5V auf 3,3V Schaltung: welcher Regler, Kondensatorwahl Grundlagenfrage

[Hans M. (inso)]

Grüße,

ich möchte mir eine Step-Down Schaltung 5V auf 3,3V bauen, so dass ich 
nicht immer über die Spannungswandler meiner Microcontroller gehe. Der 
LD1117V33 in TO220-Bauform scheint mir für ein wenig Temperatur- und 
Luxsensorik erst einmal geeignet (max ~200ma an 3,3V mit Option auf 
Ausbau).

Grundsätzlich zum 1117: ist das eine gute Wahl für Step 
Down-Schaltungen? Wenn ich so rum suche finde ich als nächstes dann den 
LM2596, der aber auch eine kompliziertere Schaltung voraussetzt. Bei 
Festspannungsreglern stolpere ich dann sonst über TIs die dann schon bei 
~3€ liegen und mit ihren 3A auch weit mehr sind als ich benötige.
Ich hätte allerdings nichts gegen eine Version "eine Nummer größer" als 
den 1117, so bis 1,5A bspw, so dass ich bei der Erweiterung später noch 
entsprechend flexibel bin (werde mehrere davon einsetzen), als 
Festspannungsregler mit überschaubarer benötigter Schaltung. Gern mit 
relativ geringem Eigenverbrauch, Größe ist dafür egal. Lieber mehr 
Kühlfläche (TO220+). Das Gehäuse wird aus PETG, sprich es sollten nicht 
mehr als 80° im Dauerbetrieb werden ;).

Zur Schaltung: das Datenblatt des LM1117 zeigt einen Aufbau mit 
100nf-Kondensator am Eingang und 10mf am Ausgang. Mir ist nicht klar ob 
die Kondensatoren nur zur Stabilisierung dienen (also sozusagen die 
empfohlenen Minimalwerte darstellen), oder einen weiteren Sinn haben.
Ich hab jetzt hier noch 104er und 105er Keramikkondensatoren liegen. 
Kann ich die Schaltung problemlos so abändern dass ich auf beiden Seiten 
die 104er bzw am Eingang 105 und am Ausgang 104 nehme, oder sollte ich 
möglichst genau die angegebenen Kondensatoren einsetzen?

[Jörg R. (solar77)]

Hans M. schrieb:
> Grundsätzlich zum 1117: ist das eine gute Wahl für Step
> Down-Schaltungen? Wenn ich so rum suche finde ich als nächstes dann den
> LM2596, der aber auch eine kompliziertere Schaltung voraussetzt.

Das sind 2 unterschiedliche Regler. 1117 ist ein klassischer 
Linearregler, LM2596 ist ein Schaltregler.

Es ist daher ein Rechenexempel welche Technologie für Dich die Beste 
ist. Verlustleistung am Linearregler vs. Wirkungsgrad StepDown.

Bei 200mA und nur 5V Ue würde ich einen Linearregler bevorzugen.

[Günni (Gast)]

Jörg R. schrieb:
> Es ist daher ein Rechenexempel welche Technologie für Dich die Beste
> ist. Verlustleistung am Linearregler vs. Wirkungsgrad StepDown.

Bei einer geringen Spannungsdifferenz zwischen Eingangs- und 
Ausgangsspannungen sind Linearregler normalerweise die bessere Wahl. 
Auch Schaltregler haben einen Spannungsabfall über dem Schalter, durch 
den in der Leitphase auch noch höhere Ströme fließen. Hinzu kommen die 
Verluste durch den ohmschen Widerstand der Spule und die Diode. Da 
bleibt von dem guten Wirkungsgrad der Schaltregler nichts mehr übrig. 
Dagegen ist der Bauteileaufwand eines Schaltreglers höher und seine 
Ausgangsspannung nicht so "glatt" wie die eines Linearreglers - wenn 
dieser richtig beschaltet ist. (Low-Drop Linearregler brauchen - je nach 
Typ - am Ein- und / oder Ausgang etwas größere Siebkondensatoren.)

[Stefan F. (Gast)]

Bei selbst gebauten Schaltreglern kannst du mit bis zu 85% Wirkungsgrad 
rechnen. Profis schaffen mehr. Allerdings ist die Abstrahlung von HF 
Störungen für Bastler schwierig zu messen und zu verhindern.

Der Linear-Regler ist in dieser Hinsicht bei geringen Strömen nicht 
dramatisch viel schlechter: 3,3V / 5V = 66%

Dafür kommt da eine top sauberere Spannung heraus und sie strahlen keine 
HF Störungen ab.

Die Kondensatoren, die das Datenblatt empfiehlt, sind für die Stabilität 
des Regler notwendig. Instabile Regler neigen zum Schwingen, oft mit 
erheblich überhöhter Ausgangsspannung. Bei LDO Reglern ist die 
Schwingneigung allgemein stärker ausgeprägt, als bei normalen Reglern. 
Dass es davon auch Ausnahmen gibt, will ich nicht abstreiten.

> 10mf

Das Datenblatt fordert sich nicht 10.000µF.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Hans M. schrieb:
> ich möchte mir eine Step-Down Schaltung 5V auf 3,3V bauen

Nein, möchtest du nicht. "Stepdown" ist ein Fachbegriff und bezeichnet 
einen Schaltregler. Ein Schaltregler ergibt in dieser Anwendung eher 
keinen Sinn. Verwende keine Fachbegriffe, die du nicht verstehst!

> so dass ich
> nicht immer über die Spannungswandler meiner Microcontroller gehe.

Klingt nach Arduino. Du suchst dann wohl einen Spannungsregler für 5V 
rein und 3.3V raus. Und weil das nur 1.7V Differenz sind, brauchst du 
einen Spannungsregler mit kleiner Dropspannung, englisch LDO.

> Der
> LD1117V33 in TO220-Bauform scheint mir für ein wenig Temperatur- und
> Luxsensorik erst einmal geeignet (max ~200ma an 3,3V mit Option auf
> Ausbau).

Ja, der ist geeignet. Tatsächlich sind die Regler der 1117 Klasse (gibt 
es von vielen Herstellern) die erste Wahl für diese Anwendung. Das 
TO-220 Gehäuse hat zudem den Vorteil, daß es gut kühlbar ist.

> Festspannungsreglern stolpere ich dann sonst über TIs die dann schon bei
> ~3€ liegen und mit ihren 3A auch weit mehr sind als ich benötige.

Die 3A schaden nicht, ist ja ein Maximalwert.

> Ich hätte allerdings nichts gegen eine Version "eine Nummer größer"
> als den 1117, so bis 1,5A bspw

LT1086: 1.5A
LT1085: 3A

sind beide auch von anderen Herstellern erhältlich, z.B. als LM1085/1086

> Zur Schaltung: das Datenblatt des LM1117 zeigt einen Aufbau mit
> 100nf-Kondensator am Eingang und 10mf am Ausgang.

Nein. Es sind 10µF. (Mikro- nicht Milli-)

Wenn du nicht weißt, wie du das µ Zeichen tippen sollst, dann schreibe 
uF. Aber nicht mF. Das ist dann nämlich Faktor 1000 mehr!

[Gerald B. (gerald_b)]

https://www.tme.eu/de/katalog/linear-spann-regler-integ-schalt_100581/?visible_params=364%2C365%2C2572%2C2%2C367%2C120%2C32%2C35%2C10%2C383%2C39%2C909%2C2633&mapped_params=364%3A1443479%3B365%3A1443463%2C1443463%2C1443770%3B2572%3A1443474%3B
Diese parametrische Suche dauerte unter 30 Sekunden und tat auch nicht 
weh. In weiteren 30s lässt die sich auch noch verfeinern, indem du nach 
benötigtem Maximalstrom filterst, unhandliches "Vogelfutter" abwählst, 
nach Produkten auf Lager suchst und nach Preis sortierst. Das Datenblatt 
gibt es dann nur einen Klick weit entfernt ;-)