Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Nano Clone Spannungsregler abgeraucht.


von E. S. (e_s)


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Guten Morgen,

Beim Versuch ein einen Arduino Nano V3 Clone an eine Spannungsquelle 
anzuschließen ist der Spannungsregler abgeraucht, LEDs leuchten nicht, 
der Nano funktioniert aber über den USB-Anschluss. Nun hätte ich gern 
gewusst ob das wegen meinem unprofessionellem Hantieren beim Anschluss 
passiert ist (was könnte ich falsch gemacht haben) oder liegt es eher an 
der Hardware Konstellation: Spannungsquelle Netzteil output 12V, 1.5 A, 
Arduino Nano3 Clone angeschlossen über VIN und GND und WS2812 LED Matrix 
(+5V und jede LED kann maximal bis zu 60 mA ziehen). Die LED Matrix hat 
aber gar nicht geleuchtet, daher glaube ich nicht das die 
Gesamtbelastung die rechnerisch bei maximal 3,8A bei den meisten 
Anwendungen aber bei 1-2A liegt, die Ursache sein könnte.
Gibt es Maßnahmen die vor dem Abrauchen schützen könnten? Der Einbau 
einer Spannungsquelle für den USB Anschluss ist aus Gründen der Größe 
nicht erwünscht, kann ich die 12V mit einem Widerstand auf 5V reduzieren 
und an einen anderen Anschluss anlöten?

Vielen Dank für Euren Rat.

von Thomas (kosmos)


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(12V-5V)*Stromverbrauch deiner Schaltung=Abwärme, denke das wird zuviel 
für deinen Spannungsregler sein.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

der Spannungsregler auf dem Nano soll den Nano und evtl. ein wenig 
Peripherie versorgen können. Bei 100mA auf den 5V muß er bereits 12V-5V 
= 7V * 0,1A = 0,7W in Wärme umsetzen. Das ist schon mehr als 
grenzwertig, die Kühlfläche ist nicht sonderlich groß.

Passendes 5V Netzteil für LEDs und Nano, Nano über den 5V Pin versorgen.
Allerdings sollte man dann bei gleichzeitiger Versorgung über USB 
entweder ein USB-Kabel präparieren und die 5V Leitung dort trennen oder 
die Schottky-Diode auf dem Nano zwischen Vusb und 5V Pin auslöten.
Sonst kann es da Ärger geben.

Gruß aus Berlin
Michael

von Harald W. (wilhelms)


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E. S. schrieb:

> Gibt es Maßnahmen die vor dem Abrauchen schützen könnten?

Ja, man kühlt den Spannungsregler ausreichend (grösserer Kühlkörper)
was von vielen Anwendern leider vergessen wird.

von E. S. (e_s)


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Danke an Alle für die Tips, ich habe schon vermutet dass die die 
Wärmeentwicklung zu groß war doch die Angabe dass an dem PIN 5-20V 
angeschlossen werden können und die Tatsache dass die LEDs gar nicht 
geleuchtet haben, ließ mich zunächst an der These, dass die 
Wärmeentwicklung  Schuld am Abrauchen wäre etwas zweifeln.

Wie gesagt aus Platzgründen, möchte ich es vermeiden eine zweite 
Spannungsquelle zu verwenden. Würde eine Vorwiderstand von 180 Ohm nicht 
helfen? Den Wert habe ich berechnet für einen durchschnittlichen Strom 
von 40mA da die LEDs immer an in wechselnden Farben und nie nur weiß die 
maximale Stromintensität von 60mA beanspruchen.

von Thomas (kosmos)


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man senke einfach die Eingangsspannung dann muss der Spannungsregler 
weniger verbraten. Normale Regler brauchen etwa 2-2.5V mehr, bessere 
Lowdrop Regler kommen schon mit 0,5V aus, das ganze ist auch etwas vom 
Strom abhängig. Wenn man weniger Strom braucht, dann muss der Drop auch 
nicht so hoch sein.

von E. S. (e_s)


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Thomas O. schrieb:
"man senke einfach die Eingangsspannung dann muss der Spannungsregler
 weniger verbraten"
Der Spannungsregler ist jetzt schon hinüber. Mit meiner Vorstellung 
einen Vorwiderstand von 180 Ohm dem Nano bzw. der LED-Matrix 
vorzuschalten verfolge ich aber den gleichen Ansatz auch für einen 
Anschluss an den +5V pin am Nano in einer Parallelschaltung mit der 
LED-Matrix. Könnte das funktionieren?

von Thomas (kosmos)


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der Nano sollte ne konstante Spannung bekommen, wenn du etwas mit 
Widerstand bastelst wird die Spannung belastungsabhängig.

von E. S. (e_s)


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Thomas O. schrieb:
der Nano sollte ne konstante Spannung bekommen, wenn du etwas mit
Widerstand bastelst wird die Spannung belastungsabhängig.

Verstehe, die Belastung variiert und daher hatte ich auch das Problem 
den Widerstand zu berechnen. Danke.

Ich habe ein altes Handy-Ladegerät (5V, 1000mA), ich weiß aber nicht ob 
der "stabilisiert" ist. Ist das anzunehmen oder lässt sich das 
feststellen?

von Peter R. (pnu)


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E. S. schrieb:
> Ich habe ein altes Handy-Ladegerät (5V, 1000mA), ich weiß aber nicht ob
> der "stabilisiert" ist. Ist das anzunehmen oder lässt sich das
> feststellen?

Ich hab schon erlebt, dass bei solchen Ladegeräten die 5V nur 
"Nennspannung" war und bei Leerlauf bis auf 7V anstieg. Es hängt halt 
vom Hersteller ab, ob die Spannungsregelung im Gerät stattfindet oder 
als extern vorausgestzt ist.

Aber wozu gibt es wohl Messgeräte? Erstmal die Leerlaufspannunng messen, 
wenn sie über 6V sein sollte lieber eine "Grundlast"anlegen und 
festsellen, wie sich die Spannung bei verschiedenen Lastfällen verhält.

: Bearbeitet durch User
von E. S. (e_s)


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ok. Danke

von Karl B. (gustav)


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Peter R. schrieb:
> Ich hab schon erlebt, dass bei solchen Ladegeräten die 5V nur
> "Nennspannung" war und bei Leerlauf bis auf 7V anstieg.

Hi,
hätte nie geglaubt, dass Mittelpunktsschaltung im Bild so funktioniert.
OK. Ist hier nicht 5V sondern  plus minus 9V.
Bei 9V Trafo Sekundärspannung? Nie im Leben.
Die Belastung bleibt allerdings im Bereich um die 100 mA.
Die Spannung am UIn der ICs LM7809/7909 beträgt ca. 14,5V (Ladeelko)
Bei Belastung ca. 12V.
Dann bleibt noch haarscharf der "Drop" noch übrig.
Das doofe ist, für die 9V Stabi ist es nicht so leicht, einen passenden 
Trafo so der Art von der Stange zu bekommen. Der Nächsthöhere hat 12V 
Sekundärspannung. Habe ausprobiert. Die Kühlkörper im Bild sind dann zu 
mickrig.
Die große Unbekannte ist und bleibt der Trafo, vor allem mit seiner 
Leerlaufspannungsüberhöhung.
OK. in dse-faq steht mehr als ausreichend genug Info drin. Hab ich auch 
gelesen.
Trotzdem mal probiert, ob es auch so im Experiment klappt.
Der Knüller, nur ein Gleichrichter, das bringt weniger Spannungsfall 
über die andernfalls sonst noch vorhandenen Diodenstrecken.
Also, wie gesagt, nicht unbedingt zum Nachbau empfohlen.
Wenn man jetzt noch potenzielle Netzspannungsschwankungen nach unten 
betrachtet, wird das so Mumpitz.
Die Netzteile mit einstellbarer Ausgangsspannung haben auch nicht 
umsonst Sekundärwicklungen mit mehreren Anzapfungen, damit einerseits 
der sichere Betrieb noch möglich ist, andereseits nicht zu viel an 
Energie am Regler-IC verbraten wird.

ciao
gustav

von Peter R. (pnu)


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Karl B. schrieb:
> Der Knüller, nur ein Gleichrichter, das bringt weniger Spannungsfall
> über die andernfalls sonst noch vorhandenen Diodenstrecken.

1. vier Schottky-Dioden als Brücke schaffen das besser.

2. Brücke anstatt Einweg  belastet den Trafo weniger und gleichmäßiger, 
denn sie ist ein zweipulsiger Gleichrichter, als so muss der Ladeelko 
nur 10ms speichern aanstatt 10ms lang

von Wolfgang (Gast)


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Ein Step-Down Wandler der unkompliziert von 12V auf ... runter setzt und 
das bei einem Wirkungsgrad von 80% oder höher, gibt es an jeder 
Straßenecke -
z.B. auf Festspannung konfigurierbar in der Art ebay 143585320117

von E. S. (e_s)


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Smiley gibt es hier nicht, sonst würde ich jetzt eins anfügen. Experten 
diskutieren unter sich. Ich bin Anfänger, suche ganz einfache Lösungen 
vorerst für ganz einfache Anwendungen für mein Enkel. Letztes is 
relevant um zu verstehen, warum ich 230V nicht am Spieltisch sondern nur 
in der Steckdose haben will, von dort dann gleich mit einem 
Handy-Ladegerät zum Spieltisch nur noch 12V bringe. Diese dann als 
Spannungsquelle für diverse LED-Anwendungen benutzen möchte. Den Arduino 
Nano will ich zur Steuerung einer LED-Matrix WS2812 benutzen, das klappt 
am PC mit der 5 Volt USB Versorgung, am Spieltisch habe ich aber eben 
die 12V. Vermutlich brauche ich einen kleinen Spannungswandler Step-Down 
von 12V auf 5 Volt.

von E. S. (e_s)


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ja, genau diese Lösung ist mir eingefallen. Danke für die Bestätigung.

von Peter R. (pnu)


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Zweiwegschaltung hat eigentlich nur dann Vorteile, wenn symmetrische 
Speisespannung gebraucht wird, evtl auch bei niedrigen Spannungen, unter 
5V.

Einweg ist nahezu unbrauchbar, weil da der Trafo übermäßig belastet 
wird, (auch durch eine DC-Komponente).

Es gibt aber auch sogenannte low-drop-Spannungsregler. Die kommen mit 
weniger als 1V Längsspannung aus.

: Bearbeitet durch User
von Karl B. (gustav)


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Peter R. schrieb:
> Es gibt aber auch sogenannte low-drop-Spannungsregler.

Hi,
guter Tip, LM 2940 T-9.0 für positive 9V gefunden.
Für Minus leider noch nicht.
Und das waren die Unterschiede in der Beschaltung.(Bilder)

ciao
gustav

von Soul E. (Gast)


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E. S. schrieb:

> Ich habe ein altes Handy-Ladegerät (5V, 1000mA), ich weiß aber nicht ob
> der "stabilisiert" ist. Ist das anzunehmen oder lässt sich das
> feststellen?

Smartphone-Netzteile mit USB-Kabel sind heutzutage leicht zu bekommen. 
Die liefern in jedem Fall eine passende Spannung.

von Harald W. (wilhelms)


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Soul E. schrieb:

> Smartphone-Netzteile mit USB-Kabel sind heutzutage leicht zu bekommen.

...und es macht durchaus Sinn, zwei getrennte (Stecker-)Netzteile
für 5V und 12V zu nehmen.

von Stefan F. (Gast)


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E. S. schrieb:
> doch die Angabe dass an dem PIN 5-20V
> angeschlossen werden können

Aber der Spannungsregler verträgt halt nur ca. 500mW Verlustwärme.

Das wären bei 20V nur 43mA. Das geht nur bei reduzierter Taktfrequenz 
ohne externe lasten.

> Smiley gibt es hier nicht, sonst würde ich jetzt eins anfügen

Du kannst Unicode Zeichen benutzen. Benutze zur Hilfe die Zeichentabelle
von Windows oder kopiere aus Wikipedia.
https://de.wikipedia.org/wiki/Unicodeblock_Smileys

Beitrag #6634605 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Thomas (kosmos)


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Gerade als Anfänger ist ein linear geregeltes Netzteil zu empfehlen, man 
muss sich dann zumindestens nicht um Störungen kümmern die das Netzteil 
verursacht.

von E. S. (e_s)



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Rat befolgt ☺. Auch der abgerauchte Nano leistet noch über einen Mini 
Step-down Spanungswandler die erwarteten Dienste.
Danke für die vielen nützlichen Tips, ich werde sicherlich auch in 
zukünftigen Projekten verwenden können.

von Manfred (Gast)


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E. S. schrieb:
> Arduino Nano3 Clone angeschlossen über VIN und GND und WS2812 LED Matrix
> (+5V und jede LED kann maximal bis zu 60 mA ziehen).

Das klingt krank: Der Prozessor darf pro Ausgang mit maximal 20mA 
belastet werden und hat auch eine Grenze der Summe aller Lasten - viele 
LEDs sind also außerhalb der Spezifikation.

Michael U. schrieb:
> Passendes 5V Netzteil für LEDs und Nano, Nano über den 5V Pin versorgen.
> Allerdings sollte man dann bei gleichzeitiger Versorgung über USB
> entweder ein USB-Kabel präparieren und die 5V Leitung dort trennen oder
> die Schottky-Diode auf dem Nano zwischen Vusb und 5V Pin auslöten.
> Sonst kann es da Ärger geben.

German Angst, welcher Art soll der Ärger sein? USB speist 5 Volt, die 
Schottky in Reihe klaut um 400 mV - ein externes 5V-Netzteil hat damit 
kein Problem.

Karl B. schrieb:
> hätte nie geglaubt, dass Mittelpunktsschaltung im Bild so funktioniert.

Sie funktioniert, ist aber nur dann sinnvoll, wenn der Trafo 
entsprechend ausgelegt ist. In Deinem Fall gehe ich davon aus, dass Du 
mit gutem Gewissen nur die halbe Leistung ziehen darfst.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Das wären bei 20V nur 43mA. Das geht nur bei reduzierter Taktfrequenz
> ohne externe lasten.

Stefan, Vorsicht: Man weiß nie genau, welcher Regler tatsächlich verbaut 
wurde. Wenn da ein AMS1117 drauf ist, verträgt der nur 15 Volt.

Generell macht man das aber nicht, die Verlustleistung hast Du schon 
benannt. Ich habe mal vom Chinesen Schaltreglerchen-Module gekauft, 10 
Stück für knapp 3 Euro, stelle ich auf etwa 6,6 Volt ein und gut 
gewesen. Je nach Schaltungsumgebung bevorzuge ich es, gleich saubere 5V 
an den Nano anzuliefern (Bild von 2018).

https://www.aliexpress.com/item/32356678600.html

von Wolfgang (Gast)


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Manfred schrieb:
> E. S. schrieb:
>> Arduino Nano3 Clone angeschlossen über VIN und GND und WS2812 LED Matrix
>> (+5V und jede LED kann maximal bis zu 60 mA ziehen).
>
> Das klingt krank: Der Prozessor darf pro Ausgang mit maximal 20mA
> belastet werden und hat auch eine Grenze der Summe aller Lasten - viele
> LEDs sind also außerhalb der Spezifikation.

Der WS2812 ist ein LED-Controller mit seriellem Ein- und Ausgang. Was 
soll da mit der Ausgangsbelastung des µC nicht passen?
Es geht um die Stromversorgung.

von J. -. (Gast)


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Manfred schrieb:
> Wenn da ein AMS1117 drauf ist, verträgt der nur 15 Volt.
Ja, die Dinger nimmt man bezüglich ihrer begrenzten Eingangsspannung zu 
wenig ernst. Wenn man dann auch noch einen Clone erwischt, sind 12V 
schon zuviel. Und dann knallt es nach 2 oder 6 Monaten Betrieb auf 
einmal laut, und aus reiner Mordlust schaltet das Teil die 12V durch und 
reißt noch einen RFM69 und einen Mega168 mit in den Abgrund. 2x 
passiert, und nicht wegen zuviel Abwärme (ca. 50mA Spitzenstrombedarf). 
Und ich habe die ganze Zeit nach einem unerklärlichen Kurzschluß nach 
dem AMS gesucht, anstatt den selbst zu verdächtigen.

Den abgebildeten Schaltregler hätte ich auch empfohlen. Man kann den 
Stecker vom Hauptnetzteil abzwicken und das Ding dazwischenlöten, 
Spannung einstellen, großer Schrumpfschlauch drüber und fertig.

von Stefan F. (Gast)


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Manfred schrieb:
> German Angst

Keineswegs. Wenn das Arduino Modul an den PC angeschlossen wird während 
das Netzteil für die Leuchtdioden noch aus ist, riskierst du die erste 
LED der Kette zu zerstören und mit Sicherheit wird dann auch diese Diode 
auf dem Board durchbrennen.

von Manfred (Gast)


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Wolfgang schrieb:
>> Das klingt krank: Der Prozessor darf pro Ausgang mit maximal 20mA
>> belastet werden und hat auch eine Grenze der Summe aller Lasten - viele
>> LEDs sind also außerhalb der Spezifikation.
>
> Der WS2812 ist ein LED-Controller mit seriellem Ein- und Ausgang. Was
> soll da mit der Ausgangsbelastung des µC nicht passen?

Danke für den Hinweis, das hätte ich wissen können. Ich habe keinen 
Draht zu den RGB-Dingern, nur mal kurz mit gespielt. Klar, die haben 
eine eigene Versorgung und der µC liefert nur das Steuersignal.

> Es geht um die Stromversorgung.

Jou,  E. S. (e_s) hat diese aus der 5V-Leitung des Nano versorgt und 
damit den kleinen Längsregler thermisch überfahren.

Jürgen S. schrieb:
>> Wenn da ein AMS1117 drauf ist, verträgt der nur 15 Volt.
> Ja, die Dinger nimmt man bezüglich ihrer begrenzten Eingangsspannung zu
> wenig ernst. Wenn man dann auch noch einen Clone erwischt, sind 12V
> schon zuviel. Und dann knallt es nach 2 oder 6 Monaten Betrieb auf
> einmal laut, und aus reiner Mordlust schaltet das Teil die 12V durch

Nein und Ja: Dass die xxx1117-50 15 Volt am Eingang vertragen, ziehe ich 
nicht in Zweifel. Wenn man aber 12V speist und 40 mA für µC+USB-Käfer 
ansetzt, sind das schon 280mW Verlustleistung.

> Den abgebildeten Schaltregler hätte ich auch empfohlen.

Die Dinger waren billig, sind aber mit dem kleinen Poti kaum sauber 
einzustellen und ich traue der Stabilität nicht. Von daher habe ich den 
als Vorregler eingesetzt, meine 10..18 Volt aus einem weichen Trafo in 
den Bereich 6,5V zu bringen und überlasse den Rest dem xxx1117 auf dem 
Board. Ich rate aber generell davon ab, mit diesen 5V weitere Peripherie 
zu speisen.

Stefan ⛄ F. schrieb:
>> German Angst
>
> Keineswegs. Wenn das Arduino Modul an den PC angeschlossen wird während
> das Netzteil für die Leuchtdioden noch aus ist, riskierst du die erste
> LED der Kette zu zerstören und mit Sicherheit wird dann auch diese Diode
> auf dem Board durchbrennen.

Denkst Du dabei an eine parasitäre Speisung, die die erste LED umbringt?

Wie gesagt, habe ich mit den RGB-Spielereien nichts am Hut, nur mal kurz 
mit gespielt. Guter Hinweis, aus anderen Gründen habe ich seit Jahren 
einen Adaper, der am USB die 5V abtrennt.

Eine durchgebrannte Diode (MBR0520) auf dem Chinano hatte ich einmal, 
als ich beim Messen die 5V kurzgeschlossen hatte. Ich bedanke mich bei 
der Diode für ihre Aufopferung, sie hat den PC vor Schaden bewahrt.

von Stefan F. (Gast)


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Manfred schrieb:
> Denkst Du dabei an eine parasitäre Speisung, die die erste LED umbringt?

Ja. Dagegen kann man natürlich was machen, aber ich will nicht all zu 
weit ausschweifen.

von Harald W. (wilhelms)


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E. S. schrieb:

> Wie gesagt aus Platzgründen, möchte ich es vermeiden eine zweite
> Spannungsquelle zu verwenden. Würde eine Vorwiderstand von 180 Ohm
> nicht helfen?

Auch wenn es sonst meist keinen Sinn macht, könnten hier 5...6 Dioden
1N400x in Reihe vor dem Spannungsregler geeignet sein, um die Verlust-
leistung am Regler zu verringern. Die brauchen aber auch ein bisschen
Platz drumherum, um nicht zu heiss zu werden.

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