Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PCB Projekt Spannunsversorgung


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von Peter (Gast)


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Hallo,

ich habe folgende Projektarbeit bekommen:

Folgende Spannungen sollen parallel(max. 5mV Rippel) bereitgestellt 
werden:
12V -> 6A
9V -> 3A
5V -> 4A
3.3V -> 1A
1.8V -> 1A

Am Eingang liegen 24V an.


Bräuchte dringend einen Denkansatz wie ich das Realisieren soll, da es 
mein erstes Projekt solcher Art ist.

Vielen Dank schonmal!


MfG Peter

von Elektrofan (Gast)


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(Schalt-)Netzteil mit 124 W ? Erstes Projekt ?  Wow !

Zwingend muss man vorher u.a. wissen, ob die Spannungen alle
getrennt sein sollen (untereinander und/oder vom Eingang) und welche
Toleranz sie haben dürfen.
Sind die geforderten Ströme konstant usw.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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5mV ripple bei 12V ist schon sehr speziell. Brauchst du das wirklich, 
oder kommt da der sportliche Ehrgeiz durch?

Normalerweise ist es doch so, dass man die digitalen Schaltkreise von 
den analogen trennt und besonders ripple-arme Spannung nur in einem 
kleinen Teil der analogen Bereiche bei geringen Strömen nötig ist.

von Peter (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> 5mV ripple bei 12V ist schon sehr speziell. Brauchst du das
> wirklich,
> oder kommt da der sportliche Ehrgeiz durch?
>
> Normalerweise ist es doch so, dass man die digitalen Schaltkreise von
> den analogen trennt und besonders ripple-arme Spannung nur in einem
> kleinen Teil der analogen Bereiche bei geringen Strömen nötig ist.

Also die +-5mV Ripple sind gegeben. Das ist in dem Fall leider nicht der 
sportliche Ehrgeiz. :D

Ich hätte jetzt Schaltregler in Betracht gezogen. Hab mal bei TI mal 
geschaut dort komme ich nahezu an die 5mV Ripple ran.

Weiß aber nicht recht wie ich realisieren soll?
Mir fehlt leider die praktische Erfahrung dazu

Elektrofan schrieb:
> (Schalt-)Netzteil mit 124 W ? Erstes Projekt ?  Wow !
>
> Zwingend muss man vorher u.a. wissen, ob die Spannungen alle
> getrennt sein sollen (untereinander und/oder vom Eingang)

"Die Masse der Versorgungsspannung soll von den Massen
Ihrer Schaltung getrennt werden."

von hinz (Gast)


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Peter schrieb:
> Ich hätte jetzt Schaltregler in Betracht gezogen. Hab mal bei TI mal
> geschaut dort komme ich nahezu an die 5mV Ripple ran.
>
> Weiß aber nicht recht wie ich realisieren soll?
> Mir fehlt leider die praktische Erfahrung dazu

Dann machs mit Linearreglern.


> "Die Masse der Versorgungsspannung soll von den Massen
> Ihrer Schaltung getrennt werden."

Das ist natürlich ungünstig.


Hast du uns noch was verschwiegen?

von Chlorophor (Gast)


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Viel Glueck.

von Michael B. (laberkopp)


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Peter schrieb:
> Bräuchte dringend einen Denkansatz wie ich das Realisieren soll

Step down Schaltregler.

Ist bei 24V ja nun nicht 'lebensgefährlich', und galvanisch getrennt 
muss auch nichts sein.

Aber 6A sind reichlich, das braucht nicht nur starke ICs sondern auch 
guten Aufbau.

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/3611fd.pdf

Aber wenn Chinesen das für 5 EUR hinbekommen
Ebay-Artikel Nr. 112050607286
dann solltest du damit nicht überfordert sein (oder überlasse deinen Job 
gleich den Chinesen. Irgendwo wird es den Schaltplan dazu geben, aber er 
enthält eine für dich überflüssige Stromregelugn).

Es gibt die Möglichkeit, die 1A Ausgänge mit Linearreglern aus den 5V zu 
erzeugen, der dann 6A liefern können muss.

Es gibt auch die Möglichkeit, alle Spannung auf ein Mal kostengünstiger 
durch einen Trafo mit mehreren Wicklungen zu erzeugen, aber das wäre ein 
Bauteil nicht von der Stange, und die Eingangsstöme werden damit noch 
unhandlicher. Du tust dir also als Anfänger mit der Einsparung keinen 
Gefallen.

von Michael B. (laberkopp)


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Peter schrieb:
> Also die +-5mV Ripple sind gegeben. Das ist in dem Fall leider nicht der
> sportliche Ehrgeiz. :D

Geht ja mit PI Filter.

Peter schrieb:
> "Die Masse der Versorgungsspannung soll von den Massen
> Ihrer Schaltung getrennt werden."

Wo steht das ? Nicht im Eingangsposting. Scheiss Salamiwurst.

von S. K. (hauspapa)


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Da währe noch die Regeldynamik interessant. Man kann die mV zwar 
totfiltern, kann dann aber auch Lastsprünge nur unterhalb der 
Grenzfrequenz des Filters ausregeln. Gut möglich das man in dieser Zeit 
schon wieder ein paar ordentlich mV daneben ist. Sinnlos Kapazität 
einbauen hilft da auch nur begrenzt. Spannungsregler werden mit Stark 
kapazitiven Lasten entweder langsam oder schwingfähig.

Ist deine Hausaufgabe. Helfe gerne, aber die Ansätze+ Begründung muss 
von Dir kommen.

So viele Wandlertypen gibts für den Leistungsbereich ja garnicht.

Viel Erfolg
Hauspapa

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Peter schrieb:
> Weiß aber nicht recht wie ich realisieren soll?
> Mir fehlt leider die praktische Erfahrung dazu

Ohne Erfahrung wird es Dir vielleicht gelingen, irgendwie 
funktionierende Schaltregler zusammen zu klöppeln. Aber bis du wirklich 
gute bauen kannst, wird es wohl noch ein paar Monate dauern.

In den Datenblättern der Gängigen Chips findest du Beispielschaltungen, 
Hinweise zum Layout und zur Bauteile-Auswahl. Ich empfehle Dir, mehrere 
Datenblätter von neuen und alten Chips unterschiedlicher Hersteller zu 
lesen. Ich hatte früher ein sehr aufschlussreiches Lehrbuch von Siemens, 
dass man aber nicht mehr kaufen kann. Sicher gibt es jedoch noch 
weiteren Lesestoff auf den Webseiten der Chiphersteller, auch 
"Application Notes" und "Design Guides" genannt.

Nur mal um ein Beispiel zu nennen: 
https://www.analog.com/en/technical-articles/designing-power-supply-parameters-in-five-simple-steps-with-the-ltpowercad-design-tool.html

Als Anfänger kommst du sicher am ehesten zum Ziel, indem du ein fertiges 
Netzteil mit 20 bis 30 Volt Ausgangsspannung verwendest und daraus mit 5 
fertigen Step-Down Wandlern eine grobe Spannungsregelung auf 15V, 12V, 
8V, 6.3V und 4,8V vornimmst (immer 3V mehr als final benötigt). 
Anschließend kommen 5 lineare fein-Regelungen. Auch dazu gibt es 
Anleitungen von den Chip-Herstellern, zum Beispiel:

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an140fb.pdf

Du solltest aber noch viel mehr Anleitungen lesen, als diese beiden.

Wirklich effizient wird dieses Konstrukt nicht, aber wenigstens erfüllt 
es sicher die Anforderung.

Nachtrag:
> "Die Masse der Versorgungsspannung soll von den Massen
> Ihrer Schaltung getrennt werden."

Wo kam das denn jetzt her?
Du meinst damit wohl, dass alle 5 Spannungen Potentialfrei sein müssen. 
Dann kommst du nicht umhin, anstelle des einen dicken Schaltnetzteil 5 
einzelne zu benutzen. Aber Achtung: Noch lange nicht alle sind 
Potentialfrei. Außerdem müsste man zur Auswahl noch wissen, wie viel 
Potentialdifferenz diese denn aushalten/isolieren können sollen. Bedenke 
auch, dass das Thema EMV bei solchen Netzteilen deutlich komplexer ist.

S.K. Hinweis zur Regeldynamik ist auch wichtig. Hast du denn 
Informationen zum Verhalten der Last? Wie Sprunghaft ist dessen 
Stromaufnahme? Falls du ihm oder mir nicht glaubst, dann google mal nach 
"ESP8266 unstable". Wenn diese WLAN Module ausfallen, liegt es fast 
immer an überforderten Netzteilen.

: Bearbeitet durch User
von Felix R. (felix_r698)


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Bei halbwegs konstanten Lasten wäre ein Royer angesagt.

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