Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Warum bricht Spannung von Step-Down Converter für PI Versorgung ein?


von maak (Gast)


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Hallo,

ich habe einen Pololu Step-Down-Konverter (S18V20ALV), der die 
Vorgegeben 5,1V (eingestellt über eine Stellschraube am Konverter 
selbst) nicht halten kann. Sobald der angeschlossene Pi3 bootet und mehr 
Last 'entsteht', fängt die Spannungsversorgung stark an zu schwanken, 
sodass der Pi in Unterversorgung kommt.
Die gemessene Belastung während eines Testbetriebes ging bis ca. 1,5A, 
welches vom Step-Down-Konverter gut verarbeitet werden können sollte. 
(http://ecksteinimg.de/Datasheet/Pololu/PO2572PO2573.pdf oder 
https://www.pololu.com/product/2572)
Der Step-Down-Konverter wird 12V von einem Netzteil das 20A 
bereitstellen könnte versorgt.

Ich habe nochmals zwei Videos gemacht, bei dem man das Original Pi4 
Netzteil und eben den Step-Down-Konverter beim Einstecken des Pi3 im 
Vergleich sehen kann ...
https://ufile.io/f/cefto

An was kann es liegen? Sind die Lastschwankungen zu schnell, sodass der 
Step-Down-Konverter sein interne PWM Steuerung nicht anpassen kann?
Ist der Step-Down-Konverter nicht gut für variierende Lasten, könntet 
ihr einen anderen empfehlen?
Oder muss in diesem Fall ein anderes Modul (elektronisches Bauteil) 
verwendet werden?

Danke und Viele Grüße!

von Wolfgang (Gast)


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maak schrieb:
> Sobald der angeschlossene Pi3 bootet und mehr
> Last 'entsteht', fängt die Spannungsversorgung stark an zu schwanken,
> sodass der Pi in Unterversorgung kommt.
> Die gemessene Belastung während eines Testbetriebes ging bis ca. 1,5A,
> welches vom Step-Down-Konverter gut verarbeitet werden können sollte.

Dann braucht der Pi3 mindestens in Peaks wohl mehr als die 1,5A

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


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maak schrieb:
> Die gemessene Belastung während eines Testbetriebes
Statisch oder dynamisch? Wenn dein Multimeter 1,5A anzeigt, dann können 
das auch 3A mit 50% Tastverhältnis sein.

Und wenn bei solchen Modulen max. 2A steht, dann geh realistisch von der 
Hälfte aus.

von maak (Gast)


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Okay, verstehe, also dann versuche ich es erneut mit einem 
Step-Down-Konverter der 6A kann.

Vielen Dank für Eure Rückmeldungen!

von maak (Gast)


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Hallo,

selbst mit mit einem Step-Down-Konverter mit festen 5V Output und 
maximal 5A bricht die Spannung wieder ein und schwankt erheblich bis zu 
4V runter..
Kann es dafür nicht eine andere Ursache geben?

Habt ihr noch weitere Ideen?
Könnte das Netzteil die Ursache sein?
(Doch diese habe ich schon ausgetauscht ...Von einem LED Netzteil (12V 
20A) zu einem 12V Netzteil mit max 5A.. gleiches Verhalten..)

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


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maak schrieb:
> Habt ihr noch weitere Ideen?
Messen. Am besten mit einem Oszilloskop.

von 1N 4. (1n4148)


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Wie dünn ist das Kabel vom Wandler zum Pi?

Ein 1000uF Elko an der GPIO-Leiste zum Puffern der 5V hilft auch bei 
solchen Zicken.

von Sebastian (Gast)


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maak schrieb:
> selbst mit mit einem Step-Down-Konverter mit festen 5V Output und
> maximal 5A bricht die Spannung wieder ein und schwankt erheblich bis zu
> 4V runter..

Max 5A meint keine Dauerlast und/oder ist nur möglich bei bestimmten 
Ein- und Ausgangsspannungen und/oder benötigt Kühlung und/oder Gebete.

LG, Sebastian

von maak (Gast)


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> Messen. Am besten mit einem Oszilloskop.
Okay, kann ich mal machen, hab eines zur Hand.

> Wie dünn ist das Kabel vom Wandler zum Pi?
Beim Test nutze ich tatsächlich einfache Jumper-Kabel (von einem Arduino 
Bastel-Set), zu einem Mini-Breakout Board.. nicht optimal, aber der Test 
mit dem Orignal Pi4 Netztteil lief auch über diesen Versuchsaufbau 
(fast) reibungslos.
Ich schau, ob ich bessere Kabel habe oder bestell welche AWG 22 sollte 
genügen.. (?)

> Ein 1000uF Elko an der GPIO-Leiste zum Puffern der 5V hilft auch bei
> solchen Zicken.
Hilft der auch, wenn die Spannung unter längerfristig unter 5V ist, also 
bei 4,5 V pendelt?

> Max 5A meint keine Dauerlast und/oder ist nur möglich bei bestimmten
> Ein- und Ausgangsspannungen und/oder benötigt Kühlung und/oder Gebete.
Okay, ich habe etrxa noch eine 9A Version gekauft.. die probiere ich nun 
aus.

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


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Mache mal ein Foto, wo der Wandler drauf ist, die kurze Leitung und der 
Anschluß am Raspi ebenfalls.
Ferritdämpfungskern bei den Zuleitungen zum DCDC-Wandler könnten 
gegebenenfalls helfen.

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


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maak schrieb:
> Hilft der auch, wenn die Spannung unter längerfristig unter 5V ist, also
> bei 4,5 V pendelt?

Wenn kein Oszi vorhanden ist, hat man früher sich mit kleinen 
Trickschaltungen behölfen. Schalte doch mal zwei rote LED in Reihe mit 
einem Vorwiderstand und noch mal das gleich mit parallel einen 
Widerstand und Kondensator in Reihe. Wenn es schwingt, ist zweitere 
deutlich heller.

von Sebastian (Gast)


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maak schrieb:
> Pololu Step-Down-Konverter (S18V20ALV),

Laut Pololu sollte dieser Wandler bei 12V -> 5V 3A einige Sekunden 
liefern können und dabei ~85% Effizienz erreichen. Bei 1,5A würde der 
Wandler ~1,3W an Verlust als Wärme haben. Das klingt handhabbar. Das 
Ding ist aber ziemlich klein. Kannst du die Temperatur des Wandlers beim 
Spannungabfall messen?

LG, Sebastian

von Sebastian (Gast)


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maak schrieb:
> bis zu 4V runter

Am Wandler oder am PI3 gemessen? Bei 2A erzeugt ein schlechtes 
Breadboardkabel mit 0,5Ohm einen Spannungsabfall von 1V ...

LG, Sebastian

von Offensichtlich (Gast)


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maak schrieb:
> Jumper-Kabel

Nimm mal Kabel mit mehr Querschnitt, die Jumper Wires die in solchen 
Sets sind sind meist so dünn da bleibt das eine fehlende Volt vom 5A 
Regler locker im Kabel hängen.

Kannst ja einfach mal die Spannung uber das Kabel messen (also +5V 
Ausgang Netzteil zu +5V Eingang PI), da sollte eigentlich 0,fastnix Volt 
sein...

von maak (Gast)


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Ich hab ja ein Oszi zur Hand, d.h. ich werde mal messen.. (siehe Link)

Gerade nutze ich ja "Pololu 5V, 9A Step-Down Spannungsregler D24V90F5 
2866", siehe auch https://www.ebay.de/itm/283863204959, also 
wahrscheinlich völlig oversized...

Vielleicht liegt es tatsächlich an den Kablen ...

Von meinem letzten Test habe ich ein Video gemacht, siehe hier..
https://ufile.io/w28q577r
die Spannung liegt bei 4,75V .. Auf dem Oszi sind immer wieder Ausreißer 
zu sehen...

von maak (Gast)


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Okay, ich tausche sofort die Kable aus ...

von maak (Gast)


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Verdammt ...!  Die Kabel waren es! Nun sieht es viel besser aus ...

Vielen herzlichen Dank für Euren vielen Tipps!!

von Sebastian (Gast)


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maak schrieb:
> Die Kabel waren es!

Ich habe die Übergänge zwischen den Litzen und den Stiften dieser 
Breadboardkabel ja schwer im Verdacht. Weiss jemand wie die gefertigt 
werden?

Die Breadboardfederbuchsen sind wohl auch selten hauchvergoldet weil eh 
nicht sichtbar.

Und auch nicht alle Dupont-Buchsen von Breadboardkabeln sind 
hauchvergoldet. Ich hab hier einige Buchseneinsätze zum 
selbstkonfektionieren, und die Hälfte davon ist nicht hauchvergoldet.

Bei Steckern vorkonfektionierter "Kabel" hab ich Hauchgold noch nie 
gesehen.

Zu meiner Schande muss ich aber gestehen dass ich meine Litzen oder 
Drähte nicht an die Dupont-Steckbuchsen crimpe, sondern löte, dann mit 
Zange quetsche, und dann (inzwischen, aus Erfahrung) noch mal löte. 
Wahnsinnsaufwand.

LG, Sebastian

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


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Sebastian schrieb:
> Weiss jemand wie die gefertigt werden?
Ich hatte schon welche, die waren nur drumgewickelt und mit Plastik 
vergossen...

von PIus (Gast)


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Leicht OT: Wenn man Pi 3 und 4 über die GPIO Stecker versorgt, kann man 
Spannungen anliefern, wie man will, es wird immer mindestens eine 
"Undervoltage" Meldung in dmesg geworfen. Selbst ein Elko mit 10mfd 
hilft nicht. Das war früher nicht der Fall... Ob das Verhalten mit einem 
Firmwareupdate kam ...?

von maak (Gast)


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PIus schrieb:
> Leicht OT: Wenn man Pi 3 und 4 über die GPIO Stecker versorgt, kann man
> Spannungen anliefern, wie man will, es wird immer mindestens eine
> "Undervoltage" Meldung in dmesg geworfen. Selbst ein Elko mit 10mfd
> hilft nicht. Das war früher nicht der Fall... Ob das Verhalten mit einem
> Firmwareupdate kam ...?

Ah, das ist gut zu wissen, an der "Undervoltage" Meldung orientiere ich 
mich auch, zumindest, wenn sie dauerhaft kommt ...
(Vll haben sie per Firmware die Anforderungen, also wie viel Spannung 
vorherrschen muss, erhöht (falls das überhaupt per Software geht))
Aber getrost ignorieren kann man die Meldung ja nicht, denke ich ...

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