Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB 5,5V für Atmega328 genau auf 5V begrenzen


von Paul A. (wandkletterer)


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Hallo,

ich will einen Atmega328 mit Arduino Framework von einer USB-Powerpank 
betreiben. An dem uc hängt ein WS2812b Pixel und zwei Sensoren.

Die Powerbank hat im unbelasteten fall ca. 5,7V. Die Spannung fällt auch 
im Betrieb (Pixel an) auf ca. 5,5V ab.

Nun soll das möglichst lange laufen ohne das der Pixel getauscht werden 
soll. Daher möchte ich die Spannung gern immer auf max. 5V haben. Ich 
wollte jetzt einen China-Spannungsregler 
(https://www.amazon.de/dp/B01MQGMOKI) dazwischenbauen. Ich lese immer 
die sollten am besten mit min 3V Voltagedrop betrieben werden. Nimmt das 
Teil schaden wenn es immer nur 0,5V runterregelt?

: Bearbeitet durch User
von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo

Schaden wird nicht entstehen, aber es funktioniert so nicht.
Du könntest eine Diode in Reihe schalten und somit 0,6V Spannungsabfall 
generieren.

MfG

von Cragy Wägy (Gast)


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Hm... Schaden wird der Regler wahrscheinlich keinen nehmen, aber höchst 
wahrscheinlich nicht richtig funktionieren.
Zumindest im Bereich von Linearreglern gibt es so genannte Low 
Voltagedrop Typen. Aber 0,5V Drop ist schon sehr wenig.

von Paul A. (wandkletterer)


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Hi, es funktioniert schon mit dem China-Ding 5,5V rein und 5V raus.

von Cragy Wägy (Gast)


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Hat das konkrete Arduinoboard vll. schon einen Regler drauf?
Welches Board willst du denn benutzten?

von Bauchgefühl sucks (Gast)


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Paul A. schrieb:
> Die Powerbank hat im unbelasteten fall ca. 5,7V. Die Spannung fällt auch
> im Betrieb (Pixel an) auf ca. 5,5V ab.

Dann gilt: USB-Powerbank -> ab in den Schrott.

USB ist definiert als 4,4 - 5,25V am Device. 5,7 ist so deutlich drüber, 
dass man mit Schäden rechnen kann.

Man könnte theoretisch einen LDO verwenden, nur: Dein E-Schrott dürfte 
einen so hohen Innenwiderstand haben, dass die Spannung einbricht.

Christian S. schrieb:
> Schaden wird nicht entstehen

Sagt dein Bauch?

von Cragy Wägy (Gast)


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>Hi, es funktioniert schon mit dem China-Ding 5,5V rein und 5V raus.

Hast du das mit einem Multimeter gemessen oder einem Osziloskop?
Ich würde dem erst trauen, wenn ich auf einem Oszillospkop eine ebene 
Linie sehe.

von Paul A. (wandkletterer)


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Cragy Wägy schrieb:
> Hat das konkrete Arduinoboard vll. schon einen Regler drauf?
> Welches Board willst du denn benutzten?

Das ist ein Atmega328 mit Quarz+22pf, und 0,1uF Stützkondesatoren.

von Paul A. (wandkletterer)


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Cragy Wägy schrieb:
>>Hi, es funktioniert schon mit dem China-Ding 5,5V rein und 5V raus.
>
> Hast du das mit einem Multimeter gemessen oder einem Osziloskop?
> Ich würde dem erst trauen, wenn ich auf einem Oszillospkop eine ebene
> Linie sehe.

Hallo, mit einem Multimeter gemessen. Ich schaue mal ob ich irgendwo an 
ein Oszilloskop mit Menschen der es bedienen und lesen kann komme.

von Paul A. (wandkletterer)


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Bauchgefühl sucks schrieb:
> Paul A. schrieb:
>> Die Powerbank hat im unbelasteten fall ca. 5,7V. Die Spannung fällt auch
>> im Betrieb (Pixel an) auf ca. 5,5V ab.
>
> Dann gilt: USB-Powerbank -> ab in den Schrott.
>
> USB ist definiert als 4,4 - 5,25V am Device. 5,7 ist so deutlich drüber,
> dass man mit Schäden rechnen kann.


Neue Powerbank ist natürlich das beste. Aber auch die teuerste Lösung.

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


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Christian S. schrieb:
> Schaden wird nicht entstehen, aber es funktioniert so nicht.
> Du könntest eine Diode in Reihe schalten

Nicht schon wieder diese Pfuscher-"Lösung"!

Man könnte einfach eine Powerbank nehmen, die 5V liefert, statt 5.5V.

Und natürlich würde ich die Prämisse hinterfragen wollen:

Paul A. schrieb:
> soll das möglichst lange laufen ohne das der Pixel getauscht werden
> soll. Daher möchte ich die Spannung gern immer auf max. 5V haben.

Warum sollte so ein WS2812 "Pixel" eine nennenswert verkürzte 
Lebensdauer haben, wenn er mit 5.5V betrieben wird?

von Paul A. (wandkletterer)


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Christian S. schrieb:
> Hallo
>
> Schaden wird nicht entstehen, aber es funktioniert so nicht.
> Du könntest eine Diode in Reihe schalten und somit 0,6V Spannungsabfall
> generieren.
>
> MfG

Salute, auf eine Diode bin ich auch schon gestoßen. Der Nachteil ist, 
wenn die Powerbank nach einigen Wochen einen Spannungsabfall hat, weil 
"die nicht mehr so voll ist" fällt die Spannung dann vielleicht auf 
unter 4,5V.

von Ingo Less (Gast)


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Paul A. schrieb:
> 0,1uF Stützkondesatoren.
Das sind keine Stützkondensatoren sondern Abblockkondensatoren

von Eike M. (docdirac)


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Bauchgefühl sucks schrieb:
> USB ist definiert als 4,4 - 5,25V am Device. 5,7 ist so deutlich drüber,
> dass man mit Schäden rechnen kann.

Hast du mal eine der 5VDC 2,1A Wandwarzen vermessen? Die drehen alle die 
Leerlaufspannung kräftig hoch, weil der Spannungsabfall über den 
mickrigen Adern im USB-Ladekabel sonst dafür sorgt, das am Device die 
4.75 V Mindestspannung unterschritten werden. ( 4.4 V gilt nur für "Low 
powered HUB").

Wenn die Powerbank von sich behauptet Strom >= 1.5A liefern zu können 
muss sie das genauso machen, ansonsten beschweren sich die Kunden das 
ihr Smartphone nicht dran lädt.

Die 5,7 V sind also nicht Spec konform, aber absolut "Stand der 
Technik".

von Paul A. (wandkletterer)


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> Paul A. schrieb:
>> soll das möglichst lange laufen ohne das der Pixel getauscht werden
>> soll. Daher möchte ich die Spannung gern immer auf max. 5V haben.
>
> Warum sollte so ein WS2812 "Pixel" eine nennenswert verkürzte
> Lebensdauer haben, wenn er mit 5.5V betrieben wird?

https://www.kitronik.co.uk/pdf/WS2812B-LED-datasheet.pdf

Bei "Absolute Maximum Ratings" steht 5,3V.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Paul A. schrieb:
> Christian S. schrieb:
> Hallo
> Schaden wird nicht entstehen, aber es funktioniert so nicht.
> Du könntest eine Diode in Reihe schalten und somit 0,6V Spannungsabfall
> generieren.
> MfG
>
> Salute, auf eine Diode bin ich auch schon gestoßen. Der Nachteil ist,
> wenn die Powerbank nach einigen Wochen einen Spannungsabfall hat, weil
> "die nicht mehr so voll ist" fällt die Spannung dann vielleicht auf
> unter 4,5V.

Das stand so oben aber nicht dabei. Dann nimm einen 
Aufwärts-Abwärtswandler oder nimm nicht solche Consumer-Gerätschaften 
für Dein Vorhaben.

MfG

von Paul A. (wandkletterer)


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Christian S. schrieb:

>
> Das stand so oben aber nicht dabei. Dann nimm einen
> Aufwärts-Abwärtswandler oder nimm nicht solche Consumer-Gerätschaften
> für Dein Vorhaben.
>
> MfG

Ja, an ein Step-Up und dahinter ein Step-Down habe ich auch schon 
gedacht.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Paul A. schrieb:
> Ja, an ein Step-Up und dahinter ein Step-Down habe ich auch schon
> gedacht.

Es gibt auch welche, die beides können, die heißen dann SEPIC-Wandler.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Paul A. schrieb:
> Ja, an ein Step-Up und dahinter ein Step-Down habe ich auch schon
> gedacht.

Das ist natürlich bizarr, wenn man bedenkt, daß bereits in der 
"Powerbank" ein Step-Up verbaut ist.

Anstelle der Step-Down/Step-Up-Combo solltest Du einen SEPIC verbauen.

von Paul A. (wandkletterer)


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Danke euch zwei, SEPIC liesst sich gut, war mir komplett fremd. Hiervon 
bestelle ich mir mal einige.:

https://www.exp-tech.de/module/stromspannung/5070/pololu-5v-step-up/step-down-spannungsregler-s10v4f5


Unabhängig davon, wisst Ihr solch ein fertiges SEPIC Board mit 5V output 
und höherem maximalen Strom?

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


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Paul A. schrieb:
>>
>> Warum sollte so ein WS2812 "Pixel" eine nennenswert verkürzte
>> Lebensdauer haben, wenn er mit 5.5V betrieben wird?
>
> https://www.kitronik.co.uk/pdf/WS2812B-LED-datasheet.pdf
>
> Bei "Absolute Maximum Ratings" steht 5,3V.

Ah ja. Und in der Überschrift der nächsten Tabelle kann man dann 
bewundernd lesen:

"Electrical Characteristics ... VDD=4.5~5.5V"

Die spezifizieren die Kennwerte also für einen Spannungsbereich 
außerhalb der Maximum Ratings. Tolle Wurst. Da hat man doch gleich 
richtig viel Vertrauen in so ein "Datenblatt".

von Stefan F. (Gast)


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Viele handy.Ladegeräte liefern im Leerlauf auch wesentlich mehr als 5V. 
ich habe da schon einmal 6,5V gemessen. Aber eine einfache Mindest-Last 
durch einen 220Ω Widerstand genügt in der Regel schon, um auf 5-5,5V 
herunter zu kommen.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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> Es gibt auch welche, die beides können, die heißen dann SEPIC-Wandler.

Ja, wer beides kann, nennt sich SEPIC!

mfG

von Manfred (Gast)


Angehängte Dateien:

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Paul A. schrieb:
> wenn die Powerbank nach einigen Wochen einen Spannungsabfall hat, weil
> "die nicht mehr so voll ist" fällt die Spannung dann vielleicht auf
> unter 4,5V.

Das kann sein, aber es muss nicht.

Ich habe mal einen Chinesen gemessen: Erstmal den 5V-Ausgang mit 400mA 
Konstantstrom, bis die Powerbank abschaltet. Sie hat bis zum Ende ihre 
Spannung gehalten!

Danach den Akku geladen und direkt gemessen, mit 25% mehr Last.

Das muss nun nicht für alle gelten, aber das ist ja einigermaßen einfach 
zu testen. Die Idee mit der Diode finde ich nicht so abwegig, ich würde 
einen Schotten einsetzen, typisch verschwinden da um 350 mV.

von Paul A. (wandkletterer)


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Vielen Dank für die Bereitstellung deiner Messung. Ich nehme aber 
einfach einen SEPIC. Ich kenne die PB nicht so gut und ich hätte die 
Spannung gern immer gleich. :) Ist das einfachste.


Bezüglich meiner Frage gestern:

Paul A. schrieb:
> Unabhängig davon, wisst Ihr solch ein fertiges SEPIC Board mit 5V output
> und höherem maximalen Strom?


Vergesst die, ich war einfach zu Blind. :/

: Bearbeitet durch User
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