Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 57V auf 24V,5V und 3,3V - ideale Regelung?


von Daniel D. (darath)


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Hallo, ich habe ein kleines Problem bei meiner Schaltung.
Meine Eingangsspannung liegt bei 57V und geht an einen PoE PD, diesen 
könnte ich auch mit DCDC Controller bekommen und die Ausgangsspannung 
Regeln.
Ich benötige aber 3 Spannungen für die Schaltung.
24V und 5V mit niedrig Strom <10mA
Und ein Mal ca. 3,3V mit hohem Strom für einen MC.

Jetzt weiß ich nicht was die ideale Regelung wäre um alles so klein wie 
möglich zu halten.
Eine aktuelle Idee war
57V auf 24V
57V auf 3,3V
3,3V auf 5V
Aber diese scheint mir ineffizient.

Habt ihr da bessere Vorschläge?

Ich kann keine dieser Spannungen leider vernachlässigen.

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


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Daniel D. schrieb:
> 3,3V mit hohem Strom
Wie hoch?

von Pandur S. (jetztnicht)


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Was fuer eine auswahl an Schaltreglern hast du denn schon gefunden ? In 
der Spannauungliga sind nicht mehr so viel wie Sand am Meer.
Dann entscheiden, ob du von denen mehrere vermagst oder lieber nur 
einen.

von Nils (Gast)


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Moin.

Ein kleiner Fly-Back Wandler mit einem Trafo mit drei Sekundärspulen 
wäre hier denkbar. Kann auf die 3V3 regeln und die anderen Windungen des 
Trafo laufen ungeregelt mit ( oder mit einem kleinen LDO stabilisiert).

von Daniel D. (darath)


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Lothar M. schrieb:
> Wie hoch?

Das ist noch nicht ganz sicher, da wir noch am überlegen sind welchen MC 
wir benutzen. Wir haben einige in der Auswahl wo die maximum current per 
Pin bei 64mA liegt, bei einem anderen sind es 200mA - Ich denke aber so 
in diesem Bereich werden wir bleiben. "Hoch" war hier vielleicht etwas 
übertrieben.

Joggel E. schrieb:
> Was fuer eine auswahl an Schaltreglern hast du denn schon gefunden ?

Der PoE könnte allein schon von den 57V runterregeln auf das was ich 
benötige (24V,5V,3V3) damit wäre 1 Schaltregler weg.
Und sonst finde ich eigentlich recht viele:

https://www.mouser.de/Semiconductors/Power-Management-ICs/Voltage-Regulators-Voltage-Controllers/Switching-Voltage-Regulators/_/N-668jt?P=1yzvdsxZ1yx5k7v&Rl=668jtZerbmZ1y995dzZ1z0wa29S1z0wc6uGT

Ist die Frage davon, welchen ich nehmen will und in welcher Reihenfolge.
Anforderung ist, dass alles sehr klein bleibt länge x breite. Höhe haben 
wir mehr Platz.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Ich werf' mal noch das Thema "Galvanische Trennung" ein. Bei PoE ist's 
eigentlich nicht verkehrt, wenn die Niederspannungsversorgung - wie bei 
einem normalen Netzteil auch - galvanisch von der "Hochspannung" (57V) 
getrennt ist.

Gruss
WK

von MaWin (Gast)


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Daniel D. schrieb:
> abt ihr da bessere Vorschläge

Sein nicht so rattenfaul, schreib mehr Fakten.
Wie viel Stron, dauerhaft und Spitzenstrom, welche Last, neulich waren 
die 24V für Relais und der Trottel wollte Spannungsregler.

von Daniel D. (darath)


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Dergute W. schrieb:
> Moin,
>
> Ich werf' mal noch das Thema "Galvanische Trennung" ein. Bei PoE ist's
> eigentlich nicht verkehrt, wenn die Niederspannungsversorgung - wie bei
> einem normalen Netzteil auch - galvanisch von der "Hochspannung" (57V)
> getrennt ist.
>
> Gruss
> WK

Ich würde als PoE PD den AS113 vielleicht nehmen,
https://www.mouser.de/datasheet/2/936/AS1113-03k__Datasheet_Full-1488146.pdf
Der kann ja isolated als auch nicht, dementsprechend wäre meine Idee von 
dem PoE PD DCDC auf die 3V3 zu Regeln (mit höherer Stromstärke min 60mA)

Dazu dann die 57V abgreifen und mit einem Schaltregler auch Isolated, 
auf 24V und dann auf 5V Non Isolated regeln mit geringer Stromstärke 
<10mA

Wäre das so machbar und sinnvoll ?

Bsp.:
Mit dem hier auf 24V
https://www.mouser.de/ProductDetail/CUI-Inc/PYBE20-Q48-S24?qs=sGAEpiMZZMvGsmoEFRKS8Koqt8Pjkl394IpAEppisZoUTZ5mGxh9JQ%3D%3D

Dann runter auf 5V
https://www.mouser.de/ProductDetail/RECOM-Power/R025DA-240505?qs=sGAEpiMZZMvGsmoEFRKS8P9bZCysYvvSKIEwDguqeRw%3D

Wäre nur die Stromstärke noch zu hoch aber das kann man ja kompensieren.

Alternative -
Mit dem DCDC vom PoE auf 24V, dann auf 5V mit
https://www.mouser.de/ProductDetail/RECOM-Power/R1DA-240505?qs=sGAEpiMZZMvGsmoEFRKS8P9bZCysYvvSkgxl2L7EiQY%3D
Hätte dann noch 100mA Ausgangsstrom - Damit dann runter auf 3V3, aber ob 
das für den MC reicht ist die Frage weil da nie genau steht wie viel sie 
mindestens brauchen...

Das waren jetzt nur Beispiele, die 5V könnte ich sogar Unisolierte 
nehmen.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Daniel D. schrieb:
> Wäre das so machbar und sinnvoll ?

Machbar ist da viel, ob's sinnvoll ist, haengt von den Erwartungen ab.
Deine Fertigregler sind hat teuer und gross, dafuer simpel einzusetzen 
und schnell fertig.
Ich wuerd' die Finger von der ganzen Spannungsversorgung lassen, wenn du 
nicht eh' schon nebenher immer als Hobby getaktete Spannungsversorgungen 
bauen hattest.
Wenn dein neuer µC mit 3.3V statt bisheriger 5V laeuft, wuerde ich im 
Rahmen von Einfachheit alles dransetzen, den per LDO an die bestehenden 
5V zu haengen und die "hoehere" Verlustleistung irgendwie in die 
"Flaeche zu komponieren".
Die Unterschiede in der Verlustleistung zwischen Linear/Schaltregler 
werden bei deiner Anwendung doch irgendwo bei <0.5W liegen.
Der entwicklungszeitliche Unterschied zwischen einen [A-Z][A-Z]1117-3.3 
und 2Cs aufs PCB werfen und dem Design von Mehrspannungsschaltreglern 
wird deutlich groesser ausfallen.

Gruss
WK

von Daniel D. (darath)


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MaWin schrieb:
> Daniel D. schrieb:
>> abt ihr da bessere Vorschläge
>
> Sein nicht so rattenfaul, schreib mehr Fakten.
> Wie viel Stron, dauerhaft und Spitzenstrom, welche Last, neulich waren
> die 24V für Relais und der Trottel wollte Spannungsregler.

Ich musste das erst mal genau raussuchen, weil an das Handbuch von EIB 
zu kommen ist irgendwie urgh..

Die 24V und 5V sind für eine KNX AST, diese haben jeweils:

+24 -4 / +6 [V] DC, 2 mA max.
+5 ±0.4 [V] DC; 10 mA max.
The maximum common load for the PEI power supply lines of 5 V DC and 24 
V DC is 50 mW.

Versorgungsspannung für die dadrüber liegende KNX Module

Die zusätzliche 3V3 benötige ich für einen µC / EthernetController als 
Spannungsversorgung.

von Daniel D. (darath)


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Dergute W. schrieb:
> Der entwicklungszeitliche Unterschied zwischen einen [A-Z][A-Z]1117-3.3
> und 2Cs aufs PCB werfen und dem Design von Mehrspannungsschaltreglern
> wird deutlich groesser ausfallen.

Wie meinst du das - Ich kann mir Vorstellen, dass man wenn man 
Mehrspannungsschaltegler entwirft, dass deutlich länger dauert als das 
andere oder verstehe ich das falsch ?

Frage ist ob es sich lohnt und effektiv / kompliziert es ist von der 57V 
Spannungsversorgung mit einem Mehrspannungsschaltregler auf die 
Spannungen zu gehen.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Es gibt den Grundsatz: "Don't fix, if it ain't broke". Du hast doch 
schon eine Spannungversorgung von PoE auf 24V und 5V, denke ich. Die 
laeuft doch und passt von der mechanischen Groesse und der Leistung her 
- richtig?

Wenn du jetzt nur eine andere CPU einsetzt, die statt 5V eben 3.3V 
braucht, dann ist's deutlich einfacher (wenn auch vom Wirkungsgrad her 
etwas schlechter) die bestehende Spannungsversorgung bloss durch einen 
LDO zu erweitern, der aus 5V die 3.3V fuer deine neue CPU/PHY macht.
Und nicht die komplette Spannungsversorgung rauszuschmeissen und neu zu 
machen. Die Anforderungen dafuer sehen nicht so aus, als waeren die 
einfach/schoen zu erfuellen - eher im Gegenteil.

Gruss
WK

von Daniel D. (darath)


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Nunja, also die Idee meiner Arbeit ist ja das zu erneuern weil es eben 
erst mal veraltet ist. Stand 2009.
Die dortige Spannungsversorgung wurde wie oben beschrieben so geregelt:

57V auf 24V

57V auf 3V3
->3V3 auf 5V

Da ich einige Wandler eh tauschen muss weil nicht mehr Aktiv, ist die 
Frage von meinem Professor gekommen, ich sollte schauen ob es da 
idealere Wege gibt, die vielleicht auch platzsparender sind. Die CPU 
hatte im übrigen NIE 5V auch die alte nicht. Das habe ich auch glaube 
ich nie geschrieben.
Die 5V sind eine ZUSÄTZLICHE Spannungsversorgung MIT den 24V für die 
AST.
Der µC hatte immer 3V3 und wird wahrscheinlich auch das wieder haben.

Deswegen Frage ich das ja auch nur.
Wenn ich nur den µC tausche ist das einfach keine Leistung.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Daniel D. schrieb:
> Die CPU
> hatte im übrigen NIE 5V auch die alte nicht. Das habe ich auch glaube
> ich nie geschrieben.

Oh, tschuldigung. Hab' nicht alle Details deiner Arbeit permanent im 
Kopf.

Daniel D. schrieb:
> Wenn ich nur den µC tausche ist das einfach keine Leistung.

OK, ich bin nicht dein Professor. Aber ich denke, dass man die Aspekte 
die in einen CPU/PHY Tausch reinspielen, leichter und schoener auf 3 
Monate wissenschaftliche Arbeit aufblasen kann, als die erfolgreiche 
Entwicklung einer "PoE -> komische Spannungen" auf 3 Monate eindampfen.
Aber ist nur meine Meinung. Das mag jeder gerne anders sehen.

Gruss
WK

von Daniel D. (darath)


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Naja, diese "komischen Spannungen" sind im alten Projekt genauso 
vorhanden und es war ja nur die Frage ob es leichter ginge als die 
jetzige Möglichkeit nicht komplizierter. Wenn es so sein sollte, das die 
aktuelle Spannungwurstelei die beste ist dann kann ich das so 
reinschreiben.

von Michael B. (laberkopp)


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Daniel D. schrieb:
> +24 -4 / +6 [V] DC, 2 mA max.
> +5 ±0.4 [V] DC; 10 mA max.
> The maximum common load for the PEI power supply lines of 5 V DC and 24
> V DC is 50 mW.

Kinderkrams, geht mit Z-Diode oder Niedrigleistungs-Linearregler.

Daniel D. schrieb:
> Die zusätzliche 3V3 benötige ich für einen µC / EthernetController als
> Spannungsversorgung

IMMER noch keine Fakten.

Einen ESP32 aus 57V zu versorgen klingt nach 3.3V Schaltregler 
Fertigmodul wie XL7005A.

von ichhabkeinplanaberredemit (Gast)


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Wie wärs Trafo mit 2 Ausgangswicklungen auf 12 V.

2*12v=24V

1*12V mit lienearem Spannungsregler auf 5V und nochmal 3,3V. uU noch 
kühlkörper drauf ^____^

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