Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC/DC Wandler (Step Down) gesucht


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von Jut (Gast)


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Hallo,

ich suche einen DC/DC Wandler (Step Down mit folgenden Parametern.

Input Spannung: 12V-21V
Output Spannung: 12V
Mindestens 3A

Natürlich kann die Input Spannung auch niedriger oder höher sein, aber 
12-21V ist Pflicht.
12V Output ist fixed, kann aber natürlich auch einstellbar sein.

Wichtig ist, dass ein Spule schon integriert ist und das ganze sehr 
klein ist.

Dieser Hier:
https://www.ti.com/product/LMZM33603

hört sich super an. Problem ist um 12V Output zu bekommen brauche ich 
mindestens 1.3 * 12V Output als Input. Das habe ich Aber nicht, Ich habe 
12V als Minimum und benötige dann auch wieder 12V.

Die Größe vom Ti ist halt super mit 7x9, wobei das auch das Maximum ist.

Der neue ist mit 5x5.5mm noch besser:
https://www.ti.com/product/TPSM5601R5H

aber leider nur 1-5A...

Hat jemand einen Tipp für mich.
Preis ist zweitrangig.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Dann geht bei Dir nur SEPIC-Wandler oder ein Wandler mit Übertrager. Es 
gibt halt nunmal technische Grenzen. Wenn dafür kein Platz mehr ist, 
dann hat da Jemand halt einfach Mist gebaut.

von Kevin M. (arduinolover)


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Einen gewissen Dropout wirst du immer in Kauf nehmen müssen, wenn es 
dann auch noch klein sein soll wird es eng. Am Ende wird es irgendeinen 
Kompromiss geben müssen. Spontan fallen mir die µPower Module (LTM8003, 
LTM8053, LTM8073, etc.) von Analog ein, die haben, wenn ich mich recht 
erinnere, einen vergleichsweise geringen Dropout (ca. 300mV, ohne 
Gewähr) und sind sehr kompakt.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Ein SEPIC-Wandler ist Dein Freund.

Mfg

von Jut (Gast)


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Kevin M. schrieb:
> Einen gewissen Dropout wirst du immer in Kauf nehmen müssen, wenn
> es
> dann auch noch klein sein soll wird es eng. Am Ende wird es irgendeinen
> Kompromiss geben müssen. Spontan fallen mir die µPower Module (LTM8003,
> LTM8053, LTM8073, etc.) von Analog ein, die haben, wenn ich mich recht
> erinnere, einen vergleichsweise geringen Dropout (ca. 300mV, ohne
> Gewähr) und sind sehr kompakt.

Das hört sich gut an und die Abmessungen sind auch top.
Jedoch finde ich bei keinem der drei eine Angabe über den Dropout.

von Kevin M. (arduinolover)


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LTM8003 Datenblatt Seite 9. Das sind meistens Diagramme, da es nicht die 
Dropout Spannung gibt. Die ist immer von verschiedenen Faktoren 
abhängig.

von Jut (Gast)


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Ja, aber nur für 5V. Ich habe 12V.

Mal ganz kurz was ich vor habe. Vielleicht hat noch jemand eine andere 
bessere Idee.

Zwei Vin. Einmal 12V aus einem Netzteil und einmal USB C PD. Hier nutze 
ich den STUSB4500 und ziehe mir über das 1. Profil 20V, ansonsten 15V 
und zuletzt 12V. In dieser Reihenfolge, je nachdem was mir das Netzteil 
liefert. Warum ziehe ich nicht nur 12V? Weil viele USB C Netzteile keine 
12V liefern können.

Hinter den STUSB4500 und den Vin setze ich jeweils eine Schottky Diode 
um den Input mit der höheren Spannung zu nutzen wenn beide 
Spannungsversorgungen angeschlossen sind (kann möglich sein)

Danach muss ich die Spannung auf Konstant 12V bekommen. Und hier möchte 
ich den DC Wandler setzen. Um aus den 12V-20V konstant 12V zu 
bekommen...

von Kevin M. (arduinolover)


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Und warum nimmst du kein 15V Netzteil und USB PD eben nur höhere 
Spannungsprofiele? Was soll denn damit betrieben werden?

von Jut (Gast)


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12V SMD LED Lauflichter für eine modellbahnanlage die komplett auf 12V 
läuft.

von Jut (Gast)


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Kurz um. Ich brauche definitiv 12V Output.

von Thomas B. (thombde)


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Warum wollt Ihr immer alles “klein“ haben.
Klein ist fein, aber irgendwie doch scheiße.

Eigentlich kriegt man das schon mit dem 34063 hin.
Groß und laut, aber funktioniert :-)

PS:

Jut schrieb:
> 12V SMD LED Lauflichter für eine modellbahnanlage die komplett auf 12V
> läuft.

Beschreibe doch mal genauer.

: Bearbeitet durch User
von Senkbleifuß (Gast)


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Grade erst entdeckt, den Thread - mir hatten sich aber nach Deiner
Nennung von 12VDC_in(min) und 12VDC_out sofort Fragen aufgedrängt:

1. Ist der Wert der Eingangsspannung kontinuierlich variabel?

   Bedeutet: Kann sich der Wert überall_zwischen min und max
   Wert befinden (im schlimmsten Fall incl. unvorhersehbarer und/
   oder schnell und/oder oft auftretender Änderungen)?

Die passende Antwort steht aber mittlerweile da:

Jut schrieb:
> Zwei Vin. Einmal 12V aus einem Netzteil und einmal USB C PD. Hier nutze
> ich den STUSB4500 und ziehe mir über das 1. Profil 20V, ansonsten 15V
> und zuletzt 12V. In dieser Reihenfolge, je nachdem was mir das Netzteil
> liefert. Warum ziehe ich nicht nur 12V? Weil viele USB C Netzteile keine
> 12V liefern können.

3. Kannst Du dann nicht eh bei USB Speisung auf den 12VDC Level
   ganz verzichten? Denn nach der ersten Frage "stand" diese:

2. Falls nein (also z.B. wie Du schriebst jew. feste 12/15/20V),
   könnte man nicht die 12VDC einfach mit Mosfet durchschalten?

   (Z.B. dicker/ausreichend niederohmiger P-Ch; mit kleinem NPN
   + Emitterwiderstand als Stromquelle für einen darüberliegenden
   Spannungsteiler; NPN ein = P-Ch ein, auch hochohmig realisierbar,
   da nur quasistatischer Betrieb vonnöten. Oder aber gleich einen
   Highside Smart Switch (integr. Ladungspumpe, kurzschlußfest).)

Dann würdest Du halt nur noch einen Step-Down brauchen, der Dir auch
aus 15VDC (wäre dann ja V_usb(min)) noch 12VDC machen kann - was auf
1,25 rausläuft, klar - und so einer sollte noch aufzutreiben sein...

Ich meine jetzt halt einen mit integr. Spule, denn würdest Du Dich
(wie eben auch Thomas schon angemerkt hatte) auch noch auf welche
mit separater Spule einlassen, sähe ich da definitiv Land.

(Vergleiche mal die theoretische Größe so eines Buck-Boost fähigen
Wandlers - wie Du ihn ohne meine Idee realisieren zu wollen/können
brauchen würdest - mit der eines Step-Down mit separater Spule...
das könnte alle Gedanken zur "min. mögl. Größe" relativieren... ;)


Also: Wie lauten nun die Antworten auf 2., 3., und den Rest?

von Senkbleifuß (Gast)


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(Hoffentlich verwirrt Dich dieses "3. steht vor 2." nicht (sehr)... ;)

von Senkbleifuß (Gast)


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Senkbleifuß schrieb:
> - wie Du ihn ohne meine Idee realisieren zu wollen/können
> brauchen würdest -

Und dann statt dem einen v.m.g. auch zwei Mosfets, um jeweils
die richtige Quelle auf den Wandler aufschalten zu können... also
die Vorteile, bei USB-Speisung auf 12VDC zu verzichten, bestechen
schon irgendwie. Oder nicht?

von Jut (Gast)


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Danke euch. Also 12V hätte ich schon gerne beim USB um hier sehr 
flexibel zu sein beim USB Netzteil.
Wie kann ich aber 12V direkt durchschleifen (erkennen das 12V anliegt 
ohne SW) und brauche ich dann da einen MOSFET?

Die 15 und 20V dann über einen Wandler zu schicken passt super. Brauche 
dann nur einen dem 15V ausreicht um 12V zu erzeugen.
Klein sollen sie definitiv sein da ich in 1:87 baue und wenig Platz in 
den Modellen habe. Deshalb so klein wie möglich. Ich lasse auch alles 
bestücken und löte das nicht selbst.

von Karl (Gast)


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Eine mögliche Lösung liegt in der Anpassung deiner Anforderungen. Wenn 
du mit 12 V minus drop einer Diode Leben kannst, kannst du ziemlich 
sicher auch noch mit dem drop eines Buck Reglers im dropout leben. 
Abgesehen davon sind diese USB Netzteile meistens nicht sonderlich 
stabil bei Belastung und dein USB (?) Kabel lässt auch noch was auf der 
Strecke.

Dass die Diode bei den geforderten 3 A Mal eben ein bis drei Watt liegen 
lässt ist dir klar? Wenn es klein werden muss ist das auch nicht so 
geil. Stichwort ideal Diode Controller oder OR-ing Controller oder Power 
path controller. Manchmal gibt's das im buck-boost Controller 
integriert.

von Jut (Gast)


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Auf meinem Test usb c Board bekomme ich recht stabile 12, 15 oder 20V...

von Jut (Gast)


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Könnt ihr mir ein entsprechendes Bauteil dann empfehlen was meinen 
Anforderungen entspricht?

von Jut (Gast)


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Habe mit einem TPS2121 geliebäugelt anstatt den zwei Schottky Dioden. 
Der denke ich passt ganz gut und ist schön klein. Das löst aber noch 
nicht mein Problem mit dem Step Down :(

von Karl (Gast)


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Jut schrieb:
> Auf meinem Test usb c Board bekomme ich recht stabile 12, 15 oder 20V...

Was ist Recht stabil? Soll es mit deinem Test Board funktionieren oder 
mit möglichst vielem was USB PD spricht?
Soweit ich weiß sind die Spannungen der Quelle schon mit 5% 
spezifiziert, dazu kommt Verlust über Kabel und Stecker und dazu dann 
alles was du noch brauchst. Es ist utopisch aus 12V mit 5% Toleranz mit 
einem step down 12V mit 1% Toleranz zu machen.

Also entweder man geht gleich auf buck-boost, sepic oder sonst eine 
geeignete Topologie oder man denkt nochmal über die tatsächlichen 
Anforderungen nach.

Jut schrieb:
> Könnt ihr mir ein entsprechendes Bauteil dann empfehlen was meinen
> Anforderungen entspricht?
Nein. Erstens zu faul und zweitens kennt niemand deine Anforderungen, 
was die Erledigung deiner Arbeit noch weniger erstrebenswert macht.

Jut schrieb:
> Habe mit einem TPS2121 geliebäugelt anstatt den zwei Schottky Dioden.
> Der denke ich passt ganz gut und ist schön klein. Das löst aber noch
> nicht mein Problem mit dem Step Down :(

Ti und ad sind schon gute Anlaufstellen, aber dein Problem musst du da 
lösen wo es entsteht: zwischen deinen Ohren ;-)

von Jut (Gast)


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Also mein Testboard hat exakt die Komponenten für USB C PD die ich auch 
nutze. Und am VOut hat ich bei 12V dann zwischen 12.1-12.4V. Bei 15V 
zwischen 15.2 und 15.4 und bei 20V zwischen 20.0 - 20.5V.

Das ganze mit drei Netzteilen probiert.

Ein Buck Boost wäre auch mein Favorit, da ich dann sogar 5V aus USB C 
nutzen kann aber hier ist die Größe ein Problem. Oder gibt es da etwas 
im Bereich 10x10mm maximal inkl Spule für 3A?

Die 5% sind mit egal aber es geht bei dem Step Down um den Faktor 1.3 * 
Vout = Vin. Das ist mein Problem. Und die 1.3 sind definitiv mehr als 
5%.

von MaWin (Gast)


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Jut schrieb:
> ich suche einen DC/DC Wandler (Step Down mit folgenden Parametern.
> Input Spannung: 12V-21V
> Output Spannung: 12V
> Mindestens 3A

Gibt es nicht.
Jeder step down hat (Spannungs)verluste.
Mit leicht klügerer Anforderung
Output-Spannung 11V
würde es das geben.
So brauchst du aufwändige DC/DC Wandler, schnell kaputt gehende Sepic 
oder rare buck/boost Wandler.
Man kann sich mit idiotischen Anforderungen halt auch selbst ins Knie 
schiessen.

Jut schrieb:
> Wichtig ist, dass ein Spule schon integriert ist und das ganze sehr
> klein ist.

Das auch noch. Vermutlich aber mit Grabbelfingern lötbar.

https://www.conrad.de/de/o/dc-dc-wandler-2110720.html

von MaWin (Gast)


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Jut schrieb:
> 12V SMD LED Lauflichter für eine modellbahnanlage die komplett auf
> 12V läuft.

Genau, daher Miniaturwinzigklein.

Herr wirf Hirn.

von Jut (Gast)


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Wieso wird man hier immer gleich beleidigt wenn man nicht auf dem 
gleichen Wissensstand wie die andern ist. Das ist mir schon mehrmals 
aufgefallen und ich verstehe es nicht. Das ist hier kein Miteinander 
sondern immer nur ein gegeneinander. Man kann ja vieles schreiben und 
das ist auch in Ordnung aber der Ton ist hier das allerletzte. Ich weiß 
jetzt kommen wieder lustige Antworten, aber ganz ehrlich ist das hier 
Normal bzw wird das gefordert mit Beleidigungen um sich zu schmeißen?

von Karl (Gast)


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Jut schrieb:
> Die 5% sind mit egal aber es geht bei dem Step Down um den Faktor 1.3 *
> Vout = Vin. Das ist mein Problem. Und die 1.3 sind definitiv mehr als
> 5%.

Zitat aus dem Datenblatt des lmzm:
>To ensure the LMZM33603 maintains output
>voltage regulation at the recommended
>switching frequency, over
>the operating temperature range, the
>following requirements apply

Da steht eben nicht (nur), dass der 1.3*vout als Eingangsspannung 
braucht um die Ausgangsspannung zu halten, sondern auch noch einiges 
mehr. Ansonsten sei dir das Kapitel 7.3.4 ans Herz gelegt. Zum lesen 
meine ich. Dann würdest du ein Diagramm finden in dem für 12 V 
Ausgangsspannung die dropoutspannung abzulesen ist. Diese ist selbst bei 
3A noch in der Größenordnung deiner Dioden.

(Abgesehen davon, dass du so ein Modul vermutlich nicht gelötet 
bekommst...)

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Jut schrieb:
> Wieso wird man hier immer gleich beleidigt wenn man nicht auf dem
> gleichen Wissensstand wie die andern ist.

Weil gutes Benehmen kaum noch unterrichtet wird. Lehrer dürfen Schüler 
wegen schlechtem benehmen nur noch sehr eingeschränkt bestrafen. Und 
Eltern sind zunehmend abwesend, weil sogar die Mütter neben Haushalt, 2 
Kindern und pflegebedürftigen Eltern auch noch arbeiten sollen.

von Jut (Gast)


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Danke dir!

Ich lasse das ganze bestücken und löte nicht selbst.

von Karl (Gast)


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Jut schrieb:
> Wieso wird man hier immer gleich beleidigt wenn man nicht auf dem
> gleichen Wissensstand wie die andern ist.

Das liegt daran, dass sich in Foren viele Trottel herumtreiben. Auf 
beiden Seiten, mich eingeschlossen. Du hast ein Problem und uns ist 
langweilig. Echte Hilfe im Detail würde ein gewisses Maß an Fleiß 
deinerseits erfordern.

Du z.b. liest offensichtlich keine Datenblätter, hältst aber an deinen 
Anforderungen fest. Verwende Mal ein, zwei Wochen auf die Recherche zum 
technisch möglichen und Stelle dann ernüchtert fest, dass es unglaublich 
aufwändig und teuer wäre sie zu erfüllen, falls überhaupt möglich.

von Jut (Gast)


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In dem entsprechenden Diagramm kann ich ablesen dass bei 12Vout 13Vin 
für 3A benötigt werden.

Ok also nur ein Step Down Modul ist für mich nicht das richtige.

Dann entweder doch nur 15V und 20V vom usb c nutzen oder ein Buck Boost 
nutzen. Die aber wieder viel größer sind...

von Jut (Gast)


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... oder 12V vom usb c direkt durchschleifen ohne durch den Step Down zu 
gehen. Hier fehlt mir jedoch das Wissen wie ich das mit den STUSB4500 
anstelle.

von Astro (Gast)


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Jut schrieb:
> 12V SMD LED Lauflichter für eine modellbahnanlage die komplett auf 12V
> läuft.

Willst du jetzt nur die 12V Lauflichter mit dem Wandler betreiben, oder 
doch die komplette Modellbahnanlage? Und wenn die schon mit 12V läuft, 
dann könntest du doch die LEDs dort anschließen.

Ansonsten würde ich mal ein Labornetzteil hernehmen, und damit testen 
bei welcher minimalen Spannung die Lauflichter noch einwandfrei 
arbeiten. Ich glaube nämlich nicht, daß die knapp unterhalb von 12V 
schon ihren Dienst verweigern nur weil eventuell 12V auf der Verpackung 
steht. Gefühlsmäßig würde ich sagen, daß die auch bei 11V noch 
funktionieren, und dann hättest du viel mehr Freiheitsgrade bei der 
Lösung deines Problems.

von Jut (Gast)


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Die Schaltung ist nur für die SMD LEDs.

Ich benötige hier jedoch die 12V, da bis zu 3000 LEDs pro Modell exakt 
mittels Widerständen, etc bzgl der Helligkeit immer auf 12V eingestellt 
werden.

Deshalb möchte ich am Vout 12V haben.

Die Alternative mit 12V vom USB C direkt zu nutzen und nur 15 und 20V 
mittels Step Down zu regeln finde ich charmant. Aber ich weiß nicht wie 
ich die 12V „extra“ abgreife ohne SE dazwischen. Mittels I2C und einem 
Arduino ist das kein Problem, aber das ist ja zu „spät“ da ich da schon 
die 12V brauche um mittels DC Sandler 12V -> 5V meinen Atmega zu 
versorgen.

Deshalb weiß jemand ob es möglich ist am STUSB4500 falls 12V am Ausgang 
anliegt diese direkt zu nutzen und nur bei Profil 2 und 3 den Step Down 
zu nutzen...

von Frank K. (fchk)


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Wofür brauchst Du eigentlich USB-C? Netzteile gibts genug, mit allen 
möglichen Spannungen und Strömen, das muss man nicht unbedingt noch 
verkomplizieren. Und ich würde dann auch ein großes nehmen und nicht 5 
oder 6 kleine.

fchk

von Karl (Gast)


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Jut schrieb:
> Die Schaltung ist nur für die SMD LEDs.
> Ich benötige hier jedoch die 12V, da bis zu 3000 LEDs pro Modell exakt
> mittels Widerständen, etc bzgl der Helligkeit immer auf 12V eingestellt
> werden.
Dir ist echt nicht mehr zu helfen, sorry.

> Deshalb möchte ich am Vout 12V haben.
Das ist OK, dann trage aber auch die Konsequenzen. Im Prinzip wurde in 
diesem Thread fast alles genannt und eine ausreichende Recherche auf den 
Seiten der üblichen Verdächtigen wird dir sehr schnell zeigen, was geht 
und was nicht. Hint: wenn es keine Bauteile gibt, geht es nicht oder 
eben anders.

von Jut (Gast)


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Habe ich verstanden danke euch und werde mir das anschauen.
Als letztes nochmals die Frage von oben bzgl 12V vom USB Controller 
getrennt von 15V und 20V. Ist das möglich? Weiß das jemand?

von Astro (Gast)


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Jut schrieb:
> Die Schaltung ist nur für die SMD LEDs.
>
> Ich benötige hier jedoch die 12V, da bis zu 3000 LEDs pro Modell exakt
> mittels Widerständen, etc bzgl der Helligkeit immer auf 12V eingestellt
> werden.
>
> Deshalb möchte ich am Vout 12V haben.

Sei doch in deinem Denken etwas flexibler und stelle alle 3000 LEDs auf 
die exakt gleiche Helligkeit bei 11V ein! Wenn das sowieso über 
Widerstände gemacht wird, wo ist dann das Problem, wird halt der 
Widerstandswert etwas kleiner.

von Am Chiemsee (Gast)


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Jut schrieb:
> ich suche einen DC/DC Wandler (Step Down mit folgenden Parametern.
>
> Input Spannung: 12V-21V
> Output Spannung: 12V
> Mindestens 3A

Das sind schon mal 36 Watt Ausgangsleistung.
Dann das ganze auch noch klein und die Spule soll auch schon drin sein.

Gehts Noch? Noch mehr Wünsche?
Kannste haben.

Schau Dir mal den LTM8054 von Linear an.
So einen hatte ich vor kurzem mal auf dem Tisch.
Oder brauchst Du einen mit Galvanischer Trennung, dann bei Murata 
schauen.

von Am Chiemsee (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hier das Datenblatt.

von Jut (Gast)


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Ja, nach suchen hatte ich den 8055 gefunden. gleiche Größe, jedoch bis 
zu 3A@6V VIN.

Der ist super, aber auch super teuer :) aber klar, will mal viel, kostet 
es was.

Die Variante mit 12V aus dem STUSB4500 direkt zu nutzen und nur 15V und 
20V in den Step Down finde ich immer noch super. Aber ich finde einfach 
nichts, ob das möglich ist...

von Am Chiemsee (Gast)


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Christian S. schrieb:
> Ein SEPIC-Wandler ist Dein Freund.

Den SEPIC nehme ich auch gerne her, nur über 20 Watt wird es schon 
kritisch.
Dann wird die Sache groß und der Wirkungsgrad schlecht.

von Am Chiemsee (Gast)


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Jut schrieb:
> Der ist super, aber auch super teuer :) aber klar, will mal viel, kostet
> es was.

Als Einzelstück sind die fast unbezahlbar, Digikey 31 Euro.

Angebot  Linear war 9,95 Euro, bei 20K im Jahr.

Ist aber nichts neues das diese Anbieter Digikey, Farnell usw. meistens 
den drei Fachen Preis haben wollen.

von Karl (Gast)


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Am Chiemsee schrieb:
> Als Einzelstück sind die fast unbezahlbar, Digikey 31 Euro.

Die Händler lagern auch die restlichen 999 Stück und strecken den Kauf 
vor.

Der Kerl möchte 3000 LEDs per Vorwiderstand auf gleiche Helligkeit 
einstellen. Da kostet sonst der Chinese mehr als der Wandler. Leider hat 
der 15*15 mm^2 oder so. An dem bin ich heute nämlich auch schon vorbei 
gekommen. Der Hörr möchte es aber in 10 auf 10 mm haben. Ich meine, 
einen lt8xxx der 6 oder 8 A Peak kann, hat bei 3A auch nur einen drop 
Out von wenigen 100 mV. Als silent switcher 2 sogar beinahe 
idiotensicher in der anwendung, aber da müsste man ja noch eine externe 
spule dran bauen. Ein No Go versteht sich. Ach was tippe ich hier.

von Jut (Gast)


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Also. ich lasse die 12V von USB C weg und nutze nur 15V und 20V. Das 
können fast alle Netzteile mit USB C PD.

Buck Boost ist mir einfach zu teuer.

Nun bin ich am schwanken zwischen dem Analog LTM4622A und dem Analog 
LT8640S mit Spule.

Der LT8640S kann 12V @ 6A bei 12.7V - 42V VIN

Der LTM4622A kann 4A.

Würdet Ihr einen bevorzugen?

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