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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Step Down Modul auslegen


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Autor: Daniel (Gast)
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Hallo, ich würde gerne ein Step Down Modul auf meinem PCB Layout 
integrieren, welches eine Leistung von ca. 10W hat. Kann mir jemand ein 
gutes Buch oder Blogbeitrag empfehlen, wo dieses Thema gut erläutert 
wird?

Autor: Dieter (Gast)
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Für eine Blogbeitragsempfehlung wirst Du etwas mehr verraten müssen. Zum 
Bleistift:
- Eingangsspannungsbereich,
- Ausgangsspannungsbereich
- Platzbedarf wegen hoher oder niedriger Schaltfrequenz
- Platinenlayerzahl, auch wegen Schaltfrequenz

Autor: Daniel (Gast)
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Danke für die schnelle Antwort.

Der Eingangsspannungsbereich soll relativ groß sein zwischen 7,5V und 
24V und Ausgang Fix 5V. Da es sich um ein Hobbyprojekt handelt würde ich 
gerne bei einer 2-Layer Platine bleiben.

Autor: keinGast (Gast)
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Damit 
http://www.ti.com/de-de/tools-software/design-center/webench-power-designer.html 
solltest Du ganz gut ein funktionierendes Design bekommen.

Autor: Willi S. (ws1955)
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Das modernste Bauteil für Buck dürfte der AP63205 (Diodes) sein, 
einfacher geht es wirklich nimmer, guter Wirkungsgrad und EMV Reduktion 
durch Frequenzjitter. Die Festspannungsversion ist auf 1% genau und 
entfällt natürlich der FB-Spannungsteiler. Somit würde rein elektrisch 
sogar eine PCB mit einseitigem Kupfer reichen (siehe Bild). Bei Digikey 
ca 1€.

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Daniel schrieb:
> Der Eingangsspannungsbereich soll relativ groß sein zwischen 7,5V und
> 24V und Ausgang Fix 5V.
Durch diesen ziemlich extremen Spannungsereich mit recht geringer 
unterer Spannungsgrenze wird das schon wieder relativ anspruchsvoll. Das 
wirst du aber sehen, wenn du diese Werte dann mal in die Formeln im 
Datenblatt einträgst.

Willi S. schrieb:
> der AP63205
Sieht recht schnuckelig aus. Da muss ich mir mal einen hertun.

> Somit würde rein elektrisch sogar eine PCB mit einseitigem Kupfer reichen
Und einem Fädeldraht für die Feedbackleitung... ;-)
Dazu noch ein aktuelles Wort aus der Praxis im 
Beitrag "Schaltregler Fehler einbauen"

Autor: Willi S. (ws1955)
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Lothar M. schrieb:
> Willi S. schrieb:
>> Somit würde rein elektrisch sogar eine PCB mit einseitigem Kupfer reichen
> Und einem Fädeldraht für die Feedbackleitung... ;-)
> Dazu noch ein aktuelles Wort aus der Praxis im
> Beitrag "Schaltregler Fehler einbauen"

Jetzt hast du mich echt verwirrt, aber du hast Recht!!!
FB muss verbunden sein, mit oder ohne Teiler.
So ein Forum ist schon was tolles, wenn einige mitdenken...

Autor: Num (Gast)
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Willi S. schrieb:
> Das modernste Bauteil für Buck dürfte der AP63205 (Diodes) sein,
> einfacher geht es wirklich nimmer, guter Wirkungsgrad und EMV Reduktion
> durch Frequenzjitter.

Schon mal verbaut?

Autor: Daniel (Gast)
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Vielen Dank für die zahlreichen Beiträge!

Der AP63205 sieht wirklich super simpel aus. Ich würde jedoch rund 3A 
und Spitze 4A benötigen. Würdet ihr vorschlagen zwei AP63205 zu 
verwenden, oder dann doch auf ein anderes IC setzen?

Autor: Willi S. (ws1955)
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Daniel schrieb:
> Vielen Dank für die zahlreichen Beiträge!
>
> Der AP63205 sieht wirklich super simpel aus. Ich würde jedoch rund 3A
> und Spitze 4A benötigen. Würdet ihr vorschlagen zwei AP63205 zu
> verwenden, oder dann doch auf ein anderes IC setzen?

Es ist wirklich traurig, aber wahrscheinlich die Zukunft, dass man immer 
öfter auf einen chinesischen IC verweisen muss:

XL4016

Andererseits darf man die 8A nicht als Dauerleistung verstehen (...)

Autor: Christian M. (Firma: magnetmotor.ch) (chregu) Benutzerseite
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Daniel schrieb:
> Ich würde jedoch rund 3A und Spitze 4A benötigen.

Du schriebst aber:

Daniel schrieb:
> Leistung von ca. 10W

Und:

Daniel schrieb:
> Ausgang Fix 5V

Merkst Du was?

Gruss Chregu

Autor: Willi S. (ws1955)
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Christian M. schrieb:
> Daniel schrieb:
>> Ich würde jedoch rund 3A und Spitze 4A benötigen.
>
> Du schriebst aber:
>
> Daniel schrieb:
>> Leistung von ca. 10W
>
> Und:
>
> Daniel schrieb:
>> Ausgang Fix 5V
>
> Merkst Du was?
>
> Gruss Chregu

Paragraf 1: Der Kunde hat immer Recht
Paragraf 2: Sollte er sich mal irren, hat er trotzdem Recht
Paragraf 3: Nur Bares ist Wahres, der Kunde bezahlt es !!

Man merkt an den Beiträgen ziemlich direkt, wer ein armes Schwein als 
Angestellter im Getriebe von Konzernen fristet oder ein Freiberufler 
ist.

Autor: Mark S. (voltwide)
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Willi S. schrieb:
> Man merkt an den Beiträgen ziemlich direkt, wer ein armes Schwein als
> Angestellter im Getriebe von Konzernen fristet oder ein Freiberufler
> ist.

Also bist Du selbst ein armes Freiberufler-Schwein...

Autor: Ja mei, ... (Gast)
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Willi S. schrieb:
> Man merkt an den Beiträgen ziemlich direkt, wer ein armes Schwein als
> Angestellter im Getriebe von Konzernen fristet oder ein Freiberufler
> ist.

Ist ja gut, aber hier bezahlt einen niemand - infolgedessen wünschen 
sich die Ratgeber, keine (unbezahlten) Stunden (und Ratgeber-Power) zu 
verschwenden, indem man ewig lange falsche Voraussetzungen/Anforderungen 
diskutiert... manchmal aendern "Kleinigkeiten" gar entscheidend die 
Gesamtsituation, und 100 (oder halt 99) % der bisherigen Anstrengungen 
waren völlig vergebens... da helfen Deine Worte dann auch nichts, das 
ist und bleibt schlecht.

Autor: Daniel (Gast)
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Ich habe leider eine Kleinigkeit nicht bedacht, weswegen der 
Stromverbrauch nun doch höher ist als anfänglich gedacht. Habt ihr dafür 
auch einen ähnlich guten Ratschlag wie beim AP63205?

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Daniel schrieb:
> Würdet ihr vorschlagen zwei AP63205 zu verwenden
Man kann die nicht einfach wie Widerstände parallel schalten...

Mein Tipp: nimm einen fertigen POL-Wandler wie z.B. Würth 171050601. Der 
mag dir zwar anfänglich teuer erscheinen, wenn du aber deinen ersten 
Schaltregler mit diesen Anforderungen baust, dann wirst du beim 
Selbstbau hinterher viel gelernt und viel, viel mehr bezahlt haben.

Autor: m.n. (Gast)
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Willi S. schrieb:
> Es ist wirklich traurig, aber wahrscheinlich die Zukunft, dass man immer
> öfter auf einen chinesischen IC verweisen muss:
>
> XL4016

Mußt Du doch garnicht!
Ich würde in die große Kiste greifen und einen LM2596 nehmen.
LM2676 oder LM2678 wären weitere Möglichkeiten.

Autor: Willi S. (ws1955)
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m.n. schrieb:
> Willi S. schrieb:
>> Es ist wirklich traurig, aber wahrscheinlich die Zukunft, dass man immer
>> öfter auf einen chinesischen IC verweisen muss:
>>
>> XL4016
>
> Mußt Du doch garnicht!
> Ich würde in die große Kiste greifen und einen LM2596 nehmen.
> LM2676 oder LM2678 wären weitere Möglichkeiten.

Ja, stimmt. Hab mich gestern geirrt, auch diese sind leistungsfähig 
genug für die Anforderung. Der XL4016 ist halt den LM gegenüber ca 20 
Jahre jünger, sprich moderner und bietet deutlich bessere Daten. 
MOS-Transistor, höhere Schaltfrequenz, effizienter.

Hoffentlich irre ich mich nicht schon wieder, das alles hab ich jetzt 
nicht recherchiert sondern aus meinen Resthirn Memoryleaks geholt...

Autor: m.n. (Gast)
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Willi S. schrieb:
> MOS-Transistor, höhere Schaltfrequenz, effizienter.
>
> Hoffentlich irre ich mich nicht schon wieder,

Überprüfe das mal anhand der Daten. Einfach auf LM2678 klicken.

Autor: Maxim B. (max182)
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Daniel schrieb:
> Danke für die schnelle Antwort.
>
> Der Eingangsspannungsbereich soll relativ groß sein zwischen 7,5V und
> 24V und Ausgang Fix 5V. Da es sich um ein Hobbyprojekt handelt würde ich
> gerne bei einer 2-Layer Platine bleiben.

Hallo, für so ähnliche Fälle nehme ich gerne chinesische XL4005: gut und 
billig. In Datenblatt gibt es Info. Vergleich mit LM2596 und LM 2676: 
XL4005  hat höhere Frequenz und niedrigere Vfb, 0,8 Volt gegen 1,23 V 
bei LM (mehr Flexibilität).

Ansonsten wie immer: Abblockkondensator so nah wie möglich, SW zu L und 
zu Diode so kurz wie möglich. 2-Layer Platine ist problemlos möglich.

: Bearbeitet durch User
Autor: m.n. (Gast)
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Maxim B. schrieb:
> Hallo, für so ähnliche Fälle nehme ich gerne chinesische XL4005: gut und
> billig. In Datenblatt gibt es Info. Vergleich mit LM2596 und LM 2676:
> XL4005  hat höhere Frequenz und niedrigere Vfb, 0,8 Volt gegen 1,23 V
> bei LM (mehr Flexibilität).

Dann vergleiche auch einmal die Kurven zum Wirkungsgrad in Abhängigkeit 
von Ein- und Ausgangsspannung an. Vergleiche RDSon und den Eingangsstrom 
von VFB.

Autor: Maxim B. (max182)
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m.n. schrieb:
> Maxim B. schrieb:
>> Hallo, für so ähnliche Fälle nehme ich gerne chinesische XL4005: gut und
>> billig. In Datenblatt gibt es Info. Vergleich mit LM2596 und LM 2676:
>> XL4005  hat höhere Frequenz und niedrigere Vfb, 0,8 Volt gegen 1,23 V
>> bei LM (mehr Flexibilität).
>
> Dann vergleiche auch einmal die Kurven zum Wirkungsgrad in Abhängigkeit
> von Ein- und Ausgangsspannung an. Vergleiche RDSon und den Eingangsstrom
> von VFB.

Na und?
LM2596 ist bipolar, das ist von gestern.
LM2676 braucht zusätzlich Boost-Kondensator, deshalb in 7-pin-Gehäuse 
statt 5 pin bei XL.
XL ist einfacher zu schalten und die arbeitet sicher. Verluste in L und 
in D sind sowieso höher als in IC, deshalb hat die Frage über Rds eher 
theoretische Bedeutung.

: Bearbeitet durch User
Autor: Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite
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@TO: Schaltwandler raussuchen und nach dessen Datenblatt die 
Schaltung/das Layout auslegen. Bei der Auswahl des Bausteins schauen, 
dass Du die notwendigen Teile beziehen kannst.

Willi S. schrieb:
...
> EMV Reduktion
> durch Frequenzjitter.

Der Jitter verteilt die Störleistung, ist also kein Allheilmittel. Damit 
wird im Störspektrum aus der schmalen Nadel ein etwas breiterer Hügel.
Nun kommt es auf die Norm gegen die man entwickelt an, wie die zu diesen 
beiden Signalformen steht.

Der TO macht das ja aus Hobby. Wird schon funktionieren.
LM3488 kommt mir in den Sinn, wegen dem externen Schaltelement. Wenn man 
das beim Basteln frittiert, ist die Reparatur einfacher.
Außerdem gibt es auch für dieses Bauteil ein Evalboard.

Autor: Maxim B. (max182)
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Marcus H. schrieb:
> LM3488 kommt mir in den Sinn

mit 0,65 mm Raster! Das ist "bastlerfreundlich".

Autor: Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite
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Maxim B. schrieb:
> Marcus H. schrieb:
>> LM3488 kommt mir in den Sinn
>
> mit 0,65 mm Raster! Das ist "bastlerfreundlich".

Oookay, halber Gummipunkt für Dich. Aus meiner Sicht ist 0,65mm 
Grobmotorik.

Aber Du hast schon Recht, wir brauchen dringend einen neuen Thread aus 
der Kategorie "Hocheffiziente Schaltwandler auf Steckbrettern". ;)

Autor: genau da, neben dem Loch, rast er (Gast)
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Marcus H. schrieb:
> Hocheffiziente Schaltwandler auf Steckbrettern

Laß die Witze. Es wird immer genügend "Beginner" geben, denen
(eben anfangs noch) nicht klar ist, wie schwachsinnig das halt
zusammen ist. (Steckbretter+Hochfrequenz+Hochstrom/-spannung)

Was Du im Sinne "real möglich" nennen könntest, ist selbiges
auf Lochraster - das ist auch wirklich hinzukriegen (wenn die
Frequenz, der Strom, die Spannung... nicht zu hoch ist,
und man auf die Besonderheiten der Topologie auch achtet).

Und ich kenne kein 0,65mm Lochraster...

Autor: genau da, neben dem Loch, rast er (Gast)
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Bzw.: Bezweifle, daß es @Maxim (allein) um die Größe ging.

Autor: Maxim B. (max182)
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Vielleicht ist das für manche auch kein Problem, sogar 0,5 mm zu löten. 
Für mich aber ist das problematisch. Nicht zuletzt wegen Augen. Deshalb 
nehme ich ungerne etwas kleiner als SO oder SOT-23. Auch weil ich die 
Platte selbst ätze.

Autor: Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite
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Hallo Leidensgenosse!
Tipp in eine beliebige Suchmaschine mal "ebay stirnbandlupe". Für unter 
20€ schaffst Du damit das Problem aus der Welt. Ich habe hier am 
Schreibtisch 3 Brillen liegen und eine solche billige Stirnbandlupe.
Reicht für die Handbearbeitung von 0,5mm problemlos.

Was Bauteile angeht: ich verwende standardmäßig 0603 für Hühnerfutter 
und bei den Halbleitern das, was für den Job notwendig ist.

Autor: genau da, neben dem Loch, rast er (Gast)
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@Maxim: Hast Du wirklich noch keine Lötlupe? Ohne die wird
man nicht glücklich, das ist wahr. Gibt sogar mehrere Arten:
Eine fürs Stirnband (mit oder ohne integr. LED(s)), oder als
Teil einer "Dritten Hand" (ohne LEDs oder integr. in Lupe
und/oder separat auf Zusatz Arm), ...

Marcus H. schrieb:
> bei den Halbleitern das, was für den Job notwendig ist.

Macht doch jeder (oder sollte das ;). Quatsch. Verstehe schon.
Manchmal hat man da gar keine (Aus-)Wahl - oder zu_viel ...


Das Problem "Inkompatibel mit Lochraster" hab' ich mir hier
also ganz und gar eingebildet - scheinbar nicht mehr (so oft)
das Bastelmaterial der Wahl, in diesen Zeiten billiger PCBs.
Mag Leute geben, die bedrahtete BE nie verwenden/t haben.

Autor: Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite
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@Gast: :D

Ich verwende laufend bedrahtete Widerstände. Bevorzugt 1MegR als 
Messstützpunkt bei der Inbetriebnahme. Die Sortimentskästen von 199x 
sind immer noch nicht leer.

Auch Lochraster ist hier laufend im Einsatz. 0603, SOT23 sind super auf 
0,1"-Raster.

MSSOP8 kann man ebenfalls schick auf Lochraster löten: die beiden 
äußeren Pins waagrecht und fliegend verdrahtet, die beiden inneren auf 
zwei Lötaugen.

Meinen ersten USB-Hub habe ich auf Lochraster aufgebaut. Müsste TQFP44 
gewesen sein. Das war vor der Jahrtausendwende, kurz nachdem die c't auf 
einer Titelseite über den neuen "Useless Serial Bus" gelästert hatte. 
Das ging damals noch ohne Lupe. seufz

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Autor: Willi S. (ws1955)
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Fundsache im Web.
Alles nur eine Frage von Kopfbandlupe, Licht und Übung.
Ich behaupte mal, dass die über 64-jährigen hier im Forum in der 
Unterzahl sind..

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Autor: Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite
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Willi S. schrieb:
> Fundsache im Web.

Das kommt raus, wenn MacGyver einen breitbandigen Störsender braucht...

Der Abschuss ist der Kupferdraht auf Eisenfeilspänen.




> Alles nur eine Frage von Kopfbandlupe, Licht und Übung.
> Ich behaupte mal, dass die über 64-jährigen hier im Forum in der
> Unterzahl sind..
Wäre das bei Dir nicht ca. 63? Oder hattest Du schon?

: Bearbeitet durch User
Autor: Daniel (Gast)
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Vielen Dank für eure zahlreichen Rückmeldung.

Ich habe mir unter allen Vorschlägen den LM2678 ausgeguckt.

Hat jemand noch eine Buch oder Blogbeitragempfehlung wo erklärt wird wie 
effiziente Step Downs aufgebaut werden müssen? Also ein Grundlagen 
Buch/Blogbeitrag?

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Das Layout ist neben der Spule das wichtigste "Bauteil":
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler

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Autor: Maxim B. (max182)
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Daniel schrieb:
> Hat jemand noch eine Buch oder Blogbeitragempfehlung wo erklärt wird wie
> effiziente Step Downs aufgebaut werden müssen? Also ein Grundlagen
> Buch/Blogbeitrag?

Klassik:
Severns, R.  Modern DC-to-DC Switchmode Power Converter Circuits

https://www.springer.com/de/book/9789401180870

Dazu noch:

National Semiconductor Application Note 1484

Texas Instruments Incorporated
Designing DC/DC converters based on ZETA topology

: Bearbeitet durch User

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