Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Suche Spannungsregler 12V --> 3V3, 200mA


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von Frank S. (hobbyist)


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Guten Morgen zusammen,

heute suche ich nach einer stromsparenden Möglichkeit mit der ich eine 
vorhandene 12V Spannungsquelle für ein 3V3 Gerät anzapfen kann. Es 
handelt sich um einen Atmega328P, einen 4050 und einen CC1101 mit ein 
wenig Peripherie.

Im Normalbetrieb ist der Stromverbrauch also deutlich unter 10mA. Nur im 
Sendebetrieb geht er sehr kurz hoch. Der vom MM angezeigte Höchstwert 
liegt bei unter 30mA.

Welcher Spannungsregler wäre für diesen Einsatzzweck zu empfehlen? Ich 
habe zwar versucht selber einen passenden Regler zu finden, werde aber 
von der schieren Anzahl an Möglichkeiten erschlagen. Der Regler, den ich 
normalerweise einsetze ist ein AMS1117. Aber vielleicht gibt es ja 
weniger stromhungrige Alternativen, weil der benötigte Strom sehr gering 
ist.

Frank

: Verschoben durch Moderator
von Jörg R. (solar77)


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: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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von Frank S. (hobbyist)


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Vielen Dank für die schnellen Antworten. Damit komme ich auf jeden Fall 
schon mal weiter. Die Traco Power hatte ich überhaupt nicht auf dem 
Schirm. Allerdings sind sie für diesen Einsatzzweck auch etwas 
überdimensioniert.

Die Eckdaten des MCP 1702 gefallen mir sehr gut. Damit werde ich mal 
einen Testaufbau machen.

von Jörg R. (solar77)


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Frank S. schrieb:
> Die Eckdaten des MCP 1702 gefallen mir sehr gut. Damit werde ich mal
> einen Testaufbau machen.

Verlustleistung beachten, daran habe ich eben nicht gedacht. Du hast ja 
immerhin 12 Volt Eingangsspannung.

von (prx) A. K. (prx)


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1,75W sind mit TO-92 kaum zu stemmen. Das ist auch mit TO-220 nicht ohne 
Kühlkörper zu machen. Switcher besser.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Frank S. schrieb:
> Guten Morgen zusammen,
>
> heute suche ich nach einer stromsparenden Möglichkeit mit der ich eine
> vorhandene 12V Spannungsquelle

Batterie oder Netzteil?

> Im Normalbetrieb ist der Stromverbrauch also deutlich unter 10mA.

Ein Linearregler verheizt dann (12V-3,3V) * 10mA = 87mW

> Nur im
> Sendebetrieb geht er sehr kurz hoch. Der vom MM angezeigte Höchstwert
> liegt bei unter 30mA.

Sind auch nur ~270mW.

> Welcher Spannungsregler wäre für diesen Einsatzzweck zu empfehlen?

L78L33, einfach, preiswert, unkompliziert, störarm.

> Ich
> habe zwar versucht selber einen passenden Regler zu finden, werde aber
> von der schieren Anzahl an Möglichkeiten erschlagen. Der Regler, den ich
> normalerweise einsetze ist ein AMS1117. Aber vielleicht gibt es ja
> weniger stromhungrige Alternativen,

Warum? Der braucht fast nix, nur einen Mindestausgangsstrom von 5mA.

> weil der benötigte Strom sehr gering
> ist.

LP2950-3.3

von Falk B. (falk)


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A. K. schrieb:
> 1,75W sind mit TO-92 kaum zu stemmen. Das ist auch mit TO-220 nicht ohne
> Kühlkörper zu machen. Switcher besser.

Wie kommst du auf 1,75W?

von (prx) A. K. (prx)


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Falk B. schrieb:
> Wie kommst du auf 1,75W?

Im Text stehen 30mA, im Thema aber 200mA.

von Jörg R. (solar77)


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Falk B. schrieb:
> A. K. schrieb:
> 1,75W sind mit TO-92 kaum zu stemmen. Das ist auch mit TO-220 nicht ohne
> Kühlkörper zu machen. Switcher besser.
>
> Wie kommst du auf 1,75W?

Weil der TO im Titel 200 mA schreibt.

von Frank S. (hobbyist)


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Sorry, das war wohl etwas verwirrend. Ich wollte damit klar machen, dass 
es um keine großen Ströme geht.

von Johnny B. (johnnyb)


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Ich würde das mit einem Buck Converter machen. Die modernen sind sehr 
einfach zu beschalten, klein und sehr effizient.
z.B. TPS560200
http://www.ti.com/product/TPS560200

: Bearbeitet durch User
von Axel S. (a-za-z0-9)


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Frank S. schrieb:
> Sorry, das war wohl etwas verwirrend. Ich wollte damit klar machen, dass
> es um keine großen Ströme geht.

Dir ist aber schon klar, daß es einen deutlichen Unterschied zwischen 
30mA und 200mA gibt?

Du hast immer noch nicht gesagt, ob es dir ums Energie sparen geht oder 
nicht. Ein Linearregler kommt bei 12V rein, 3.3V raus auch im besten 
Fall nur auf 27% Wirkungsgrad. Einen Schaltregler kann man fast gar 
nicht so schlecht bauen, daß er das unterbietet. Bei deinen 10mA 
Mindestlast sollte man auch 70-80% hinbekommen ohne sich zu verrenken. 
Der MCP16311 würde z.B. passen und schafft 80% laut Datenblatt.

von (prx) A. K. (prx)


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Frank S. schrieb:
> Sorry, das war wohl etwas verwirrend. Ich wollte damit klar machen, dass
> es um keine großen Ströme geht.

Fehlt immer noch die klare Feststellung, um wieviel mA es nun geht und 
wo der Strom herkommt.

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Frank S. schrieb:
> Sorry, das war wohl etwas verwirrend. Ich wollte damit klar machen, dass
> es um keine großen Ströme geht.

Tja, nur besteht zwischen 10mA und 200mA nun doch ein ganz erheblicher 
relevanter Unterschied.

Für 100mA und kurze höhere Peaks würde ich ein TO220 Modell empfehlen. 
Ich nehme gerne den LF33CV. Für 10mA würde der LP2950-3.3V reichen.

Für langfristig mehr als 100mA würde ich wie oben bereits empfohlen auch 
auf einen Schaltwandler setzen. Den "TSR 1-2433" habe ich mehrfach 
erfolgreich eingetzt. Der ist zwar teuer, macht dafür aber keinen Ärger.

von Frank S. (hobbyist)


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Die Schaltung soll viele Jahre 24/7 betrieben werden, daher versuche ich 
bei der Entwicklung möglichst stromsparende Komponenten zu verwenden. 
Das ist der Grund, weshalb ich eine Alternative zum AMS 1117 suche.

Die Spannung ist vorhanden und kommt aus einem Meanwell SNT. Die exakten 
Werte für den Strom kann ich nicht nennen, da ich das nur mit dem 
Multimeter gemessen habe. Der Maximalstrom lag dabei bei 22mA. Daher 
meine Aussage:
"Im Normalbetrieb ist der Stromverbrauch also deutlich unter 10mA. Nur 
im
Sendebetrieb geht er sehr kurz hoch. Der vom MM angezeigte Höchstwert
liegt bei unter 30mA."

von (prx) A. K. (prx)


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Dann ist der LP2950 die richtige Wahl. Der MCP geht auch, ist aber in 
der maximalen Spannung etwas knapp.

: Bearbeitet durch User
von Egon D. (egon_d)


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Frank S. schrieb:

> Die Schaltung soll viele Jahre 24/7 betrieben
> werden, daher versuche ich bei der Entwicklung
> möglichst stromsparende Komponenten zu verwenden.
> Das ist der Grund, weshalb ich eine Alternative
> zum AMS 1117 suche.

Tja... und was hast Du dann gegen den TSR 1-2433,
der von Peter vorgeschlagen wurde?

Das Ding hat einen Ruhestrom von kleiner 1mA, liefert,
wenn es sein muss, 1A am Ausgang, hat einen Wirkungs-
grad von schätzungsweise über 80% und ist -- bis auf
den Siebelko -- fix und fertig.

von Gerd E. (robberknight)


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Frank S. schrieb:
> stromsparenden Möglichkeit
[...]
> 12V Spannungsquelle für ein 3V3 Gerät
[...]
> Im Normalbetrieb ist der Stromverbrauch also deutlich unter 10mA. Nur im
> Sendebetrieb geht er sehr kurz hoch. Der vom MM angezeigte Höchstwert
> liegt bei unter 30mA.

Bei der Spannungsdifferenz 12V -> 3.3V kann ein Schaltregler schon Sinn 
machen. Aber man muss sehr aufpassen, denn viele Schaltregler haben im 
aktiven Zustand einen recht hohen Eigenverbrauch, der den Wirkungsgrad 
im 1 und 2-stelligen mA-Bereich ziemlich schlecht werden lässt.

Es gibt ein paar Schaltregler die für diesen Bereich optimiert sind, 
indem sie bei niedriger Last vom PWM in den PFM-Modus (oder Variationen 
davon) umschalten.

Die Datenblätter sind in dem Bereich oft nicht ganz so einfach zu lesen. 
Ich hab daher mal ein paar Vergleiche angestellt. Getestet hab ich 
MCP16311, MP2315 und SY8113B, jeweils 12V auf 5V, 4,7µH 1616FPS (22µH 
für den MCP16311).
1
Iout (mA)  Eff(%)
2
SY8113B:
3
1  61,2
4
2  73,5
5
5  82,2
6
10  85,6
7
8
MP2315
9
1  55,7
10
2  67,4
11
5  77,5
12
10  81,6
13
14
MCP16311
15
1  70,1
16
2  76,2
17
5  80,0
18
10  81,5

Natürlich sieht die Effizienz bei 12V->3,3V noch mal ein bischen anders 
aus, auch andere Spulen, Kondensatoren, Layout,... können eine Rolle 
spielen. Daher muss man im Zweifelsfalle selber testen wie ich es getan 
habe.

Daß der SY8113B so gut abschneidet war quasi ein Zufallsfund, der wird 
nicht extra für niedrige Last beworben. Das ist ein sehr günstiger 
chinesischer Regler, gibt es u.a. hier:
https://lcsc.com/product-detail/DC-DC-Converters_Silergy_SY8113BADC_SY8113BADC_C78989.html

von Falk B. (falk)


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Egon D. schrieb:
> Frank S. schrieb:
>
>> Die Schaltung soll viele Jahre 24/7 betrieben
>> werden, daher versuche ich bei der Entwicklung
>> möglichst stromsparende Komponenten zu verwenden.
>> Das ist der Grund, weshalb ich eine Alternative
>> zum AMS 1117 suche.
>
> Tja... und was hast Du dann gegen den TSR 1-2433,
> der von Peter vorgeschlagen wurde?
>
> Das Ding hat einen Ruhestrom von kleiner 1mA, liefert,
> wenn es sein muss, 1A am Ausgang, hat einen Wirkungs-
> grad von schätzungsweise über 80% und ist -- bis auf
> den Siebelko -- fix und fertig.

Alles Dinge, die der OP nicht braucht, auch wenn so ein Schaltregler 
nett ist. Die Leerlaufverluste des Netzteils sind garantiert höher als 
die mittleren 100mW von Linearregler + Schaltung.

1W kostet im Dauerbetrieb ca. 2,50Euro/Jahr, die 100mW des OP als 25 
Cent.

von Harald W. (wilhelms)


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A. K. schrieb:

> Dann ist der LP2950 die richtige Wahl.

Ich würde in Anwendungen, die kein "LowDrop" erfordern, keine
Low-Drop-Regler nehmen. Damit hat man manchmal Probleme mit
Schwingempfindlichkeit.

von (prx) A. K. (prx)


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Harald W. schrieb:
>> Dann ist der LP2950 die richtige Wahl.
>
> Ich würde in Anwendungen, die kein "LowDrop" erfordern, keine
> Low-Drop-Regler nehmen. Damit hat man manchmal Probleme mit
> Schwingempfindlichkeit.

Der LP2950 ist zwar low drop, aber auch low quiecent current. 200µA@10mA 
gegenüber 3-5mA beim 78L05 und 5-10mA beim bisher verwendeten AM1117. 
Und darum ging es ihm.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Harald W. schrieb:
> A. K. schrieb:
>
>> Dann ist der LP2950 die richtige Wahl.
>
> Ich würde in Anwendungen, die kein "LowDrop" erfordern, keine
> Low-Drop-Regler nehmen. Damit hat man manchmal Probleme mit
> Schwingempfindlichkeit.

Man sollte schlicht die Vorgaben des Datenblatts bezüglich der Eingangs- 
und vor allem Ausgangskondensatoren einhalten, dann schwingt rein gar 
nichts.

von Jörg R. (solar77)


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A. K. schrieb:
> Harald W. schrieb:
>>> Dann ist der LP2950 die richtige Wahl.
>>
>> Ich würde in Anwendungen, die kein "LowDrop" erfordern, keine
>> Low-Drop-Regler nehmen. Damit hat man manchmal Probleme mit
>> Schwingempfindlichkeit.
>
> Der LP2950 ist zwar low drop, aber auch low quiecent current. 100µA
> gegenüber 3mA beim 78L05 und 5mA beim bisher verwendeten AM1117. Und
> darum ging es ihm.

Genau, deshalb auch von mir als Vorschlag der MCP17xx. LDO war dabei 
nebensächlich und habe ich nicht einmal erwähnt.
Man sollte natürlich die im DB vorgeschlagenen Kondensatoren verbauen.

von (prx) A. K. (prx)


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Allerdings könnte man den AM1117 beibehalten, mit hochohmigerem Teiler, 
wenn der Mindestverbrauch von der Schaltung garantiert wird. Ebenso 
LM317L.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Falk B. schrieb:
> Alles Dinge, die der OP nicht braucht, auch wenn so ein Schaltregler
> nett ist. Die Leerlaufverluste des Netzteils sind garantiert höher als
> die mittleren 100mW von Linearregler + Schaltung.

Jep. Damit hätte er mal gleich herausrücken sollen. Aber im Gegenteil 
hat er nach einem extra sparsamen Linearregler gefragt. Dabei ist sein 
"Hausstandard" AMS1117 eigentlich perfekt. Bis auf die etwas knappe 
maximale Eingangsspannung von 15V.

von Harald W. (wilhelms)


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Jörg R. schrieb:

> Man sollte natürlich die im DB vorgeschlagenen Kondensatoren verbauen.

...und keine zu lange Leitungen bis zu denen vorsehen.

von (prx) A. K. (prx)


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Axel S. schrieb:
> Jep. Damit hätte er mal gleich herausrücken sollen. Aber im Gegenteil
> hat er nach einem extra sparsamen Linearregler gefragt. Dabei ist sein
> "Hausstandard" AMS1117 eigentlich perfekt.

Es sei denn, die Mindestlast von 5-10mA landet wie üblich im 
Spannungsteiler.

von Manfred (Gast)


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A. K. schrieb:
> Der MCP geht auch, ist aber in der maximalen Spannung etwas knapp.

Dann nimmt man den MCP1703 und nicht den 1702.

Kritischer sehe ich die Betrachtung der Verlustleistung, solange hier 
keine schlüssigen Werte zur Last benannt werden.

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