Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 5V LDO auf 3,3V


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von Jürgen (Gast)


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Hallo,

ich habe eine Frage bezüglich zwei unterschiedlichen
Versorgungsspannungen. Ich muss ein µC versorgen mit 5V, brauche aber
auch für die weitere Beschaltung 3,3V.

Muss ich dafür zwei LDOs nehmen oder kann ich am Ausgang des 5V LDOs
auch einen Spannungsteiler machen um die 3,3V zu bekommen.

Wären dann die 3,3V genauso stabil wie die 5V am LDO ausgang?

LG

von Torsten B. (tbrox)


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Hallo!

Ein Spannungsteiler zur Versorgung eines weiteren Zweigs ist denkbar 
ungünstig, da sich die resultierende AusgangssSpannung mit der Menge des 
entnommenen Stroms ständig verändern kann und wird.

Nimm einen zweiten LDO, der dir aus den 5V eine stabilisierte 3,3 macht, 
dann hast du damit keine Sorgen.

Gruß

von M. K. (sylaina)


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Jürgen schrieb:
> Muss ich dafür zwei LDOs nehmen oder kann ich am Ausgang des 5V LDOs
> auch einen Spannungsteiler machen um die 3,3V zu bekommen.

Kann man machen, man muss aber bedenken, dass die 3.3 V Quelle dann 
einen vergleichsweise hohe Innenwiderstand hat. Eine Spannungsquelle hat 
ideal einen Innenwiderstand von 0 Ohm. Realisierst du die 3.3 V Quelle 
mittels Spannungsteiler so wird deine 3.3 V Quelle einen Innenwiderstand 
in Abhängigkeit der gewählten Widerstände haben.
Schauen wir uns ein Beispiel dazu an der folgenden Art an:

Die 5 V werden mittels zweier Widerstände aufgeteilt sodass sich die 3.3 
V ergeben. Der Widerstand von den 3.3 V, der an das 5 V Rail geht heise 
R1, der Widerstand, der von den 3.3 V an die gemeinsame Masse geht heise 
R2. Der Innenwiderstand der 3.3 V Quelle ergibt sich dann zu:

Mit R1 = 510 Ohm, R2 = 1 kOhm ergibt sich hier ein Innenwiedertstand von 
rund 330 Ohm, das ist schon extrem viel für eine Spannungsquelle, mehr 
als ein paar Mikroampere kann man so einer Quelle nicht entnehmen ohne 
dass es zu signifikanten Änderungen der Nennspannung der Quelle kommt.

von Manfred (Gast)


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Jürgen schrieb:
> Muss ich dafür zwei LDOs nehmen oder kann ich am Ausgang des 5V LDOs
> auch einen Spannungsteiler machen um die 3,3V zu bekommen.

Spannungsteiler wurde Dir vorgerechnet - schlechte Idee.

Es müssen aber nicht zwingend LDOs sein: Wenn der 3,3V-Regler an der 
selben Speisung wie der 5V-Regler hängt, reicht dort ein Standardtyp, es 
gibt keinen Grund, den 3,3V aus der 5V-Schiene zu speisen.

von Emil (Gast)


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>Es müssen aber nicht zwingend LDOs sein: Wenn der 3,3V-Regler an der
>selben Speisung wie der 5V-Regler hängt, reicht dort ein Standardtyp, es
>gibt keinen Grund, den 3,3V aus der 5V-Schiene zu speisen.

Genau, denn dann muesste der 5 V Regler auch noch fuer
die zusaetzliche Leistung der 3.3 V Spannung ausgelegt
werden.

Emil

von Name: (Gast)


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Nimm einen zweiten Regler.

Nimm einen modernen.
Ein MCP1755 braucht beispielsweise nur die Fläche eines halben 
Fingernagels.
Pfuschlösungen mit Spannungsteiler würde ich nicht machen.

Welchen du von wo speist, hängt vom jeweiligen Strombedarf ab, und wie 
man die Verluste am günstigsten aufteilt.

Es ist immer praktisch, eine kurschlussfeste, saubere und akurrate 
Systemspannung zu haben. Spart magischen Rauch, wenn man mal beim Messen 
abrutscht.

von Karl B. (gustav)


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Manfred schrieb:
> es
> gibt keinen Grund, den 3,3V aus der 5V-Schiene zu speisen.

Hi,
die üblichen (nicht low drop) Spannungsregel-ICs benötigen zur 
einwandfreien Funktion eine Spannungsdifferenz zwischen Eingang und 
Ausgang, die sollte mindestens 3 V betragen. Wie will man das bei 
Ausgangsspannung 3,3 V und 5 V Eingangsspannung machen?

Mit dem LM317 habe ich gute Erfahrungen:
Für 3,3 Volt Ausgangsspannung R1 240 Ohm, R2 ca. 390 Ohm
Das Datenblatt des LM317 zugrundegelegt, nicht die Widerstände oben im 
Spannungsteilerbeispiel.
http://www.netzmafia.de/skripten/hardware/LM317/LM317.html
Die Eingangsspannung darf maximal 37 V betragen (bis 24 V wurde hier 
getestet). Es dürfte beim Anschluss an die 
5V-Regler-Eingangs-Speisespannung also keine Probleme in der Hinsicht 
geben.
Allerdings sollte man evtl. auch eine Kühlkörpermontage vorsehen, denn 
es werden U Speise minus 3,3 V  mal Strom als Faustformel für die 
Verlustleistung in Ansatz gebracht. Und mindestens 3,5 mA Laststrom 
vorsehen. Diese Bedingung wird durch die R-Adjust-Beschaltung bereits 
eingehalten.

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
von Name: (Gast)


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Karl B. schrieb:
> die üblichen (nicht low drop) Spannungsregel-ICs benötigen zur
> einwandfreien Funktion eine Spannungsdifferenz zwischen Eingang und
> Ausgang, die sollte mindestens 3 V betragen. Wie will man das bei
> Ausgangsspannung 3,3 V und 5 V Eingangsspannung machen?

Mit einem MCP1755. Und mehr als tausend anderen möglichen Typen. Die 
tausend sind kein Witz, soviele gibt es mindestens...

Wenn du historische Technologie aus der sepiafarbenen Frühzeit der 
Elelektronik verwendest, kann man dir auch nicht helfen!

von (prx) A. K. (prx)


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Jürgen schrieb:
> ich habe eine Frage bezüglich zwei unterschiedlichen
> Versorgungsspannungen. Ich muss ein µC versorgen mit 5V, brauche aber
> auch für die weitere Beschaltung 3,3V.

Es ist bei solchen Fragen immer nützlich, wenn man auch die ungefähr zu 
erwartenden Ströme nennt. Und auch, ob es auf jedes mA ankommt, also aus 
Akku oder Batterie.

von Karl B. (gustav)


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Hi,
mit low-drop-Spannungsreglern habe ich nur schlechte Erfahrungen 
gemacht.
Die Schwingneigung steht im Vordergrund.

Die Antwort von @M war ja:

Manfred schrieb:
> Es müssen aber nicht zwingend LDOs sein: Wenn der 3,3V-Regler an der
> selben Speisung wie der 5V-Regler hängt, reicht dort ein Standardtyp, es
> gibt keinen Grund, den 3,3V aus der 5V-Schiene zu speisen.


ciao
gustav

von (prx) A. K. (prx)


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Name: schrieb:
> Wenn du historische Technologie aus der sepiafarbenen Frühzeit der
> Elelektronik verwendest, kann man dir auch nicht helfen!

Alt muss nicht schlecht sein. Nur ist ein LM317 tatsächlich nicht 
geeignet, um auf 5V 3,3V zu machen.

Karl B. schrieb:
> Die Schwingneigung steht im Vordergrund.

LM1117 und LF33 sind in solcher Rolle durchaus verbreitet.

von Karl B. (gustav)


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Hi,
immer noch 1,2 Volt Drop.
Und "relativ" große Kapazität mit gutem ESR gegen "Schwingneigung".
"...A minimum of 10-μF tantalum capacitor is required at
the output to improve the transient response and stability...

Aber trotzdem guter Tip, es gibt sie schon als 3,3 V 
Festspannungsregler.
Das wusste ich noch nicht.

ciao
gustav

von Name: (Gast)


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Karl B. schrieb:
> mit low-drop-Spannungsreglern habe ich nur schlechte Erfahrungen
> gemacht.
> Die Schwingneigung steht im Vordergrund.

Erzähl!

Ich habe mehr als hundert Platinen mit Lowdrop-Reglern entwickelt, die 
laufen teils in Großserie.

Nirgends gabs je Probleme mit schwingenden LDOs.
Möglicherweise hatte ich Glück?

Naja, wenn man sich natürlich nicht an die Empfehlungen der Datenblätter 
hält, dann könnte es mögicherweise möglicherweise schwingen....
Gern wird vergessen wird der ESR. Den muss man halt beachten.

von Karl B. (gustav)


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Name: schrieb:
> Gern wird vergessen wird der ESR.

Die Tantalelkos.

ciao
gustav

von (prx) A. K. (prx)


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Karl B. schrieb:
> Und "relativ" große Kapazität mit gutem ESR gegen "Schwingneigung".
> "...A minimum of 10-μF tantalum capacitor is required at
> the output to improve the transient response and stability...

Wenn man hinter einen 5V-Regler saubere 3,3V kriegen will, kommt man um 
LDOs schlecht herum. Deren Kehrseite ist die Ausgangskapazität. Dabei 
kann es natürlich nicht schaden, sich das passende Datasheet zu lesen, 
die sind dahingehend recht verschieden.

Bei getrennter Erzeugung gibts auch eine Kehrseite: Die Reihenfolge, in 
der Spannungen hoch- und runterfahren, weniger klar definiert.

von (prx) A. K. (prx)


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Karl B. schrieb:
>> Gern wird vergessen wird der ESR.
>
> Die Tantalelkos.

... oder auch Nicht-Tantalelkos. Weils LDOs gibt, bei denen man mit 
Alu-Elkos einfacher dran ist als mit Tantals. Wegen Mindest-ESR.

Die Anforderungen stehen üblicherweise im Datasheet. Geht halt nicht aus 
dem Bauch raus dimensioniert.

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Karl B. schrieb:
> Manfred schrieb:
>> es
>> gibt keinen Grund, den 3,3V aus der 5V-Schiene zu speisen.
>
> Hi,
> die üblichen (nicht low drop) Spannungsregel-ICs benötigen zur
> einwandfreien Funktion eine Spannungsdifferenz zwischen Eingang und
> Ausgang, die sollte mindestens 3 V betragen. Wie will man das bei
> Ausgangsspannung 3,3 V und 5 V Eingangsspannung machen?

Lerne Lesen und Quote vollständig, DropOut ist mir bekannt!
Was könnte ich mit "Wenn der 3,3V-Regler an der selben Speisung wie der 
5V-Regler hängt" gesagt haben?

Name: schrieb:
> Nirgends gabs je Probleme mit schwingenden LDOs.
> Möglicherweise hatte ich Glück?

Glück oder einfach nur korrekt beschaltet? Klemme mal einen MCP1702 aufs 
Bastelboard, speise vom Labornetzteil und lasse den Kondensator weg, so 
stabil schwingt kein 7805 :-)

Karl B. schrieb:
> Die Tantalelkos.

Gibt es inzwischen Tantalelkos, die an einer Stromversorgung zuverlässig 
langlebig einsetzbar sind? Zumindest früher waren das ja Brandbomben, 
wenn man sie öfter mal schaltete.

Im Normalfall setze ich Folienkondensatoren (MKT) direkt an den Regler, 
da war bislang immer Ruhe.

von (prx) A. K. (prx)


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Manfred schrieb:
> Im Normalfall setze ich Folienkondensatoren (MKT) direkt an den Regler,
> da war bislang immer Ruhe.

Genau das kann bei LDOs zum Problem werden, wenn ein evtl. geforderter 
Mindest-ESR nicht eingehalten wird. Bei Alu gibts den gratis.

: Bearbeitet durch User
von (prx) A. K. (prx)


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Manfred schrieb:
> Glück oder einfach nur korrekt beschaltet?

Geht du bei der Beschaltung nach Gefühl vor und liest das Datasheet erst 
hinterher?

von temp (Gast)


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Es gibt schon gute Gründe die 3.3V aus den 5V zu erzeugen. Wenn die 
Eingangsspannung 12V,24V oder mehr ist nimmt man besser einen 
Schaltregler für die 5V. Die gibt es ja heute wie Sand am Meer und im 
780xx kompatibelem Gehäuse in der 1A Klasse. Die sind aber nicht 
unbedingt preiswert. Die Kombination Schaltwandler/Linearregler ist am 
Ende preiswerter als 2 Schaltregler. Manche µC haben auch keine interne 
Referenz sondern arbeiten gegen die Betriebspannung. Da ist dann ein 
guter Linearregler an konstannten 5V keine schlechte Idee.

von Manfred (Gast)


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temp schrieb:
> Es gibt schon gute Gründe die 3.3V aus den 5V zu erzeugen. Wenn die
> Eingangsspannung 12V,24V oder mehr ist nimmt man besser einen
> Schaltregler für die 5V.

Damit hast Du vollkommen Recht! LDO hinter Schaltregler habe ich schon 
gemacht, aber anderweitig auch zwei Standardregler direkt vom 
Trafonetzteil gespeist. Wenn ich nicht noch diverse 7805 im Bestand 
hätte, würde ich bei den gegebenen Preisen wohl auf LM1117-50 
umschwenken.

Eine konkrete Empfehlung kann man erst aussprechen, wenn Speisung und 
Lastströme bekannt sind.

von Name: (Gast)


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Karl B. schrieb:
> Name: schrieb:
>> Gern wird vergessen wird der ESR.
>
> Die Tantalelkos.
>
> ciao
> gustav

Nein, ESR gibt es oft ein min UND ein MAX.
Beim Unterschreiten des MIN beim falschen Regler beginnt er gern zu 
singen.

Der genannte MCP1755 zum Beispiel hat in der Hinsicht wenige 
Einschränkungen. Hier muss der ESR unter 2 Ohm liegen - mit Kerkos kein 
Problem.

Ein älterer LP2951 dagegen benötigt:
MIN: 20mOhm, Max 5Ohm
Und 20mOhm ist man mit einem guten Kerko schon drunter. Dann singt er 
vielleicht (wobei der LP2951 in der Hinsicht keine Mimose ist).

Solche Leute wie der Herr "IIIIIIIIIIH LDO, hab ich schlechte 
erfahrungen jemacht mit" oben haben halt das Datenblatt nicht gelesen.

Überhaupt gehört die Stabilität eines Reglers (auch die eines LDOs) bei 
der Inbetriebnahme der Platine kontrolliert. Z.B. mit einem 
Lastwechseltest. Wer das nicht tut, und keine Datenblätter liest, wird 
LDOs hassen, aber der hasst auch viele andere Bauteile...

von Uwe B. (Firma: TU Darmstadt) (uwebonnes)


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Mindest ESR bei Low-Droppern ist ein Zeichen fuer geriatrisches 
Chipdesign

von skorpionx (Gast)


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Jürgen schrieb:
> Wären dann die 3,3V genauso stabil wie die 5V am LDO ausgang?

Zwei (oder drei) Dioden in Reihe geschaltet...

von (prx) A. K. (prx)


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skorpionx schrieb:
> Zwei (oder drei) Dioden in Reihe geschaltet...

Mindestlast nötig. Sonst satte Überspannung im Powerdown. Dann schon 
lieber eine blaue LED, bringt wenigstens noch etwas Licht ins Dunkel.

: Bearbeitet durch User
von M.A. S. (mse2)


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A. K. schrieb:
> Bei getrennter Erzeugung gibts auch eine Kehrseite: Die Reihenfolge, in
> der Spannungen hoch- und runterfahren, weniger klar definiert.

beim anderen Verfahren ist die Reihenfolge definiert. Blöd nur, wenn das 
dann gerade falschherum ist.  ;)

von M.A. S. (mse2)


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Uwe B. schrieb:
> Mindest ESR bei Low-Droppern ist ein Zeichen fuer geriatrisches
> Chipdesign

:)

Ich denke auch, es gibt inzwischen genug Bauteile dieser Art, die mit 
Keramikkondensatoren stabil arbeiten können. Ich würde nur noch solche 
wählen, für neue Designs.

von Name: (Gast)


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M.A. S. schrieb:
> A. K. schrieb:
>> Bei getrennter Erzeugung gibts auch eine Kehrseite: Die Reihenfolge, in
>> der Spannungen hoch- und runterfahren, weniger klar definiert.
>
> beim anderen Verfahren ist die Reihenfolge definiert. Blöd nur, wenn das
> dann gerade falschherum ist.  ;)

Lösen kann man das mit Spannungsregler mit Enable-Pin. So wie den 
MCP1755. Das Feature bringen viele (auch billige) Regler mit.
Den Enable des zweiten hängt man an die Ausgangsspannung des ersten 
(falls zulässig). Dann ists wurscht, woraus das erzeugt wird. Man kann 
damit schon ziemlich viel lösen.
Wenn die Regler noch PGOOD-Ausgänge haben, umso besser :-)

Die Einschaltreihenfolge ist ein ger übersehenes Problem, welches zu 
"wundervollen" Seiteneffekten führen kann, bis hin zum sporadischen 
Abrauchen ganzer Platinen.

Die Königsdisziplin ist dann das Einschalten von dicken ARMs mit 
Quadcore und >15 Versorgungen, welche untereinander Abhängigkeiten 
haben. Da kommen dann PMICs ins Spiel. Ich denke aber, das führt zu 
weit.

von M.A. S. (mse2)


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Name: schrieb:
> Lösen kann man das mit Spannungsregler mit Enable-Pin. So wie den
> MCP1755. Das Feature bringen viele (auch billige) Regler mit.
Ähmm:

V+in ----> Regler1 ----> 5V -----> Regler2 -----> 3,3V.

5V sind zuerst fertig. Wie willst Du mit Enable erreichen, dass 3,3V 
zuerst da sind?
;)

von Name: (Gast)


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M.A. S. schrieb:
> Name: schrieb:
>> Lösen kann man das mit Spannungsregler mit Enable-Pin. So wie den
>> MCP1755. Das Feature bringen viele (auch billige) Regler mit.
> Ähmm:
>
> V+in ----> Regler1 ----> 5V -----> Regler2 -----> 3,3V.
>
> 5V sind zuerst fertig. Wie willst Du mit Enable erreichen, dass 3,3V
> zuerst da sind?
> ;)

Indem man die 3V3 aus den V+in erzeugt...

von M.A. S. (mse2)


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Name: schrieb:
> Indem man die 3V3 aus den V+in erzeugt...

OK, das macht Sinn, und ich dachte mir ehrlich gesagt auch, dass Du es 
so meintest.
Nur hattest Du mich zitiert und mein Gedanke bezog sich auf die 
Serien-Variante.

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