Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mikrocontroller Spannung/Strom


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von mauri (Gast)


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Hallo

Ich wollte nur kurz mal fragen, was passiert, wenn ich von so einem 
Eval-Board eines uC den 5V Anschluss nehme und 5 Ohm anklemme.
Der uC hängt ja am PC an der USB Schnittstelle 5V.

Fliessen da wirklich 5A oder geht der Anschluss kaputt? Die 
Mikrocontrollerpins können ja nur so um die 20mA maximal oder?

Testen will ich das nicht gerade ;(

von Joachim B. (jar)


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du musst noch viel lernen, fange mit URI an
(Trollversuche erst Freitag)

: Bearbeitet durch User
von Sven D. (Gast)


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mauri schrieb:
> Fliessen da wirklich 5A oder geht der Anschluss kaputt? Die
> Mikrocontrollerpins können ja nur so um die 20mA maximal oder?

Vielleicht rechnest Du nochmal nach. R=U/I

> Testen will ich das nicht gerade ;(

Dann schau Dir den Schaltplan des von dir verwendeten Boards an. Da 
sollte deine Frage geklärt sein.

von mauri (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> du musst noch viel lernen, fange mit URI an

Auh mann, natürlich 1A, sorry

von mauri (Gast)


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Sven D. schrieb:

>
> Dann schau Dir den Schaltplan des von dir verwendeten Boards an. Da
> sollte deine Frage geklärt sein.

Schaltplan? Du meinst in der Beschreibung vom uC?

Wo steht das im Schaltplan?

von Sven D. (Gast)


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mauri schrieb:
> Sven D. schrieb:
>
>>
>> Dann schau Dir den Schaltplan des von dir verwendeten Boards an. Da
>> sollte deine Frage geklärt sein.
>
> Schaltplan? Du meinst in der Beschreibung vom uC?
>
> Wo steht das im Schaltplan?

Im Schaltplan siehst Du doch, wie der 5V Anschluss beschaltet ist. 
Daraus erkennst Du was passiert wenn du dort einen 5 Ohm Widerstand 
anschliesst. Eventuell meinst Du auch etwas völlig anderes als ich, 
deswegen die Frage: Von welchem 5V Anschluss schreibst Du? Ich war vom 
Anschluss der Stromversorgung ausgegangen. Nenne das von Dir benutzte 
Evaluationboard und wo genau du den Widerstand anschliessen willst.

von Wolfgang (Gast)


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mauri schrieb:
> Joachim B. schrieb:
>> du musst noch viel lernen, fange mit URI an
>
> Auh mann, natürlich 1A, sorry

So, und dann lies dir noch mal die USB-Spezifikation bzgl. zulässigem 
Strom durch.

mauri schrieb:
> Testen will ich das nicht gerade ;(

Dein USB-Anschluss am PC wird doch wohl hoffentlich gegen Überstrom 
gesichert sein ...

von mauri (Gast)


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Sven D. schrieb:
> mauri schrieb:
>> Sven D. schrieb:
>>
>>>
>>> Dann schau Dir den Schaltplan des von dir verwendeten Boards an. Da
>>> sollte deine Frage geklärt sein.
>>
>> Schaltplan? Du meinst in der Beschreibung vom uC?
>>
>> Wo steht das im Schaltplan?
>
> Im Schaltplan siehst Du doch, wie der 5V Anschluss beschaltet ist.
> Daraus erkennst Du was passiert wenn du dort einen 5 Ohm Widerstand
> anschliesst. Eventuell meinst Du auch etwas völlig anderes als ich,
> deswegen die Frage: Von welchem 5V Anschluss schreibst Du? Ich war vom
> Anschluss der Stromversorgung ausgegangen. Nenne das von Dir benutzte
> Evaluationboard und wo genau du den Widerstand anschliessen willst.

STM32L476rg nucleo board
5V Anschluss
CN6 Arduino connector Pin5

Bitte um Erklärung wie man es aus dem Schaltplan herausliest.
Danke

von dfa (Gast)


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mauri schrieb:
> Ich wollte nur kurz mal fragen, was passiert, wenn ich von so einem
> Eval-Board eines uC den 5V Anschluss nehme und 5 Ohm anklemme.
> Der uC hängt ja am PC an der USB Schnittstelle 5V.
>
> Fliessen da wirklich 5A oder geht der Anschluss kaputt? Die
> Mikrocontrollerpins können ja nur so um die 20mA maximal oder?

Die 20mA deines MC beziehen sich auf GPIO-Ports. Ein einzelner GPIO-Port 
deines MC kann maximal 20mA treiben oder aufnehmen.

Wenn ich das richtig verstehe, dann wird dein Eval-Board vom PC über die 
USB-Schnittstelle versorgt. Wenn du jetzt an den V_usb einen 5 Ohm 
Widerstand anlötest, wird dich dein Betriebssystem darüber unterrichten, 
dass du zuviel Strom an einem USB-Port ziehst (passiert auch öfters, 
wenn man bei einem passiven USB-Hub mehrere Geräte anschließt, die in 
Summe zuviel Strom brauchen).

Ich kenne es übrigens so, dass bei vielen Eval-Boards vorm 
Spannungsregler und dem MC noch ein Load Switch hängt. Das sind ICs mit 
einem integriertem MOSFET, der bei zuviel Strom abschaltet (die sind 
dann auf 500mA eingestellt). Damit wird gesorgt, dass dein Board die 
USB-Spezifikation einhält (USB 2.0 -> 500mA)

von mauri (Gast)


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dfa schrieb:

>
> Die 20mA deines MC beziehen sich auf GPIO-Ports. Ein einzelner GPIO-Port
> deines MC kann maximal 20mA treiben oder aufnehmen.
>
> Wenn ich das richtig verstehe, dann wird dein Eval-Board vom PC über die
> USB-Schnittstelle versorgt. Wenn du jetzt an den V_usb einen 5 Ohm
> Widerstand anlötest, wird dich dein Betriebssystem darüber unterrichten,
> dass du zuviel Strom an einem USB-Port ziehst (passiert auch öfters,
> wenn man bei einem passiven USB-Hub mehrere Geräte anschließt, die in
> Summe zuviel Strom brauchen).
>
> Ich kenne es übrigens so, dass bei vielen Eval-Boards vorm
> Spannungsregler und dem MC noch ein Load Switch hängt. Das sind ICs mit
> einem integriertem MOSFET, der bei zuviel Strom abschaltet (die sind
> dann auf 500mA eingestellt). Damit wird gesorgt, dass dein Board die
> USB-Spezifikation einhält (USB 2.0 -> 500mA)

Danke

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> Dein USB-Anschluss am PC wird doch wohl hoffentlich gegen
> Überstrom gesichert sein ...

Die Betonung liegt bei "Hoffentlich". Bei meinem Computer ist mal eine 
Leiterbahn weg gebrannt, als ich versehentlich die 5V am Ende eines USB 
Kabel kurzgeschlossen hatte.

Manche Rechner verwenden simple Polyfuses zum Schutz. Diese haben 
teilweise die Eigenart, nach der ersten Auslösung einen höheren 
Innenwiderstand zu bekommen, als sie ursprünglich hatten. Dadurch wird 
die Versorgungsspannung unter Last instabiler und weniger belastbar (die 
Polyfuse löst früher aus, als beim ersten mal).

Lange Rede kurzer Sinn: Verlasse dich nicht darauf, dass USB Ports 
kurzschlussfest sind.

von dfa (Gast)


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mauri schrieb:
> STM32L476rg nucleo board
> 5V Anschluss
> CN6 Arduino connector Pin5
>
> Bitte um Erklärung wie man es aus dem Schaltplan herausliest.
> Danke

Erste Seite im Schaltplan, dort siehst du die Spannungsversorgung. Der 
MC wird mit 3,3V versorgt.

Gibt halt zwei Möglichkeiten wie du das Board versorgen kannst: Entweder 
über VIN oder über U5V. U5V ist über dne USB-Anschluss, VIN wenn du eine 
externe Spannungsquelle nutzt.
Wenn ich es richtig sehe, dann begrenzt der Transistor T2 bereits den 
Strom, den dein Board über die USB-Schnittstelle zieht...

von Sven D. (Gast)


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mauri schrieb:
> Bitte um Erklärung wie man es aus dem Schaltplan herausliest.
> Danke

Auf Seite 4 siehst Du das der Pin6 am Verbinder CN6 eine Verbindung mit 
"+5V " hat. Nun musst Du im Schaltplan nach weiteren Verbindungen mit 
"+5V" suchen und wirst auf Seite 1 fündig. Dort siehst Du das per JP5 
Stromversorgung von USB oder über "VIn" gewählt werden kann. "VIn" ist 
Pin8 an CN6.

von mauri (Gast)


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dfa schrieb:

>
> Erste Seite im Schaltplan, dort siehst du die Spannungsversorgung. Der
> MC wird mit 3,3V versorgt.
>
> Gibt halt zwei Möglichkeiten wie du das Board versorgen kannst: Entweder
> über VIN oder über U5V. U5V ist über dne USB-Anschluss, VIN wenn du eine
> externe Spannungsquelle nutzt.
> Wenn ich es richtig sehe, dann begrenzt der Transistor T2 bereits den
> Strom, den dein Board über die USB-Schnittstelle zieht...

Ich habe mal nachgesehen, was das für ein Mosfet ist.

http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/stmicroelectronics/8905.pdf

Ein P-Mosfet
Wenn ich in der Schaltung schaue, ist liegt ja das Gate an der Spannung 
U5V.
Also ist UGS = -5V. Das würde ja bei einem P-Mosfet passen, wenn die 
Spannung negativ ist.
Die UGS(th) liegt bei max. 2.5V.

2 Fragen:
Warum ist die UGS(th) Angabe positiv?
Wie kann ich jetzt feststellen, auf welchen Strom beschränkt wurde mit 
der UGS=-5V?
Ich habe ja keine Kennlinien...

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Ich glaube nicht, dass dieser Transistor der Strombegrenzung dient. Ich 
denke eher, dass er die Haupt-Last erst einschalten soll, nach der PC 
die Erlaubnis dazu erteilt hat.

Irgendwo in der Anleitung steht, dass das Board 500mA anfordert und wenn 
der PC das verweigert, dann schaltet dieser Transistor nicht ein. Man 
kann ihn aber überbrücken wenn man mein, das tun zu müssen.

von mauri (Gast)


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Stefan U. schrieb:
> Ich glaube nicht, dass dieser Transistor der Strombegrenzung
> dient. Ich
> denke eher, dass er die Haupt-Last erst einschalten soll, nach der PC
> die Erlaubnis dazu erteilt hat.
>
> Irgendwo in der Anleitung steht, dass das Board 500mA anfordert und wenn
> der PC das verweigert, dann schaltet dieser Transistor nicht ein. Man
> kann ihn aber überbrücken wenn man mein, das tun zu müssen.

und wie könnte ich die Strombegrenzung (Imax) mit diesem Datenblatt 
ermitteln, wenn dieser doch dafür sein sollte, auch wenn er es nicht 
ist?
Gibt ja keine UGS, ID Kurve..

von Manfred (Gast)


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dfa schrieb:
> Wenn du jetzt an den V_usb einen 5 Ohm
> Widerstand anlötest, wird dich dein Betriebssystem darüber unterrichten,
> dass du zuviel Strom an einem USB-Port ziehst

Dummfug! Eine Überwachung der Stroms ist bei USB nicht vorgesehen.

> (passiert auch öfters,
> wenn man bei einem passiven USB-Hub mehrere Geräte anschließt, die in
> Summe zuviel Strom brauchen).

Das beruht auf einem anderen Mechanismus (Datenverkehr).

Stefan U. schrieb:
> Die Betonung liegt bei "Hoffentlich". Bei meinem Computer ist mal eine
> Leiterbahn weg gebrannt, als ich versehentlich die 5V am Ende eines USB
> Kabel kurzgeschlossen hatte.

Ich hatte den Kurzen zum Glück hinter einer Diode MBR0520, die mit einem 
Loch im Gehäuse abgedampft ist.

Eine Messung des USB-Stroms habe ich kurz über 2A abgebrochen, um 
möglichen Schaden zu vermeiden! Ich habe diverse Boards gesehen, wo die 
Versorgung der USBs stumpf parallelgeschaltet ist.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> wie könnte ich die Strombegrenzung (Imax) mit diesem Datenblatt
> ermitteln ?

http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/user_manual/98/2e/fa/4b/e0/82/43/b7/DM00105823.pdf/files/DM00105823.pdf/jcr:content/translations/en.DM00105823.pdf

Kapitel 6.3.1: "During the USB enumeration, the STM32 Nucleo board 
requires 300 mA of current to the host PC. If the host is able to 
provide the required power, the targeted STM32 microcontroller is 
powered and the red LED LD3 is turned ON, thus the STM32 Nucleo board 
and its shield can consume a maximum of 300 mA current, not more"

Wieviel Strom das Board tatsächlich aufnimmt, steht leider nicht drin. 
Das musst du wohl selbst ermitteln.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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> Dummfug! Eine Überwachung der Stroms ist bei USB nicht vorgesehen.

Viele Rechner tun das aber und zeigen im Gerätemanager einen Fehler an, 
wenn das Gerät mehr Strom aufnimmt, als es angemeldet hat.

Aber:

> Ich habe diverse Boards gesehen, wo die Versorgung der USBs stumpf
> parallelgeschaltet ist.

Ich auch.

: Bearbeitet durch User

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