Shelly 1/2: Wie bauen die eine so kleine Stromversorgung?

#5686812
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Hallo zusammen

Habe vor kurzem meine beiden Shelly 1 und 2 bekommen. (Siehe 
https://shelly.cloud)

Da die Dinger wirklich klein sind habe ich den Shelly 2 geöffnet 
(Vorsicht: Gehäuse ist geleimt; beim öffnen habe ich eine Spule 
beschädigt), weil es mich wundert, wie die Ingenieure bei Shelly die 
Stromversorgung (230V -> 5V, ev. auch 12V für die Relais?) gebaut haben.

Natürlich sieht man das nicht auf anhieb, aber was man sieht ist, dass 
es sehr wenig Bauteile sind: 1-2 Widerstände, ein Kondensator, ggf. eine 
Spule, 1-2 sehr kleine(!) Elkos und (vermutlich?) ein oder zwei 
Zehnerdioden? Kein Trafo (für Schaltnetzteile) und keine 4 
Gleichrichter-Dioden sind zu sehen (es sei den die sind in einem IC 
versteckt).

Wenn ich nach minimalen, ultra-einfachen Stromversorgungen für 230V AC 
-> 5/12V DC google, dann finde ich nichts mit so wenig Bauteilen bzw. 
was auf so engem Raum Platz findet. Meist werden Gleichrichter (4 
Dioden) verwendet, und/oder relativ fette Elkos die in so einem kleinen 
Gehäuse keinen Platz fänden.

Frage:
Kann sich jemand ausmalen oder vorstellen, wie die Designer (am Beispiel 
eines Shelly oder vergleichbar kleinem Gerät) eine so minimalistische, 
kleine Stromversorgung bauen?

Grüsse
Roman
#5686834
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Roman K. schrieb:
> Natürlich sieht man das nicht auf anhieb, aber was man sieht ist, dass
> es sehr wenig Bauteile sind: 1-2 Widerstände, ein Kondensator, ggf. eine
> Spule, 1-2 sehr kleine(!) Elkos und (vermutlich?) ein oder zwei
> Zehnerdioden? Kein Trafo (für Schaltnetzteile) und keine 4
> Gleichrichter-Dioden sind zu sehen (es sei den die sind in einem IC
> versteckt).

Ein Bild sagt mehr als 1000 Worte. Beachte die Bildformate.

> Wenn ich nach minimalen, ultra-einfachen Stromversorgungen für 230V AC
> -> 5/12V DC google, dann finde ich nichts mit so wenig Bauteilen bzw.
> was auf so engem Raum Platz findet. Meist werden Gleichrichter (4
> Dioden) verwendet, und/oder relativ fette Elkos die in so einem kleine
> Gehäus  nicht Platz hätten.

Wahrscheinlich ein Kondensatornetzteil.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Controller_an_230V#Versorgung_.C3.BCber_Vorwiderstand.2FKondensator
Gast #5686906
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> wohl eher nicht
wohl eher doch. Vielleicht ist die "ggf. eine Spule" ja in Wirklichkeit 
ein BGR oder eine Drossel. Und auf der Webseite finde ich nur "Power 
Supply: 110-230V ±10%, 50/60Hz AC", nix von DC.
#5686982
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Joker schrieb:
>> wohl eher nicht
> wohl eher doch. Vielleicht ist die "ggf. eine Spule" ja in Wirklichkeit
> ein BGR oder eine Drossel. Und auf der Webseite finde ich nur "Power
> Supply: 110-230V ±10%, 50/60Hz AC", nix von DC.

https://shelly.cloud/shelly1-open-source/ :

Shelly 1 OS support wide range of AC and DC power supply: 110-265V, 
50/60Hz AC, 12V DC, 24 – 48V DC
#5686984
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#5686991
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Jan L. schrieb:
> Joker schrieb:
>>> wohl eher nicht
>> wohl eher doch. Vielleicht ist die "ggf. eine Spule" ja in Wirklichkeit
>> ein BGR oder eine Drossel. Und auf der Webseite finde ich nur "Power
>> Supply: 110-230V ±10%, 50/60Hz AC", nix von DC.
>
> https://shelly.cloud/shelly1-open-source/ :
>
> Shelly 1 OS support wide range of AC and DC power supply: 110-265V,
> 50/60Hz AC, 12V DC, 24 – 48V DC

https://forum.creationx.de/index.php?attachment/1995-shelly-2-pins-jpg/

...scheint wohl was LNK304-ähnliches zu sein, zumindest beim Shelly2...
Gast #5686998
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Roman K. schrieb:
> Da die Dinger wirklich klein sind habe ich den Shelly 2 geöffnet
> (Vorsicht: Gehäuse ist geleimt; beim öffnen habe ich eine Spule
> beschädigt), weil es mich wundert, wie die Ingenieure bei Shelly die
> Stromversorgung (230V -> 5V, ev. auch 12V für die Relais?) gebaut haben.

Ich tippe auf einen Buck-Converter.

Mach doch mal bitte selbst Bilder auf denen man genaueres sieht.

LG
old.
Gast #5687040
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Anbei der AC-DC-Converter der Fritz!dect 200
Er ist entstört. Auch AM-Empfang ist, zumindest bei mir,
ohne Einschränkungen möglich.

Anbei ein Bild vom Netzteil. Ich brauche nur den open collector
für meine Heizungssteuerung und betreibe das Ding mit 3,5V
die ich oben links einspeise.
Ob das Teil Netztrennung hat, habe ich nicht geprüft.
Kann eigentlich nicht, wegen der Energiemesseinrichtung schon nicht.
Wenn ich das Teil nochmal zerlege, prüfe ich interessehalber mal nach.


LG
old.
Angehängte Dateien:
#5687118
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A. K. schrieb:
> Das Teil hat einen Debug/Flash-Port. Will hoffen, dass der
> netzgetrennt
> ist.

Der Hersteller warnt deutlich davor, den Shelly 1 zu flashen, wenn er am 
Netz angeschlossen ist(!) - ausser natürlich wenn Over-The-Air (OTA) 
geflasht wird, wie z.B. bei hauseigenen Firmware-Updates.
Beim Flashen muss der Shelly mit ext. 3.3V betrieben werden.
Gast #5687314
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Roman K. schrieb:
> Frage:
> Kann sich jemand ausmalen oder vorstellen, wie die Designer (am Beispiel
> eines Shelly oder vergleichbar kleinem Gerät) eine so minimalistische,
> kleine Stromversorgung bauen?

Keine galvanische Trennung, nur eine Strombegrenzung durch den 
Kondensator.

Aber HLK PM01 sind auch klein und trotzdem ordentlich galvanisch 
trennend.
#5687419
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A. K. schrieb:
> Das Teil hat einen Debug/Flash-Port. Will hoffen, dass der
> netzgetrennt ist.

Da würde ich nicht drauf wetten. Das wäre dann mal ein Fall, wo ein 
(guter) USB-Isolator [1] nicht nur nice-to-have, sondern echt notwendig 
ist. Oder ein 230V Trenntrafo. Oder die Speisung aus Kleinspannung.


[1] wurde letztens erst in einem Nachbarthread diskutiert
#5687657
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Sven S. schrieb:

> So ähnlich wird die Schaltung sein.
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/387978/LNK304.png

Hmm, irgendwie sehe ich bei dieser Schaltung keine grossen
Vorteil gegenüber einem simplen Kondensatornetzteil.

Unabhängig davon, ich bin mir ziemlich sicher, bei ebay schon
mal einen AC/DC-Wandler mit Netztrennung im Zuckerwürfel-
Format gesehen zu haben. Den Link habe ich mir allerdings
nicht gemerkt.
Gast #5687681
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Harald W. schrieb:
> Hmm, irgendwie sehe ich bei dieser Schaltung keine grossen
> Vorteil gegenüber einem simplen Kondensatornetzteil.

Es ist kleiner, hat einen weiteren Eingangsspannungsbereich
und liefert eine vom Laststrom unabhängige Ausgangsspannung.
Du musst also keine Energie in einer Z-Diode verheizen,
wenn das Relais nicht gezogen ist.

LG
old.
Gast #5687699
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Aus der W. schrieb:
> Wie soll der Kondensator da den Strom begrenzen?
> Oder bist Du gedanklich noch beim Kondensatornetzteil?

Ja  ich bin davon ausgegangen dass die beiden

foobar schrieb:
> Google mal nach Kondensatornetzteil.

und

Der Elektroniker schrieb:
> Stichwort: Kapazitive Stromversorgung

schon recht haben und nicht irgendeinen Scheiss schreiben und ich nicht 
nochmal extra selber nachgucken muss.

Offenkundig schreiben sie aber beide dummen Scheiss.

Es ist also ein LNK step down, dafür kommt es auch mot Gleichspannung am 
Eingang klar. Trotzdem nicht potentialgetrennt. Hätte man ja nun leicht 
mit einer zweiten Wicklung auf der Spule hinbekommen können, und 
Optokoppler zum TRIAC.
Gast #5687864
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> D3 würde doch genügen.
>
> LG
> old.

Das läßt sich schwer simulieren, warmum hier D4 vorhanden ist. Dazu 
müßte man noch eine Masse einzeichnen und die parasitären Kondensatoren, 
die von allen Flächen hingehen würden.
Gast #5687913
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Much Higher Performance over Discrete Buck and
Passive Solutions
• Supports buck, buck-boost and flyback topologies

Datasheet Page 6 Übersicht über die Schaltungen.


"The second rectifier diode D4 is optional, but may be
included for better EMI performance and higher line surge
withstand capability."

08.01.2019 21:31 betraf EMI.
#5687916
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MaWin schrieb:
> Aus der W. schrieb:
>>> Trotzdem nicht potentialgetrennt.
>>
>> Wozu denn
>
> Weil ich oben zur Vorsicht (bei Kondensatornetzteilen) wegen fehlender
> Potentialtrennung aufgerufen hatte, die Vorsicht gilt immer noch, auch
> wenn es nun ein step down ist.
Ist allerdings nicht wirklich relevant, denn man soll/muss das Ding 
nicht am Netz haben, beim Flashen und Debuggen.
Der Anschluss erlaubt es eine 3.3V Quelle anzuschließen und so steht das 
auch oben in der verlinkten Doku.
Gast #5688916
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Roman K. schrieb:
> Hier wie versprochen die Bilder des Shelly 2:

Danke, sehr interessant! Bin ich der einzige, der das Layout etwas ... 
sportlich findet?
Es ist wohl entspannter weil keine Netztrennung nötig ist. Aber trotzdem 
hätte ich etwas mehr Kriechstrecke 230V -> 3,3V erwartet. Und deutlich 
weniger Flussmittel Rest über die Kriechstrecke verschmiert.
So ein fest verbauter Schaltaktor fällt soweit ich weiß in die 
Überspannungskategorie 3. Und das traue ich der Platine nicht zu.
Gast #5689145
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Der Widerstand dient auch als Sicherung:

The input stage comprises fusible resistor RF1. Resistor RF1 is a
flame proof, fusible, wire wound resistor.
Input fuse should any other component fail short-circuit
(component fails safely open-circuit without emitting smoke,
fire or incandescent material).

Mir sind auch richtige Sicherungen lieber.
Gast #5689291
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Dieter schrieb:
> The input stage comprises fusible resistor RF1.

Wenn ich das Layout richtig deute, liegt der zwischen N und dem 
Netzteil.
Der Laststrom fackelt also eher die SMD Shunts ab. Und wenn eine Last 
ausreichend niederohmig ist und die Relais offen, liegt dann auch genug 
un-abgesichertes "N"-Potential auf der Platine rum, damit es am RF1 
vorbei kokeln kann. ?
Versteht mich nicht falsch, ich will das Layout nicht unbedingt schlecht 
reden. Meiner Meinung nach hat es aber Verbesserungsbedarf, also 
besonders wenn das jemand als Inspiration zum Selbstbau nimmt!
Gast #5689294
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Das ist der Widerstand RF1 vor der Gleichrichterdiode am 
Netzspannungseingang. Der soll gleichzeitig den Einschaltstrompeak des 
Elkos 4,7µF/400V begrenzen. Siehe auch Schaltbild 08.01.2019 16:45 Post 
von Sven.
Gast #5689582
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Die Eingangsfrage war ja:

Roman K. schrieb:
> Frage:
> Kann sich jemand ausmalen oder vorstellen, wie die Designer (am Beispiel
> eines Shelly oder vergleichbar kleinem Gerät) eine so minimalistische,
> kleine Stromversorgung bauen?

CUI baut sehr kleine Versorgungen, die sogar noch galvanisch getrennt 
sind. Per Preis geht so einigermaßen:
https://www.digikey.com/en/product-highlight/c/cui/miniature-sip-ac-dc-power-supplies

Auf Aliexpress findet man auch ähnlich kleine Module, zum Teil sind die 
aber nur mit ungenügenden Isolationsabständen aufgebaut, so wie bei den 
Smartphone-Chargern auf Amazon/ebay für 3,50€
Gast #5689756
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Habe gerade gesehen, dass CUI bei den kompakten Maßen etwas "mogelt", 
denn bei denen muss man den primärseitigen Hochvolt-Kondensator noch von 
außen hinzufügen. Dann kann man auch gleich das HLK PM01 nehmen, wie von 
MaWin vorgeschlagen. Ist preislich deutlich attraktiver und kommt im 
Test von Lygte.info nicht schlecht wetg:
https://lygte-info.dk/review/Power%20Mains%20to%205V%200.6A%20Hi-Link%20HLK-PM01%20UK.html

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