunsgregler, weil ich das 
Bauchgefühl habe, daß sie eine geringere Ausfallquote haben. Die 
Verlustleistung ist so gering, daß sie nicht stört. Ich habe diese 
Platine vier mal für Alarmanlagen verkauft und zwei mal für eine 
Licht-Steuerung in der Industrie. Da war die Zuverlässigkeit höher 
priorisiert, als Kompaktheit und Energieeffizienz.

Da du es möglichst effizient haben willst, rate ich Dir zu einem 
Schaltregler wie das bereits empfohleme Traco Kästchen. Mit denen habe 
ich ausnahmslos gute Erfahrungen gemacht. Egal ob 5V oder 3,3V - ich 
würde ein externes 12V Netzteil verwenden, nicht 5V.

Ich kann mich meinen Vorrednern nur anschließen, daß eine externe 5V 
Versorgung über lange Leitung keine gute Idee ist. Ich würde das nur 
machen, wenn das Kabel sehr dick ist (also keine gewöhnlichen USB Kabel 
und kleine Klingel-Leitungen). Die Differenz zu 3,3V ist wirklich knapp.

Je größer die Spannungsdifferenz ist, umso zuverlässiger arbeiten die 
Spannungsregler. Gerade bei den relevanten Bauteilen (Schieberegister 
und Ethernet Controller) brauchst du einen Spannungsregler, der extreme 
Stromschwankungen schnell und ohne Überschwinger ausregelt. Doch genau 
das können viele Low-Drop Regler eben nicht so gut. Und die anderen 
Regler bräuchten deutlich mehr als 5V am Eingang.

Bedenke, daß meine oben genannten 140mA nur die durchschnittliche 
Stromaufnahme ist. Die Spitzen-Stromaufnahme wird viel höher sein, 
vermutlich über 500mA. Deswegen habe ich auch ganz bewusst einen 
Spannungsregler gewählt, der 1A schafft.

: Bearbeitet durch User
von Michael W. (neuer_nutzer)


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Hallo zusammen!

Danke für die vielen Beiträge und Anregungen! Ich habe es leider nicht 
geschafft früher zu antworten :-(

Aus der Diskussion nehme ich mit, dass (natürlich) jeder µC seinen 
eigenen Spannungsregler bekommt. Die zentrale Versorgungsspannung für 
Aktoren und µCs sollte getrennt sein. Wenn eine gemeinsame 
Versorgungsspannung verwendet wird, dann mit höherer Spannung 
12V/24V/48V, damit die Spannungsregler auf den µC Platinen Störungen 
beseitigen können. Bei höheren Spannungen (und nennenswerten Strömen) 
Schaltregler anstatt Linearregler verwenden, um Verluste gering zu 
halten. Den Schaltregler nicht zu knapp dimensionieren.

Wenn ich es richtig verstanden habe entspricht das der Empfehlung z.B. 
von Maxim B., Frank, Manfred und Stefan:
Maxim B. schrieb:
>…
Frank K. schrieb:
>…
Manfred schrieb:
>…
Stefan U. schrieb:
>…

Falls es da ein Missverständnis gab, ich möchte natürlich nicht eine 
zentrale 3.3V Versorgung für alle dezentralen µC Platinen. Es bekommt 
schon jeder µC seinen eigenen 3.3V Spannungsregler ;-)

Die Speisespannung kommt von zentraler Quelle, derzeit mit 5V (der µC 
hat jetzt einen 3.3V Linearregler). An der Speisespannung hängen 
momentan auch noch die Relais etc. Das muss aber nicht so bleiben. Zwei 
zentrale Netzteile, einmal für die Aktoren und einmal für die µC würde 
auch gehen. Zentrale Versorgung möchte ich aus Platgründen, und so weit 
ich weiß, ist das auch effizienter.

Danke nochmal für eure Bemühungen und eure Unterstützung!

Viele Grüße,
Michael


Manfred schrieb:
> Warum eigentlich 3,3 Volt, die AVRs können doch gerne auch mit 5 Volt.
Bei 3.3V ist der Stromverbrauch geringer, und wenn es 24/7 läuft, dann 
ist auch der Mist relevant, den Kleinvieh macht.


Maxim B. schrieb:
> Es geht nicht um "Spannungsabfall", sondern um Impuls-Störungen. Diese
> Störungen können leicht ganze Anlage außer Funktion setzen. Noch
> schlimmer: das kann nur ab und zu passieren (z.B. nur bei bestimmten
> Programm-Ablauf mit bestimmten Daten, in diesem Moment wird besonders
> große Impulsstörung generiert). Dann wirst du die Fehler in Programm, in
> Schaltung verzweifelt suchen - hilft nichts. Weil Speisung einfach nicht
> genug störungsfrei ist.
Ich habe sehr schnell erfahren, wie empfindlich Mikroelektronik 
gegenüber Störungen ist :-/ Die meisten Ursachen waren aber 
offensichtlich und ließen sich einfach beheben. Einer kleineren Störung 
konnte ich aber bisher nicht auf den Grund gehen. Um auszuschließen, 
dass es von der Spannungsversorgung kommt, versuche ich hier 
rauszubekommen, wie ich es richtig mache.

> Ein paar 15-Cent-Spannungsregler und ein paar 4-Cent-
> Kondensatoren eingespart...
Keine Sorge, ich werde nicht an Hühnerfutter sparen, wenn ich es brauche 
;-)

> "etliche Netzteile" brauchst du nicht. Einfach 5 € - Schaltnetzteil für
> jede Platte. Und danach noch IC-Spannungsregler, mit entsprechenden
> Kondensatoren. Ist das zu teuer?
Für jede Platine ein separates Schaltnetzteil widerstrebt mir vor allem 
aus Platzgründen. Soweit ich richtig informiert bin ist ein zentrales 
Netzteil auch effizienter. Ein paar Euro billiger wahrscheinlich auch, 
aber das ist nachrangig.
Spannungsregler und Kondensatoren sind sicher nicht zu teuer. Auch die 
Schaltregler sind mir sympathisch, da in diesem Bereich Effizienz doch 
wichtiger ist als Kosten in dieser Größenordnung.

> "mehrere µCs an verschiedenen Stellen im Haus" - hier sollte man gut
> überlegen, ob auch Signal nicht galvanisch entkoppelt sein sollte. Aus
> allen langen Leitungen wird eine große Antenne, die alle Störungen aus
> der Umgebung sammelt und durch Speisung in deine µCs bringt! Dazu noch
> macht jeder µCs Impulsstörungen für anderen µCs... Das wird sehr lustig
> in deinem Zimmer...
Was genau meinst du mit „Signal“?
Die mehrere Meter langen Anschlussleitungen der Taster mit RC-Glied an 
den Eingängen zum µC funktioniert zuverlässig.
Das Szenario, was dir da im Kopf schwebt, ist es mit Spannungsversorgung 
wie oben angegeben (12V Zentral -> 3.3V Schaltregler dezentral am µC, 
Relais XX Volt  separat zentral) und RC-Glied an den Tastereingängen 
noch relevant?


Wolfgang schrieb:
> Ein DC-DC-Wandler für 1A oder mehr kostet keine 70ct. Das ist billiger
> als meterlange dicke Leitungen. Und dein Netzteil braucht dann auch
> keine 10A, sondern kann bei 24V mit zusammen gut 2A alles versorgen.
Der Vorteil von höheren Spannungen sowie geringeren Strömen und 
entsprechenden Verlusten ist mir klar. Aber der Kostenvorteil von 1.5mm² 
NYM Leitung gegenüber z.B. Telefonkabel ist gering. Ich weiß gar nicht 
mehr, warum ich mit 5V angefangen habe, aber das muss ja auch nicht so 
bleiben. Aber auch wenn ich 12V oder 24V zentral genommen hätte, hätte 
ich für die Verteilung wahrscheinlich noch 1.5mm² NYM genommen.


Stefan U. schrieb:
> Ist ja lustig, sowas habe ich mit einem ATmega644 gebaut. Siehe
> angehängtes Bild. Hier ist meine Projektbeschreibung:
> http://stefanfrings.de/net_io/index.html
> ,falls du abgucken möchtest.
Werde ich mir auf jeden Fall anschauen :-) Kann ich mir bestimmt 
irgendwo was abschauen.

> Wichtig war bei mir, daß jedes Schieberegister einen eigenen
> Abblock-Kondensator bekam. Denn deren Impuls-hafte Stromaufnahme ist
> nicht zu unterschätzen. Für den Ethernet Controller gilt das gleiche.
Für die Schieberegister habe ich IC-Sockel, wo der Kondensator schon mit 
drin ist.

> Außerdem reagieren die Schieberegister empfindlich auf Einbrüche der
> Spannungsversorgung.
Deswegen versuche ich mich hier zu informieren, damit ich es möglichst 
richtig mache :-)

Danke auch nochmal für deine vielen und ausführlichen Informationen aus 
deinem weiteren Beitrag:
Stefan U. schrieb:
>…
Viele wertvolle Informationen über deine konkreten und vergleichbaren 
Erfahrungen sowie nochmal ein Schub in die gleiche Richtung wie deine 
Vorredner. Auch sehr gut erklärt :-)

von Maxim B. (max182)


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Wenn eine gemeinsame
> Versorgungsspannung verwendet wird, dann mit höherer Spannung
> 12V/24V/48V, damit die Spannungsregler auf den µC Platinen Störungen
> beseitigen können. Bei höheren Spannungen (und nennenswerten Strömen)
> Schaltregler anstatt Linearregler verwenden, um Verluste gering zu
> halten. Den Schaltregler nicht zu knapp dimensionieren.
>
Hallo,
ich würde lieber eher zwischen 12 und 24 Volt bleiben. Möglich auch 9V. 
Die Eingangsspannung ist am besten in Abhängigkeit von Relais usw. zu 
wählen, die ohne stabilisierte Spannung gut arbeiten.

Ich glaube, bei dir bleibt immer noch etwas wenig Klarheit bzg. 
Störungen. Denke einfach darüber, daß jede Leitung nicht nur aktive 
Widerstand hat, sondern auch Induktivität. Da Spitzenstrom bei 
Umschaltungen von digitalen Schaltkreisen in Nanosekundenbereich liegt, 
sind auch Induktivitäten in Nanobereich maßgebend. Schon einige 
Millimeter können wirken. Je scheller IC, umso wichtiger ist diese 
Sache. Auch deshalb nimmt man z.B. 74AC-Logik nur wenn es wirklich 
notwendig ist, ansonsten lieber 74HC oder gar 4000-Serie. ATMega könnte 
in diesem Sinn so zwischen HC und AC sein.

Die Störungen sind am besten dort zu beseitigen, wo sie entstehen. 
Deshalb bekommt jede IC am besten Chip-Kondensator, und zwar so nah wie 
nur möglich. Für kurze Spitzenströme wirkt Kondensator als eine 
konstante Spannungsquelle mit kleinem inneren Widerstand, somit wird 
Verbreitung von Spitzenstörungen durch Speiseleitungen beschränkt.

von Mike J. (linuxmint_user)


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Ich nutze teilweise separate 3.3V Spannungsregler auf einer Platine.
Der eine versorgt den Mikrocontroller.
Ein anderer schaltende Transistoren auch mit 3.3V oder auch Bauteile wie 
Sensoren. Die Kopplung der Datenleitungen erfolgt in der Regel über 
Widerstände, 10 Ohm bis 100 Ohm je nach Schaltgeschwindigkeit.

Der Spannungsunterschied ist ja auch nicht groß.
Bei 10mV Differenz und 10 Ohm würde sich ein Ausgleichsstrom von 1mA 
ergeben.

Es ist manchmal recht sinnvoll die einzelnen Versorgungen so zu 
entkoppeln damit sich die einzelnen Bauteile nicht so sehr beeinflussen.

von Michael W. (neuer_nutzer)


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Guten Morgen zusammen!

Danke für eure Beiträge :)


Maxim, du irritierst mich:
Maxim B. schrieb:
> ich würde lieber eher zwischen 12 und 24 Volt bleiben.
Ich hatte geschrieben "...Versorgungsspannung ... mit höherer Spannung 
12V/24V/48V", was den verschiedenen Empfehlungen aus den Beiträgen 
entspricht.
Ich peile 12V an. So hast du es auch als deine Best-Practice empfohlen. 
48V habe ich nur der Vollständigkeit halber gelistet.

> Möglich auch 9V.
Das liegt doch auch nicht zwischen 12V und 24V grübel

> Ich glaube, bei dir bleibt immer noch etwas wenig Klarheit bzg.
> Störungen.
Das will ich nicht abstreiten. Ich bin absolut fachfremd und habe wenig 
Wissen dazu. Und obwohl ich mit dem Thema Störungen schon unfreiwillig 
in Kontakt gekommen bin habe ich kaum Erfahrungen.

> Die Störungen sind am besten dort zu beseitigen, wo sie entstehen.
Gerne. Lass mich daher zusammenfassen, was ich über Störungen und deren 
Beseitigung inzwischen zu wissen glaube. Bitte korrigiere mich, wenn ich 
ich irre.


Störungen
- sind ungewollte und meist kurzzeitige Überschwinger und Einbrüche 
einer Spannung
- können auf den Versorgungsleitungen entstehen durch Verbraucher mit 
steilen Stromflanken
- können durch elektromagnetische Wechselwirkung mit anderen 
Schaltkreisen entstehen, auf Versorgungs- wie auch auf Signalleitungen
- entstehen sowohl durch Wirkung auf der Platine selbst wie auch auf 
Leitungen außerhalb


Möglichen Störungen der Versorgungsspannung, welche von außerhalb der 
Platine kommen, begegene ich mit einem Spannungsregler auf der Platine 
und ausreichend hoher Versorgungsspannung außerhalb.

Störungen der Versorgungsspannung, welche durch Verbraucher auf der 
Platine verursacht werden, begegne ich mit einem Kondensatore für jedes 
IC, nah am IC dran.

Störungen der Signalleitungen, welche von außerhalb der Platine kommen, 
begegne ich mit PullUp Widerstand und RC-Glied.

Elektromagnetischen Störungen der Leitungen auf der Platine wirkt man 
mit vernünftigem Layout entgegen. Aber das Problem kommt erst spatter :/


Stimmt das so weit? Fehlt etwas?


Mike J. schrieb:
> Ich nutze teilweise separate 3.3V Spannungsregler auf einer Platine.
Wäre auch eine Möglichkeit. Aber ob es auch die bessere ist, wie 
eingangs schon gefragt? Oder nötig?
Sehr einfach zu machen wäre es mit ca. 5V Eingangsspannung, da sowohl 
der µC als auch das UART <> LAN Modul eigene 3.3V Low Drop 
Spannungsregler mitbringen. Ich bräuchte nur noch einen für die 
Schieberegister.
Um höhere Eingangsspannung zu ermöglichen könnte ich einen Schaltregler 
auf 5V vorschalten. Aber wie gefragt, nötig, sinnvoll, besser als ein 
3.3V Regler für alles?

von Maxim B. (max182)


Lesenswert?

> Um höhere Eingangsspannung zu ermöglichen könnte ich einen Schaltregler
> auf 5V vorschalten. Aber wie gefragt, nötig, sinnvoll, besser als _ein_
> 3.3V Regler für alles?

Hallo,
alles ist möglich. Nur in der Zeit, wo kleine IC-Spannungsregler 
billiger ist, als eine gute Induktivität, auch meistens weniger Platz 
auf der Platte gebraucht - so ist es wohl besser, solche IC überall zu 
stecken. Mit zwei (mindestens) dazu gehörenden Kondensatoren natürlich. 
Aber auch mit LC-Glied kann man Speisung entkoppeln.

Ich hätte es für sinnvoll so:
- Eingangsspannung - abhängig von Relais, Lampen usw. 12 Volt oder 
andere passende Spannung von Schaltnetzteil.
- 5-Volt-Spannung für alle durchschnittlichen 5-Volt-Verbraucher, 
insbesondere wie LED-Anzeige u.Ä. - Impulsregler.
- 3,3-Volt-Spannung: für sensible Sachen mit wenig Verbrauch - Lineare 
Spannungsregler mit wenig Dropout. LM1117 hat schon relativ große 
Dropout, 1,1 bis 1,3 Volt. Besser etwas anderes, so wie LP2950, BA033, 
MCP1703... Für Großverbraucher auch Impulsregler, so wie 
OKI-78SR-3.3/1.5 von Reichelt (ich habe mit dieser Serie sehr gute 
Erfahrung. Kleine Modul hat TO-220-Größe wie LM7805 (nur Pin 1 und 3 
umgekehrt!), es gibt stehende und liegende Variante für 5 und 3,3 Volt). 
Und überall Keramik-Kondensatoren. Auch ein bißchen Elko. Übrigens, 
jetzt gibt es auch Keramik mit 1 bis 100 uF als 0805 und 1206, das ist 
noch besser als Elko, auch kleiner.

Z.B. ich habe vor kurzem eine Schaltung gemacht: Eingang 12 Volt von 
Netzteil. Danach BA05 für Mikrocontroller. Da eine UV-Leuchte aber 24 
Volt braucht, habe ich eine XL6009 benutzt, um die Spannung zu 
verdoppeln (ich wollte u.A. auch XL6009 testen). Gleichzeitig dient sie 
als Kommutator, da sie Mikrocontrollerkompatible Enable-Eingang hat. 
Ergebnis: alles OK, aber für BA05 in TO-252 ist das schon ziemlich warm, 
da Mikrocontroller zusammen mit LED-Anzeige etwa 100 mA verbraucht.
Danach habe ich eine andere Variante gemacht, Eingangsspannung 24 Volt 
und Schaltregler OKI-78 für 5 Volt, Kommutator MOSFET D4184A. Das 
arbeitet noch besser, alles bleibt kalt.

Alles ist möglich, alles ist denkbar...

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