Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Deppensicheres Schaltregler-IC


von weihnachtsmännlein (Gast)


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Huhu,

ich möchte ein bisschen Weihnachtsspielzeug basteln. Es sollen Sterne 
werden, mit LED drin. Weil man ja auch bisschen basteln will, möchte ich 
gern die WS2812B verwenden (10 pro Stern, einer pro Zacke und Seite). 
Damit komme ich leider auf relativ hohe 6A max. für meine 10 Sterne.
Gleichzeitig können die WS2812B maximal 5V vertragen.

Ich möchte also die Leitungen mit 12V, evtl. mehr versorgen und jeden 
Stern mit einem kleinen Schaltregler ausstatten.

Problem: Ich habe noch nie einen Schaltregler gebaut. Und leider auch 
keine Ahnung, welches der 1000 ICs auf dem Markt geeignet ist.

Anforderungen:
- günstig (~2€ max, lieber 1€ für das IC alleine)
- wenig externe Bauteile
- einfaches Layout
- Eingangsspannung max. >= 12V
- bis 600 mA Ausgangsstrom (Dauerstrom wahrscheinlich weit weniger)
- Ausgangsspannung 5V
- Genauigkeit der Ausgangsspannungsregelung +/- 300 mV, gerne besser.
- von Hand lötbar (SMD wird bevorzugt, THT ist aber auch okay)
- bei 0815-Läden wie Reichelt, Conrad etc. zu kriegen

Hat jemand einen spontanen Einfall?
Was ist mit dem hier, auf den gibt es gerade Rabatt bei Reichelt?
https://www.reichelt.de/switching-regulator-3a-to-263-7-rd-reg-10-p192856.html?PROVID=2788&&r=1
Da steht SIMPLE SWITCHER dran...?

Danke!

von Bernd D. (Firma: ☣ ⍵ ☣) (bernd_d56) Benutzerseite


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Die example Application im DB ist ja genau das, was du suchst, sieht für 
mich als ebenfalls solcher Laie wie du gut aus.
(Abo)

von Teo D. (teoderix)


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Bernd D. schrieb:
> Die example Application im DB

Da ist aber das für den LM2596 verlinkt und unter der Bezeichnung "RD 
REG 10" Ist nichts zu finden. -> da is da wurm drin!

Der LM2596 ist ziemlich Handzahm (150kHz) und noch schnell genug damit 
die Spule nich allzu groß wird. Nicht verwirren lassen, die 3A ist der 
max. Strom (ImpulsLast) den er durch die Spule schicken kann und nicht 
der max. Dauerstrom der hinten raus kommt.

Mit dem gibts auch billige fertig(e;) Module, für ~2-4€.

von T Rroll (Gast)


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MC34063A , kostet um die 20 cents.

von Michael B. (laberkopp)


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von Teo D. (teoderix)


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T Rroll schrieb:
> MC34063A , kostet um die 20 cents.

OK, ist auch der zahmste. Bei 12V->5V wird aber ohne externen 
Transistor, nich mehr als  ~0,5-0,8A rauskommen ohne das der den 
Hitzetod erleidet.
Dafür gibts für den, einfach Berechnungs-Tools im Netz!
Für LM25xx ??? -> Taschenrechner und etwas Wissen über Schaltregler, 
wäre da von Nöten. Is aber auch kein Hexenwerk!

von Teo D. (teoderix)


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Michael B. schrieb:
> Ebay-Artikel Nr. 132415886961

10St. für 4Ökken. :)))
Lieferung bis 25/12. :(((

Achtung " Imput Curent 1,8A"!!!
dito

: Bearbeitet durch User
von Harald (Gast)


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T Rroll schrieb:
> MC34063A , kostet um die 20 cents.

Billig, aber sch... Der baut bei der Arbeit gerne eine nervige 
Geräuschkulisse auf, liegt am Reglerprinzip.

Ich finde den TPS54202 bzw. TPS54302 auch recht unkompliziert, ist 
relativ neu

- hohe Schaltfrequenz aber unkritisch im Aufbau, Layout im Datenblatt
- keine Diode erforderlich
- superklein, hohe Leistung
- nur keramische Kapazitäten.
- kleine Spule

von weihnachtsmännchen (Gast)


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Danke schonmal für den Input :)

Der MC ist sehr günstig, das ist gut. Hier habe ich aber einen 
Wiki-Artikel gefunden, in dem für Anwendungen mit starken Lastwechseln 
vom MC abgeraten wird, weil er darauf schlechter reagiert als zum 
Beispiel ein LM2576. Für den gäbe es auch Rechner.

Der LM2596 ist etwas teuer für meinen Geschmack.
Der 2576 ist für 1,20 bei Reichelt zu haben.

Am besten gefällt mir allerdings der letzte Vorschlag, allerdings ist 
der noch nicht bei normalen Händlern im Sortiment, sondern anscheinend 
Boutique :(

von Teo D. (teoderix)


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weihnachtsmännchen schrieb:
> Anwendungen mit starken Lastwechseln
> vom MC abgeraten wird, weil er darauf schlechter reagiert

Jo, das mag er nich so. Er stottert quasi, was Piks erzeugt und die 
Spule kann Fiepen. Wenn, dann die Henrys für die min. Last auslegen.

> LM2576. Für den gäbe es auch Rechner.
Ahh... THX

von Manfred (Gast)


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weihnachtsmännlein schrieb:
> mit einem kleinen Schaltregler ausstatten

Für unter 30 cent fertig, habe ich hier: 
https://www.aliexpress.com/item/15950-Free-Shipping-10pcs-Model-aircraft-power-step-down-DC-DC-mini-360-power-supply-module/32356678600.html

Aber: Teile Dein Gebilde in mehrere Stränge, die Du ggfs. einzeln 
zuschalten kannst. Ich habe mal ein Problem an einem kommerziellen 
Produkt beackert, was unter bestimmten Bedingungen nicht anlaufen 
wollte. Was passierte:

Das Netzteil startet, die Spannung steigt an. Sobald die Schwelle 
überschritten ist, laufen alle angeschossenen Schaltregler hoch. Da die 
Spannung noch niedrig ist, brauchen die mehr als den Nennstrom und das 
primäre Netzteil schaltet ab.

Die Lösung war, die Gesamtlast in drei Gruppen zeitverzögert 
zuzuschalten!

von Harald (Gast)


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weihnachtsmännchen schrieb:

>
> Am besten gefällt mir allerdings der letzte Vorschlag, allerdings ist
> der noch nicht bei normalen Händlern im Sortiment, sondern anscheinend
> Boutique :(

Bestellst du deine Leiterplatten zufällig bei jlcpcb.com? Dann könntest 
du genau diese ICs bei lcsc.com ohne zusätzliche Versandkosten 
mitbestellen. Das ist ein Laden. Gibt es sogar einen Gutschein für 
Erstbesteller.

Spulen gibt es da auch. Nimm eine Power Inductor mit 15uH und einem 
Isat, der so min. 50% höher liegt als dein Nennstrom. Kondensatoren gibt 
es da auch, irgendwas mit X7R oder X5R Dielektrikum. Spannung möglichst 
hoch wählen, im 1206 oder 1210 Package gibt es genug Auswahl.

von Harald (Gast)


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von Teo D. (teoderix)


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weihnachtsmännchen schrieb:
> Am besten gefällt mir allerdings der letzte Vorschlag, allerdings ist
> der noch nicht bei normalen Händlern im Sortiment,

Ja, scheint mein neuer Liebling zu werden... :)

Mouser hat die auf Lager (<2€).
Sammelbestellung, so alle paar Wochen(?).
https://www.mikrocontroller.net/articles/Sammelbestellungen(Mouser%29

von Karl (Gast)


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LM2596.

Nicht selber bauen. Kaufen. Gibts bei Amazon oder Ebay als fertiges 
Modul billiger, als Du den IC bekommst.

von Teo D. (teoderix)


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Karl schrieb:
> Nicht selber bauen. Kaufen. Gibts bei Amazon

0,90€ inkl. p&p. bei 10St. Da macht's selber bauen, wirklich keinen Spaß 
mehr. :-/

https://www.amazon.de/Demarkt-Step-down-Einstellbare-Buck-Modul-Spannung-Blau-x-10/dp/B06Y5T4BRB/ref=sr_1_5?ie=UTF8&qid=1540505235&sr=8-5&keywords=LM2596

Beitrag #5599430 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Pat P. (tsag)


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Entweder Du schaust dir den WeBench Power designer mal an, hier wird dir 
ein IC empfohlen, sowie ein fertiger Schaltplan und Layout angeboten.

http://www.ti.com/tools-software/design-center/webench-power-designer.html

Oder Du nimmst einfach einen fertigen DCDC Wandler den Du nur auf die 
Platine löten musst.

-Patrick

von Peter D. (peda)


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Michael B. schrieb:
> Ebay-Artikel Nr. 132415886961

Ja, der MP2307 hat einen hohen Wirkungsgrad und CCM für nicht lückenden 
Betrieb bei kleiner Last.

Der uralte LM2576 verheizt dagegen viel am Transistor und der Diode.
Moderne Regler nehmen für beides MOSFETs (deutlich geringerer 
Spannungsabfall).
Moderne MOSFET-Regler erkennt man an dem nötigen Bootstrapkondensator 
und der fehlenden Diode.

von Stefan F. (Gast)


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Ich benutze gerne LM2574, LM2575 und LM2576. Sie stellen aufgrund der 
relativ geringen Taktfrequenz geringe Anforderungen an Spule und Layout.

Achte nur darauf, die GND Verbindungen sternförmig an einem Punkt 
zusammen zu führen und keine Schleifen zu bauen, die ihrerseits nämlich 
wiederum wie eine Spule wirken.

Module mit diesen Chips werden im Internet ziemlich billig verhökert. 
Solange du sie dauerhaft nur mit halb so viel Strom belastest, wie die 
Händler versprechen, halten sie auch lange.

Den Bemerkungen von Peter D. stimme ich zu. Ich nutze diese alten Chips 
trotzdem immer noch, weil ich damit noch nie Probleme hatte.

von Harald (Gast)


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Apropos LM25xx und fertige Module: Der Wandler soll doch mit auf den 
W-Baum drauf, oder? Wie groß soll der Baum denn werden?

von weihnachtsmännlein (Gast)


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Kein Baum, Stern :)

10x10 cm, der Wandler soll in die Mitte. Gut wäre eine möglichst flache 
Bauform des Wandlers, damit das Licht gleichmäßig über das matte 
Acrylglas abgestrahlt wird und nicht Bauteile im Weg sind.

Ich habe mir gerade den TPS54302 nochmal genauer angesehen, gefällt mir 
hinsichtlich Bauhöhe von Spulen und Kondensatoren besser als der LM2576.

JLCPCB kannte ich noch gar nicht. Sieht aber interessant aus und wenn es 
da den exotischen IC versandkostenfrei dazugibt... hmm... vor allem für 
62 Cent... hmm hmm :D
Ich glaube, ich spiele da heute Abend mal ein bisschen rum.

Ein fertiges Modul wollte ich eigentlich vermeiden, das geht ein wenig 
gegen die Bastlerehre.

von Harald (Gast)


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Video über JLCPCB, schon stark beeindruckend
https://www.youtube.com/watch?v=ljOoGyCso8s

Spulen gibt es auch noch flacher bei lcsc.com
https://lcsc.com/product-detail/Power-Inductors_15uH-20_C135273.html

MLCC Kapazitäten auch, nimm eine möglichst große Bauform 1210 oder 1812 
für den Eingangskondensator, möglichst in 50V, denn MLCC haben ein 
heftiges Derating bei höheren Eingangsspannungen. Hohe 
Spannungsfestigkeit und größere Bauformen helfen dagegen ein wenig.

Wenn der Stern 10x10cm groß wird (und keinen Millimeter größer) passt Du 
damit in das "China-PCB-Normmaß" und Dir wird die Platine quasi 
hinterhergeworfen...

von weihnachtsmännlein (Gast)


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Harald schrieb:
> Wenn der Stern 10x10cm groß wird (und keinen Millimeter größer) passt Du
> damit in das "China-PCB-Normmaß" und Dir wird die Platine quasi
> hinterhergeworfen...

Das war durchaus beabsichtigt ;)

von Teo D. (teoderix)


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weihnachtsmännlein schrieb:
> Ein fertiges Modul wollte ich eigentlich vermeiden, das geht ein wenig
> gegen die Bastlerehre.

Dito, außer es ist standalone. Das macht bei den Preisen, wirklich 
keinen Spaß.
Aber so ein Modul, auf eine selbst gefertigte/konstruierte babben, 
kommt nich in die Tüte, bzw. ins Gehäuse. :)

von weihnachtsmännchen (Gast)


Angehängte Dateien:

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Das sind meine Ergebnisse soweit.

Beim Layout habe ich mich am Datenblatt "orientiert"/abgekupfert, nur 
das Widerstandsnetzwerk habe ich selber verlegt.

Sind da irgendwelche Fehler/Patzer drin? Bis jetzt habe ich nur den 
Schaltregler gemacht und würde erstmal wissen wollen, wie der geworden 
ist.

Weiter zu den LEDs würde ich dann versuchen, sternförmig zu gehen.

von Harald (Gast)


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EN am TPS54x02 einfach offen lassen, das Datenblatt sagt:
 „Float the EN pin to enable.“
Der Teiler macht es nicht stabiler.

Den 51Ohm R3 kannst du weglassen, geht sehr gut ohne.

C6 ist auch sehr unkritisch, kann auch einfach 100pF sein, der krumme 
Wert im Datenblatt kommt wohl so aus der Webbench.

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