Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Die "richtige" Stromversorgung für DC-DC Step-down Modul


von Moritz (Gast)


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Hallo.

Ich bin Anfänger, was das basteln von elektrischen Teilen angeht, aber 
mach schon mal gern hier und da etwas, was es eben nicht (oder nur 
teuer) als fertige Teile zu kaufen gibt.

So brauche ich z.B. ein (bzw. mehrere) USB Netzteil, welches 2,5A 
liefert. Ich habe schon einige von Amazon ausprobiert und weiss, wenn da 
2A drauf steht, sind noch lange keine 2A drin ;)
Die ganzen China-Böller liefern meist 1-1,5A und dann bricht der Strom 
zusammen.
Ein gutes Netzteil habe ich erwischt, das wirklich 2A stabil bringt, 
aber dafür auch knappe 20€ kostet.

Jetzt wollte ich mit einem DC-DC Step-down Modul experimentieren.
Das gab es für lächerliche 1€ pro Stück im Angebot.
Habe die Module bereits da und laut Datenblatt können die 5V 3A liefern 
aus einer Spannung von 8-30V mit 96% Effizienz.
Leider steht da nichts dazu, welchen Eingangsstrom die Module benötigen, 
aber ich gehe mal davon aus, dass man es simpel ausrechnen kann (?).

Meine erster Gedanke:
5V 2,5A brauch ich ...
96% Effizient laut Datenblatt, wird vermutlich realistisch eher um 85% 
liegen ...
12V Eingang habe ich vorgesehen ...
Also:
5*2,5 = 12,5W Leistung am Ausgang
bei 85% müssten also etwa 14,8W am Eingang anliegen.
14,8/12 = ~1,25A

Ist die Überlegung so richtig?
Falls nicht, bitte korrigieren ...

von Mark S. (voltwide)


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Ja, ist soweit korrekt

von Teo D. (teoderix)


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Wenns als Akkulader dienen soll, reicht es nicht, einfach nur genügend 
Power bereit zu stellen!
Beitrag ""Intelligente" USB-Ladegeräte"
u.a.:"Google mal nach TPS2511.
Da wird im Datenblatt erklärt wie der zulässige Strom festgestellt 
wird."
Das Bauteil soll laut Dabla alles abdecken.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Ich würde nur beachten, daß die China Step up/down Module die 
angegebenen Ströme mangels Kühlkörper meist auch nicht liefern können. 
Die Chinesen pinseln einfach den max. Strom des verwendeten Wandlers als 
Spec. ab.

von Teo D. (teoderix)


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Andreas B. schrieb:
> Die Chinesen pinseln einfach den max. Strom des verwendeten Wandlers als
> Spec. ab.

Ein paar schreiben auch mehr Info zu! Max.; Dauer mit u. ohne Kühlkörper 
etc.
Ich kauf wenn möglich nur bei solchen Händlern. Die 20-30Cent mehr, die 
man dann meist mehr zahlt, ist mir das wert. Vielleicht machts ja 
Schule...

von hinz (Gast)


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Andreas B. schrieb:
> Ich würde nur beachten, daß die China Step up/down Module die
> angegebenen Ströme mangels Kühlkörper meist auch nicht liefern können.
> Die Chinesen pinseln einfach den max. Strom des verwendeten Wandlers als
> Spec. ab.

Es ist nicht nur der fehlende KK, sondern auch die Elkos sind viel zu 
knapp dimensioniert.

von Gerald B. (gerald_b)


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Und die Speicherdrossel ist meist auch auf Kante genäht. Deren 
Sättigungsstrom sollte höher sein, als der geforderte Maximnalstrom. 
Ansonsten steigen die Verluste überproportional an.

von Jobst Q. (joquis)


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Müssen es unbedingt 12V sein?

Es gibt massenhaft gebrauchte Notebook Netzteile mit 19V , die man bei 
Ebay für 1€ ersteigern kann oder von Bekannten, die sie übrig haben.

Für 2,5 A Dauerstrom solltest du dich nach etwas stärkeren Stepdowns 
umsehen.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Moritz schrieb:
> wenn da 2A drauf steht, sind noch lange keine 2A drin

Gut erkannt.

> Jetzt wollte ich mit einem DC-DC Step-down Modul experimentieren.
> Das gab es für lächerliche 1€ pro Stück im Angebot.

Die sind meistens auch nur halb so hoch belastbar, wie drauf steht. 
Sollte für Dich jetzt keine Überraschung sein.

> Ist die Überlegung (zur Berechnung) so richtig?

Im Prinzip ja, aber rechne besser mit 80% Wirkungsgrad, dann sind sie 
schon gut.

von Manfred (Gast)


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von Moritz (Gast)


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Super, danke für eure Antworten.
@Manfred:
Nr.2 habe ich mit 3A statt 4A.
Der macht (selbst gemessen) bei einer Last von 2,4A nur noch knapp 
3,8-4V und damit geht's nicht mehr
Nr.3 sieht echt gut aus. Den probiere ich mal aus.
Aber das ist es eben was ich meinte: Netzteil + USB-Buchse + VK und du 
bist bei 20€ für ein ordentliches Netzteil.

Nochmal zum Thema:
@joquis "olle" Netzteile mit 19V habe ich noch einige rum liegen.

Aber -und das ist es, wo mein Wissen endet und gefährliches Halbwissen 
anfängt- ich dachte immer, dass je weniger Volt dies Wandler runter zu 
brechen haben, desto weniger Leistungsverlust und desto weniger Wärme 
entsteht.
Ist das falsch?
Dann hätte ich sogar noch ein 24V Netzteil da, was mal von einem ollen 
Drucker stammt ^^

von Hannes J. (Firma: _⌨_) (pnuebergang)


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Manfred schrieb:
> Moritz schrieb:
>> USB Netzteil, welches 2,5A liefert.
>
> https://www.pollin.de/p/schaltnetzteil-meanwell-rs-15-5-5-v-3-a-351464
>
> 
https://www.pollin.de/p/steckernetzteil-quatpower-psn5-4000h5-5-5-v-4-a-5-5-2-1-mm-351539
>
> https://www.pollin.de/p/schaltnetzteil-astec-lps42-5-v-11-a-351986
>
> https://www.pollin.de/p/schaltnetzteil-meanwell-eps-15-5-5-v-3-a-352058

Wenn es ein USB-Netzteil zum Laden eines Gerätes über USB sein soll, 
Ikea https://www.ikea.com/de/de/catalog/products/20415027/

Test verschiedener Ladegeräte, einschließlich des Ikea-Geräts, durch das 
schwedischen Elektrotechnischen Instituts "Elsakerhetsverke". Mit 
Wärmebildern, Belastungsmessung, Strahlungsmessung, Analyse des 
Innenaufbaus, etc. 
https://www.elsakerhetsverket.se/globalassets/publikationer/rapporter/elsak-Granskning-usbladdare-2017.pdf

(Das PDF ist zu lang für Google-Translate, aber man kann sich die bunten 
Bilder ansehen und es abschnittweise per Copy&Paste übersetzen).

Abschnittweise Übersetzen ergibt für mich:

Das Ikea-Ladegerät gehört zu den drei Geräten mit der niedrigsten 
Innentemperatur, 52° bei 3,4A Vollast (Seite 35).

Das Ikea-Gerät gehört zu den zwei Geräten, bei denen behauptete und 
gemessene Leistung übereinstimmen (Seite 40).

Wenn ich es richtig hinbekommen habe, dann hat Ikea aus unspezifizierten 
Gründen Änderungsauflagen bekommen (Seite 83). Das Gerät darf aber 
weiter verkauft werden. Gründe für Änderungsauflagen können zum Beispiel 
falsch Beschriftung oder fehlende Sicherheitshinweise sei (Seite 22).

Den Rest darf sich jeder selber durch den Übersetzer jagen.

: Bearbeitet durch User
von Jobst Q. (joquis)


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Moritz schrieb:
> Aber -und das ist es, wo mein Wissen endet und gefährliches Halbwissen
> anfängt- ich dachte immer, dass je weniger Volt dies Wandler runter zu
> brechen haben, desto weniger Leistungsverlust und desto weniger Wärme
> entsteht.
> Ist das falsch?

Soweit ich weiß, sinkt der Wirkungsgrad nur bei niedrigen 
Ausgangsspannungen, vermutlich wegen der Restspannung an der 
Schottky-Diode. Von der Eingangsspannung ist er ziemlich unabhängig. Es 
gibt ja Stepdowns mit recht hoher Eingangsspannung, die trotzdem einen 
sehr guten Wirkungsgrad haben.

Aber vielleicht gibt es hier ja Experten, die Näheres wissen.

von Stefan F. (Gast)


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Jobst Q. schrieb:
> Soweit ich weiß, sinkt der Wirkungsgrad nur bei niedrigen
> Ausgangsspannungen, vermutlich wegen der Restspannung an der
> Schottky-Diode.

Ja. Bei 0,7V Ausgangsspannung kann man nicht mehr 50% Wirkungsgrad 
erreichen solange man eine Diode als Schaltelement verwendet. Mit einem 
Transistor sind die Verluste geringer, aber das Timing ist kritischer.

von teils, teils (Gast)


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Moritz schrieb:
> je weniger Volt dies Wandler runter zu brechen haben,
> desto weniger Leistungsverlust und desto weniger Wärme

Tendenziell stimmt das (für Buck, umgek. für Boost) schon,
leider ohne linearen bzw. proportionalen Zusammenhang.

Allerdings sind die sog. Gesamtverluste von Schaltwandlern
(die für die Wärmeentwicklung zuständig/verantwortlich sind)
eh sehr viel komplexer zu berechnen, und die Teilverluste je
nach Betriebspunkt variabel sind (oder teils sein können).

Weitaus hilfreicher wären Dir also genauere Kenntnisse dazu.

von Wolfgang (Gast)


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Moritz schrieb:
> Jetzt wollte ich mit einem DC-DC Step-down Modul experimentieren.
> Das gab es für lächerliche 1€ pro Stück im Angebot.
> Habe die Module bereits da und laut Datenblatt können die 5V 3A liefern

Woher weisst du, dass es dir damit nicht genauso geht, wie mit den 
USB-Teilen.

> Ich habe schon einige von Amazon ausprobiert und weiss, wenn da
> 2A drauf steht, sind noch lange keine 2A drin ;)
> Die ganzen China-Böller liefern meist 1-1,5A und dann bricht der Strom
> zusammen.

Die 1€ Teile liefern vielleicht die 3A, aber mit der oft nur 
minimalistische  Kühlung, halten sie das nicht lange durch.

von Manfred (Gast)


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Moritz schrieb:
> Nr.2 habe ich mit 3A statt 4A.

Also ein anderes Gerät.

Generell sehe ich Pollin mit einer gewissen Vorsicht, viel Dinge sind 
mehr billig als gut. Aber: Ich habe hier etliche Steckernetzteile, die 
Pollin als Eigenmarke vertreibt, also auch Pollin als Hersteller drauf 
steht - alle leisten, was sie sollen.

> Der macht (selbst gemessen) bei einer Last von 2,4A nur noch knapp
> 3,8-4V und damit geht's nicht mehr

Taugen wirklich die Netzteile nicht oder verlierst Du die Spannung auf 
dem Kabel?

> Nr.3 sieht echt gut aus. Den probiere ich mal aus.

Beachte, dass grob überdimensionierte Netzteile einen schlechten 
Wirkungsgrad haben. Alle zwei Wochen mal zwei Stunden an ist kein Thema, 
ansonsten hat das Jahr 8760 Stunden, jedes (unnötige) Watt kostet also 
an 3 Euro pro Jahr.

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