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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Möglichkeiten zur Spannungsversorgung


Autor: Norbert (Gast)
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Hi,

ich habe hier grade eine Schaltung, die eine etwas anspruchsvollere
Spannungsversorgung benötigt. Nachdem der Laboraufbau der Schaltung nun
soweit steht und auch funktioniert, wird es Zeit, dass die
Labornetzteile als Spannungsversorgung rausfliegen.

Die Schaltung hat drei Versorgungsspannungen, und zwar:
15V  @1,2A: versorgt eine Analogschaltung (Erzeugung einer 125kHz

            Spannung mittels MOSFET Halbbrücke)
            integrierter Kurzschlussschutzschutz
5V   @500mA: versorgt einen USB Hub
             ebenfalls Kurzschlussfest
3,3V @200mA: versorgt einen Mikrocontroller und ein bißchen Peripherie

Nun habe ich mir ein grobes Konzept überlegt. Und zwar benutze ich ein
externes Schaltnetzteil (Reichelt PSA 31U-150). Dieses
stellt mir die 15V direkt zur Verfügung. Ab da habe ich zwei
Möglichkeiten:
Entweder ich erzeuge mit Hilfe eines Schaltreglers (evtl. Simple
Switcher von National) 5V @700mA, um dann noch mit Hilfe eines LDOs
(evtl. LD1117 o.ä.) runter auf 3,3V zu gehen.
Oder ich verwende einen Schaltregler mit zwei verschieden
Ausgangsspannungen, wobei ich mir nicht so sicher bin, ob sich das
lohnt.

Nun  habe ich eigentlich eine ganze Reihe von fragen:
-Welche der beiden oben genannten Möglichkeiten haltet ihr für die
Bessere? Oder kennt ihr noch eine ganz andere (elegantere,
günstigere)?
-Wie sieht es aus mit Störungen in der Versorgungsspannung?
Zum einen stammen die 15V ja aus einem Schaltnetzteil, das mit 100kHz
geschaltet wird. Kann es da zu Störungen bei der MOSFET Halbbrücke
kommen, die mit 125kHz geschaltet wird? Was kann ich tun, um diese
Störungen zu minimieren (Eingangsfilter?)?
Zum anderen, in der MOSFET Halbbrücke werden immmerhin Ströme von 1,2A
bei 15V geschaltet? Inwieweit wirkt sich das auf meine 5V Versorgung
aus? Immerhin muss die 5V Versorgung relativ sauber sein, da ja hier
digitale ICs dran betrieben werden. Oder schafft das der Schaltregler ,
diese Störungen ganz gut rauszuregeln? Welche Möglichkeiten der
Filterung der Versorgungsspannung habe ich hier (außer die normal
übliche)? Die 3,3V Spannung sollte ja, wenn die 5V Spannung "sauber"
ist, auch "sauber" sein.
-Wie sieht es aus mit dem Überstromschutz?
Die 15V und 5V Spannungsversorgung sind einzeln für sich bereits
(bedingt durch die einzelnen Verbraucher) gegen Überstrom gesichert.
Auch das externe Schaltnetzteil ist gegen Überstrom gesichert. Brauche
ich dann dennoch weitere Maßnahmen zum Schutz der Schaltung
(Sicherung?) oder reicht das so aus?

Zur Zeit wird die ganze Schaltung wie gesagt noch aus dem Labornetzteil
versorgt. Dabei konnte ich die Störungen in der 15V Versorgung mit Hilfe
einer Kondensatorgruppe (100µF LowESR Elko || 100nF X7R) ganz gut in den
Griff kriegen.

Vielleicht liest das ja ein Erfahrener in Sachen Design von
Spannungsversorgungen. Ich hoffe, das ist etwas verständlich geworden.
Habe versucht, so gut wie möglich, ein Überblick über meine
Randbedingungen zu geben. Falls noch Fragen sind, einfach nachfragen.

Über Antworten würde ich mich sehr freuen.

Norbert

Autor: nicky (Gast)
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hallo,

also da du keine großartigen reserven aus dem schaltnetzteil hast,
stellt sich die frage, ob du unbedingt die 15V brauchst, oder auch
etwas darunter liegen kannst (14,5V). wenn ja, würde ich hier noch
einmal mit RC oder LC Filtern. die 5 V würde ich ebenfalls noch einmal
vorfiltern, würde hier aber noch eine diode mit ins rennen schicken,
die bei einem eventuellen spannungseinbruch der 15V nicht den
kondensator am eingang des 5V reglers mit entlädt. so sollten die 5V
erst einmal abgefangen sein. mit den 3,3V seh ich es genauso.

ich denke für den ersten ansatz und zum testen und messen sollte das
erst einmal genügen. wenn du merkst, dass da doch noch was im argen
ist, kann man ja weitere massnahmen ergreifen, aber ich würde erst
einmal ergründen, ob ein größerer aufwand überhaupt notwndig ist.

Autor: jojansen (Gast)
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Moin,
was mir zum Thema Schaltregler einfällt, sorge für abschirmende
Masseflächen mit guter Anbindung. Das ist mit ein Schritt zu einer
störungsarmen Versorgung hin. LowESR im Eingang ist auch nicht
verkehrt.
Viel Erfolg, ich hatte mir damit schon so manch blutige Nase geholt
;-)
:-) Johannes

Autor: Norbert (Gast)
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Danke für eure Antworten.

Dann werde ich das jetzt mal (naja morgen :-) anfangen zu designen.
Dabei werde ich dann noch zwei LC Filter vorsehen (für 15V und 5V), die
Dioden und Masseflächen natürlich auch nicht vergessen. Habe ich euch
doch da so richtig verstanden oder?

Die Spannung von 15V ist nicht besonders kritisch.

Ich hoffe, dass das bei mir einigermaßen glatt läuft und ich mir keine
blutige Nase hole. Aber so ganz ohne überarbeiten des Designs wird es
wahrscheinlich eh nciht gehen.

Habt ihr vielleicht noch Zeitungsartikel oder Websites mit allgemeinen
Tipps zum Aufbau der Spannungsversorgung. Also halt für den Fall, wenn
es mal über die Standardvariante Steckernetzteil und LDO mit 100mA
hinaus geht. In der Elektronikpraxis gab es doch auch immer so
interessante Grundlagenartikel z.B. Oder haltet ihr euch wirklich nur
an das Datenblatt der verwendeten Bauteile und der Rest ist Erfahrung
des Designers :-)

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