Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Anfängerfrage: Dynamische Mindestlast


von Alex (Gast)


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Hallo,

ich habe hier ein 5V Netzteil, bei welches laut Spec mit mind. 200mA 
belastet werden muss, damit es stabil arbeitet. Meine Schaltung braucht 
laut Datenblättern zwischen 70 und 400mA. Klar könnte ich jetzt einfach 
einen Widerstand zusätzlich reinhängen, welcher mir 130mA im Wäre 
umwandelt, damit ich die 200mA sicher erreiche, aber gibt es da 
vielleicht eine sinnvollere Lösung, damit die 130mA nicht zusätzlich 
anfallen, wenn ich grade sowieso schon über dem Mindeststrom bin?

Viele Grüße
Alex

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Alex schrieb:
> ich habe hier ein 5V Netzteil, bei welches laut Spec
Welches ist das denn?

> Meine Schaltung braucht laut Datenblättern zwischen 70 und 400mA.
Und wieviel wirklich? Denn oft ist die Stromaufnahme von Baugruppen in 
Datenblättern geräumig angegeben.

> aber gibt es da vielleicht eine sinnvollere Lösung
Ein leerlaufstabiles Netzteil wäre eigentlich die eleganteste Lösung...

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


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Lothar M. schrieb:
> Ein leerlaufstabiles Netzteil wäre eigentlich die eleganteste Lösung...

Zumal man davon ausgehen kann, daß ein Netzteil mit 200mA Mindestlast 
weit mehr als die maximal benötigten 400mA schafft. Das jetzige Netzteil 
ist anscheinend massiv überdimensioniert.

von Hi (Gast)


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Hi,
wenn das Netzteil ohne Last hoch läuft, einfach eine Zenerdiode mit 
Reihenwiderstand.

Grüße

von Alex (Gast)


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Hi,

an dem Netzteil kann nich so ohne Weiteres gerüttelt werden, da es sich 
um eine PoE Baugruppe handelt und da gibt der 802.3af Standard halt 
leider einen Mindeststrom auf der 48V Seite vor, welcher sich dann 
logischerweise auch auf die 5V Seite überträgt.
Die restliche Schaltung kann ich im Moment noch nicht messen, weil ich 
die Teile noch nicht alle Teile habe.

Viele Grüße
Alex

von Thomas (kosmos)


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Was passiert wenn die Mindestlast unterschritten wird. Ist dann die 
Ausgangsspannung zu hoch? Wie hoch genau? Ich denke auch das du diese 
Überspannung im Leerlauf verheizen solltest, wenn die Spannung dann auf 
normale Werte im Betrieb geht, wirkt die Z-Diode oder PTC dann auch 
nicht mehr.

von Alex (Gast)


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Hi,

wie geschrieben, es handelt sich um PoE. Die Baugruppe besteht an sich 
aus zwei Teilen: Zum einen die ganze Beschaltung für die Signatur als 
PoE fahiges Gerät und zum anderen aus einem Step-Down Regler. Der 
Step-Down Teil dürfte einen weit geringeren Mindeststrom haben, nur 
fängt er dann auf der Eingangsseite an zu pulsen. In einer normalen Welt 
kein Problem, ggf. Kondensator davor und gut ist.
Bei PoE ist es aber so, dass der Port einen Mindeststrom ziehen muss, 
sonst wird der Port deaktiviert (Laut Standard).

Viele Grüße
Alex

von Jens G. (jensig)


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Alex (Gast)

>Hi,

>an dem Netzteil kann nich so ohne Weiteres gerüttelt werden, da es sich
>um eine PoE Baugruppe handelt und da gibt der 802.3af Standard halt
>leider einen Mindeststrom auf der 48V Seite vor, welcher sich dann
>logischerweise auch auf die 5V Seite überträgt.

Wieso logischerweise?

>wie geschrieben, es handelt sich um PoE. Die Baugruppe besteht an sich
>aus zwei Teilen: Zum einen die ganze Beschaltung für die Signatur als
>PoE fahiges Gerät und zum anderen aus einem Step-Down Regler. Der
>Step-Down Teil dürfte einen weit geringeren Mindeststrom haben, nur
>fängt er dann auf der Eingangsseite an zu pulsen. In einer normalen Welt
>kein Problem, ggf. Kondensator davor und gut ist.
>Bei PoE ist es aber so, dass der Port einen Mindeststrom ziehen muss,
>sonst wird der Port deaktiviert (Laut Standard).

Jetzt werde doch mal deutlicher.
Du betreibst über PoE bzw. mit 48V den 5V-Regler? Und Du mußt 200mA wo 
ziehen? Auf der 48V-Leitung, oder auf der 5V-Leitung?
Deine Annahme, daß sich die 200mA 1:1 von der 5V-Schiene auf die 
48V-Schiene überträgt, ist logischerweise falsch, denn 200mA@5V nach dem 
StepDown ist eher so um die 20mA@48V davor.

: Bearbeitet durch User
von Arno (Gast)


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Dann... müsste es eigentlich PoE-"Wecker" (in Anlehnung an 
"Powerbank-Wecker") geben, die genau das tun. Zumindest sollte man 
meinen, dass du nicht der erste mit dem Problem bist :)

Das hier: https://www.st.com/resource/en/datasheet/pm8801.pdf klingt 
zumindest so (ohne dass ich mich jetzt mit PoE auskennen würde)

Allerdings steht da ein "minimum current" von 10mA, nicht von 200mA.

MfG, Arno

von Alex (Gast)


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Hi,

PoE nach 802.3af, d.h. 36-57V auf dem Netzwerkkabel, im Regelfall 48V. 
Mindeststrom auf Kabel- (also 48V-) Seite irgendwas um die 10mA. Wegen 
Pulsens sagt der Hersteller der PoE Baugruppe aber mind. 200mA auf der 
5V Seite, weil sie sonst den Mindeststrom auf der 48V Seite nicht 
garantieren können. Und die werde ich nicht in allen Situation ziehen, 
sondern das ist abhängig davon, was der Nutzer des Geräts grade macht.
Also suche ich etwas, was mir den Mindeststrom auf der 5V Seite 
garantiert, aber nach Möglichkeit halt so intelligent, dass das nur dann 
verbraten wird, wenn es notwendig ist, also wenn ich auf der 5V Seite 
unter den 200mA bin.

Viele Grüße
Alex

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


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Alex schrieb:
> ... sagt der Hersteller der PoE Baugruppe aber mind. 200mA auf der
> 5V Seite, weil sie sonst den Mindeststrom auf der 48V Seite nicht
> garantieren können

Tja. Dann ist die "PoE Baugruppe" schlecht ausgesucht. Lastabwurf ist 
die normalste Sache der Welt und ich gehe davon aus, daß man auch PoE 
Spannungswandler so bauen kann, daß sie damit klar kommen. Bzw. würde 
ich erwarten, daß das der Normalfall ist. Zugegebenermaßen ist PoE aber 
kein Spezialgebiet von mir.

Der Trick mit dem Heizwiderstand funktioniert ja auch auf der 48V Seite. 
Und der Spannungswandler hat den Vorteil, daß er "weiß", welchen Strom 
er bereits zieht und wieviel zusätzlichen Strom er verheizen muß, um 
innerhalb der Spec zu bleiben. Hinter dem Spannungswandler ist das 
ungleich mehr Aufwand.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Wenn du das "intelligent" machen willst, dann musst du halt wissen, 
wieviel Strom du gerade selbst verbrauchst. Kannst du das irgendwie 
messen/feststellen?

Gruss
WK

von Alex (Gast)


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Hi,

Axel S. schrieb:
> Alex schrieb:
>> ... sagt der Hersteller der PoE Baugruppe aber mind. 200mA auf der
>> 5V Seite, weil sie sonst den Mindeststrom auf der 48V Seite nicht
>> garantieren können
>
> Tja. Dann ist die "PoE Baugruppe" schlecht ausgesucht. Lastabwurf ist
> die normalste Sache der Welt und ich gehe davon aus, daß man auch PoE
> Spannungswandler so bauen kann, daß sie damit klar kommen. Bzw. würde
> ich erwarten, daß das der Normalfall ist. Zugegebenermaßen ist PoE aber
> kein Spezialgebiet von mir.

> Der Trick mit dem Heizwiderstand funktioniert ja auch auf der 48V Seite.
> Und der Spannungswandler hat den Vorteil, daß er "weiß", welchen Strom
> er bereits zieht und wieviel zusätzlichen Strom er verheizen muß, um
> innerhalb der Spec zu bleiben. Hinter dem Spannungswandler ist das
> ungleich mehr Aufwand.

Leider gibt es nur überschaubar wenige PoE Baugruppen. Und den 
kompletten PoE Teil selber bauen, wollte ich mir nicht antun, inbs. weil 
ich bei weitem nicht genug Erfahrung habe um den Step-Down-Regel sauber 
zu implementieren.
Und die Baugruppen, welche ich gefunden habe, haben alle das Problem mit 
dem Mindeststrom und keine hat da was drin, was das bereits auf der 48V 
Seite löst. Das liegt vermutlich auch daran, dass es wenige bis gar 
keine PoE Geräte gibt mit einem so "geringen" Stromverbrauch, alles was 
ich an Geräten kenne liegt mind. Faktor 5 höher.

Viele Grüße
Alex

von Alex (Gast)


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Hi,

Dergute W. schrieb:
> Wenn du das "intelligent" machen willst, dann musst du halt wissen,
> wieviel Strom du gerade selbst verbrauchst. Kannst du das irgendwie
> messen/feststellen?

Nicht innerhalb meiner Schaltung. Das ist ja der Grund, weshalb ich hier 
gefragt habe, ob es da vielleicht schon etwas fertiges für gibt.

Viele Grüße
Alex

von HildeK (Gast)


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Man könnte auch mit einem LM358, einem Fühlerwiderstand in der 
GND-Leitung und einem Transistor einen Shuntregler aufbauen, der den 
Strom auf mindestens 200mA hält. Der Vorteil: wenn die Schaltung den 
Mindeststrom überschritten hat, wird keine zusätzliche Wärme erzeugt.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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HildeK schrieb:
> Man könnte auch mit einem LM358, einem Fühlerwiderstand in der
> GND-Leitung und einem Transistor einen Shuntregler aufbauen, der den
> Strom auf mindestens 200mA hält.
Ich würde das mit dem TS912 auf der High-Side machen...  ;-)

Blau ist der Laststrom, der zwischen 50 und 450mA schwankt.
Grün ist der Strom, der durch den R1 fließt und aus dem Netzteil kommt.

Zu sehen: der "grüne" Eingangsstrom wird nie geringer als 200mA. Wenn 
aber ein Strom über 200mA fließt, dann nur noch in die Last.

: Bearbeitet durch Moderator
von Alex (Gast)


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Hi,

danke, das klingt nach einer Lösung.

Wird wohl doch Zeit, dass ich mich nicht nur mit Digitaltechnik 
auseinandersetze, sondern auch mehr mit Analogtechnik.

Viele Grüße
Alex

von HildeK (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Ich würde das mit dem TS912 auf der High-Side machen...  ;-)

Gerne natürlich! Ich hatte mich nur an eine eigene Lösung Anfang der 
'80er erinnert.

von Jens G. (jensig)


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Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite

>Ich würde das mit dem TS912 auf der High-Side machen...  ;-)

Soweit - so gut ... (wenn Highside = 48V, und Spannungsfestigkeit der 
Teile ausreichend)

>Zu sehen: der "grüne" Eingangsstrom wird nie geringer als 200mA. Wenn
>aber ein Strom über 200mA fließt, dann nur noch in die Last.

Aber dann nur noch 20mA oder gar 10mA (je nach dem, wo wirklich der 
Einschlafstrom von PoE liegt). Denn wenn ich es richtig verstanden habe, 
dann beziehen sich die 200mA wohl auf die 5V-Seite, nicht 48V. Tja, der 
TO hat das bis jetzt immer noch nicht sauber erklärt, aber so verstehe 
ich bis jetzt sein Geschreibsel ...

: Bearbeitet durch User
von M.A. S. (mse2)


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Jens G. schrieb:
> ...der TO hat das bis jetzt immer noch nicht sauber erklärt, ...

Alex schrieb:
> ...Mindeststrom auf Kabel- (also 48V-) Seite irgendwas um die 10mA.
> Wegen Pulsens sagt der Hersteller der PoE Baugruppe
> aber mind. 200mA auf der 5V Seite, ...

Also ich finde das schon recht eindeutig.

von Jens G. (jensig)


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M.A. S. (mse2)

>Jens G. schrieb:
>> ...der TO hat das bis jetzt immer noch nicht sauber erklärt, ...

>Alex schrieb:
>> ...Mindeststrom auf Kabel- (also 48V-) Seite irgendwas um die 10mA.
>> Wegen Pulsens sagt der Hersteller der PoE Baugruppe
>> aber mind. 200mA auf der 5V Seite, ...

>Also ich finde das schon recht eindeutig.

Ja, nachdem der TO so nach und nach in zusammenhanglosen Scheibchen paar 
Infos hergegeben hat, wird es schon etwas eindeutiger. Aber konkret sein 
Scenario beschrieben hat er eben immer noch nicht, und der Eingangspost 
führte in die vollkommen falsche Richtung, und damit etliche Antworten 
darauf.

Ach ja - vielleicht kann man ja in der PoE-Spannungsquelle einstellen, 
daß es dauerhaft Saft geben soll, unabhängig vom entnommenen Strom.

von HildeK (Gast)


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Jens G. schrieb:
> und der Eingangspost
> führte in die vollkommen falsche Richtung, und damit etliche Antworten
> darauf.

Nein, der war ausreichend verständlich für sein Problem.

Sicher, auf Anhieb ist es unverständlich, dass es Netzteile gibt, die 
200mA Mindeststrom haben wollen, weil die nur sehr selten anzutreffen 
sind.
Dass das bei PoE so ist, ist auch für mich eine nette Zusatzinformation, 
für die Problemlösung aber nicht notwendig.
Meine Anregung bzw. der Plan von Lothar M. hätten leicht nach dem 
Eingangspost schon kommen können.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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HildeK schrieb:
> der Plan von Lothar M. hätten leicht nach dem Eingangspost schon kommen
> können.
War da grad anderweitig beschäftigt...    ;-)

von HildeK (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> War da grad anderweitig beschäftigt...    ;-)

So war's nicht gemeint :-)!

Aber die Infos dort hätten dir gereicht ...

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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HildeK schrieb:
> Aber die Infos dort hätten dir gereicht ...
Richtig, aber ich fang mit der Arbeit nicht an, ohne den Sinn (oder hier 
besser Unsinn namens "genormter Mindestverbrauch gegen Abschalten") zu 
kennen   ;-)

Alex schrieb:
> Mindeststrom auf Kabel- (also 48V-) Seite irgendwas um die 10mA. Wegen
> Pulsens sagt der Hersteller der PoE Baugruppe aber mind. 200mA auf der
> 5V Seite, weil sie sonst den Mindeststrom auf der 48V Seite nicht
> garantieren können. Und die werde ich nicht in allen Situation ziehen
Aber der "Hersteller" der POE Baugruppe bis jetzt ja du selber. Und du 
kannst dank der Schaltung den Mindeststrom von 10mA auf der 48V Seite 
auch schon bei 100mA "Grundlast" auf der 5V Seite garantieren.

Und so komme ich zurück zum ersten Post, in dem
Alex schrieb:
>>>> Meine Schaltung braucht laut Datenblättern zwischen 70 und 400mA
Miss mal die tatsächliche Stromaufnahme. Und auch den Eigenverbrauch des 
Stepdown. Wenn der für sich selber schon 3mA braucht, dann wärst du 
"eigentlich shcon fertig. Oder evtl. reicht es ja, wenn du nur 30mA 
"Zusatzlast" generierst. Und das wäre dann mit einem Widerstand am 
einfachsten gelöst...

von Alex (Gast)


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Hi,

Lothar M. schrieb:

> Alex schrieb:
>> Mindeststrom auf Kabel- (also 48V-) Seite irgendwas um die 10mA. Wegen
>> Pulsens sagt der Hersteller der PoE Baugruppe aber mind. 200mA auf der
>> 5V Seite, weil sie sonst den Mindeststrom auf der 48V Seite nicht
>> garantieren können. Und die werde ich nicht in allen Situation ziehen
> Aber der "Hersteller" der POE Baugruppe bis jetzt ja du selber. Und du
> kannst dank der Schaltung den Mindeststrom von 10mA auf der 48V Seite
> auch schon bei 100mA "Grundlast" auf der 5V Seite garantieren.

Nein, der Hersteller bin ich weiterhin nicht, das ist ein komplett 
fertiges Modul zum Einbauen, bei welchem auch die komplette Signatur, 
Detektion und galvanische Trennung drin ist: Silvertel Ag9405-S. Platt 
ausgedrückt kommt auf der einen Seite der Magjack dran und auf der 
anderen Seite 5V raus.

> Und so komme ich zurück zum ersten Post, in dem
> Alex schrieb:
>>>>> Meine Schaltung braucht laut Datenblättern zwischen 70 und 400mA
> Miss mal die tatsächliche Stromaufnahme. Und auch den Eigenverbrauch des
> Stepdown. Wenn der für sich selber schon 3mA braucht, dann wärst du
> "eigentlich shcon fertig. Oder evtl. reicht es ja, wenn du nur 30mA
> "Zusatzlast" generierst. Und das wäre dann mit einem Widerstand am
> einfachsten gelöst...

Das werde ich sicher machen, aber ich habe gerne im Vorfeld schon einen 
Plan B. Und sicher wäre ein einfacher Widerstand als Zusatzlast die 
einfachste und inkl. hochgerechneter Verlustleistung vermutlich auch die 
günstigste Variante. Aber elegante Lösungen haben auch ihren Charme. Und 
auf jeden Fall habe ich dadurch meinen Horizont erweitert, sicher auch 
nicht ganz unnütz.

Viele Grüße
Alex

von Name: (Gast)


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Ah, es geht um DC-Disconnect, vermute ich?

Es reicht, alle 100ms die Last für 1ms zuzusachlten. Dann tuts auch ein 
kleiner Widerstand, denn der sieht nur 1% der Last.

Im Übrigen würde ich zunächst einmal nachmessen, ob nicht dein Netzteil 
auf der 48V-Seite nicht eh schon genug Strom zieht, um den Disconnect zu 
verhindern.

Meine Flybacks für POE tun das nämlich.

Das kannst du wie folgt prüfen:
Schneide dazu einfach ein LAN-Kabel auf und löte an die Doppeladern 
Bananenstecker. Dann kannst du ein Multimeter reinhängen, und den Strom 
einfach messen.

von Karl M. (Gast)


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Hallo Alex,

zu deinem "Silvertel Ag9405-S", über einen Lastwiderstand wurde schon 
gesprochen. Nun meine Frage, hast Du auch an den zusätzlichen 470µH Elko 
(Kondensator) - laut Datenblatt - gedacht?

Aus meinem Alltag:

für den Betrieb eines Raspberry Pi über PoE (Spare-Pairs-Verfahren), 
hatte ich mir mit einem 12V- Netzteil eine PoE Einspeisung mit CAT6 
AP-Dosen zusammen gestellt.
Auf der Raspberry Pi, dann in die CAT6 AP-Dosen einen Schaltwandler auf 
+5V/2A.

Der Standard IEEE 802.3af kommt hier nicht zur Anwendung, da beide 
Seiten meiner PoE Installation diesen nicht unterstützen.

Links:
[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Power_over_Ethernet
[2] https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0807021.htm

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