Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LDO power an Vout


von Markus R. (marom)


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Hallo,

ich verwende gerne die seeedstudio xiao esp32c3. Planmäßig werden die 
über USB oder am 5V pin mit Strom versorgt. Was passiert, wenn ich die 
aber am 3.3v pin an eine 3.3v Spannungsversorgung anschließe? Natürlich 
ohne gleichzeitig über USB oder 5V anzuschließen...

Schaue ich mir den Schaltplan des Boards an, führt dies dazu, dass am 
LDO Vout Spannung anliegt. Wie der damit dann aber zurecht kommt kann 
ich nicht beurteilen. Kann das einer von Euch auf Basis des 
Datenblattes?

Schaltplan des esp32c3 boards:
https://files.seeedstudio.com/wiki/XIAO_WiFi/Resources/Seeeduino-XIAO-ESP32C3-SCH.pdf

Datenblatt des LDO:
https://product.torexsemi.com/system/files/series/xc6210.pdf

Vielen Dank schon im Vorraus,
Markus

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Wie der damit dann aber zurecht kommt kann ich nicht beurteilen.

Wenn der Hersteller dir nicht ausdruecklich sagt das sein
Regler das abkann dann kannst du davon ausgehen das es boese ist.

Lies hier:

https://www.ti.com/document-viewer/lit/html/SSZT658


Ich wuerde also einfach eine Shottkydiode drueber loeten.

Vanye

von Rainer W. (rawi)


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Vanye R. schrieb:
> Shottkydiode

Du meinst wahrscheinlich eine nach dem deutschen Physiker Walter 
Schottky benannte Schottky-Diode.

> Wenn der Hersteller dir nicht ausdruecklich sagt das sein
> Regler das abkann dann kannst du davon ausgehen das es boese ist.

Beim XC6210 ist in den Absolute Maximum Ratings angegeben, dass V_out 
maximal 0.3V über V_in liegen darf. Da musst du auch bei einer 
Schottky-Diode schon sehr genau gucken, insbesondere auch, wieviel Strom 
dann durch die Diode fließt.

> Wenn der Hersteller dir nicht ausdruecklich sagt das sein
> Regler das abkann dann kannst du davon ausgehen das es boese ist.

Wenn der Hersteller im Datenblatt explizit angibt, dass es nicht 
zulässig ist, dass V_out nennenswert über V_in liegt, braucht man gar 
nicht weiter darüber zu diskutieren.

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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Markus R. schrieb:
> Was passiert, wenn ich die
> aber am 3.3v pin an eine 3.3v Spannungsversorgung anschließe?

Der Cin (1µF) wird über die parasitic diode auf knapp 2,7V aufgeladen. 
Dem LDO sollte das nichts ausmachen.

von Markus R. (marom)


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Vielen Dank für eure Rückmeldungen!

Rainer W. schrieb:
> Beim XC6210 ist in den Absolute Maximum Ratings angegeben, dass V_out
> maximal 0.3V über V_in liegen darf.

Ob damit aber der Fall einer anliegenden Spannung an Vout gemeint ist? 
Umgekehrt könnte ich ja auch am 5v pin und damit an vin nochmal die 3,3v 
anlegen, womit das dann eingehalten wäre. Ein Strom dürfte dann ja 
aufgrund des gleichen Potentials gar nichtmehr durch den LDO fließen?

Der Vorschlag mit der schottky wird bei dem Board leider nichts. Ist 
komplett gekoppelt und super klein.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Markus R. schrieb:
> Rainer W. schrieb:
>> Beim XC6210 ist in den Absolute Maximum Ratings angegeben, dass V_out
>> maximal 0.3V über V_in liegen darf.
>
> Ob damit aber der Fall einer anliegenden Spannung an Vout gemeint ist?

Da bin ich mir sehr sicher. Denn woher soll an V_out eine Spannung 
größer als V_in herkommen? Der LDO kann das wohl selber nicht liefern.

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


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Rainer W. schrieb:
> Beim XC6210 ist in den Absolute Maximum Ratings angegeben, dass V_out
> maximal 0.3V über V_in liegen darf. Da musst du auch bei einer
> Schottky-Diode schon sehr genau gucken, insbesondere auch, wieviel Strom
> dann durch die Diode fließt.
Wenn ich mir die Innenbeschaltung ansehe, dann ist ein Anlegen einer 
Spannung nur dann kritisch, wenn über die Bulkdiode des Regel-Mosfets 
ein zu hoher Strom fließen kann. Das wäre z.B. der Fall, wenn an Vin ein 
Lastwiderstand mit z.B. 1 Ohm hängen würde. Denn dann würden da ja mehr 
als 2A über den Spannungsregler fließen, wenn 3,3V am Ausgang Vout 
angelegt werden. Und das kann er nicht ab.

Vanye R. schrieb:
> Ich wuerde also einfach eine Shottkydiode drueber loeten.
Ich sehe das so: da ist schon eine (Bulk-)Diode drin (*Diodes shown in 
the above circuit are ESD protection diodes and parasitic diodes), die 
den Spannungsunterschied auf diese 0,3V aus dem Datenblatt "begrenzt".

Fazit: so lange die Eingangkapazität hinreichend niedrig ist, würde ich 
keine Probleme erwarten. Wenn da aber einer einen 4700µF-Pufferelko an 
den Vin anschließt, dann könnte es dem Regler unangenehm werden.

Markus R. schrieb:
> im Vorraus,
... im Voraus, ...

Denn es hat nichts damit zu tun, dass man sich vor dem *raus*(gehen) 
bedankt, sondern vor das Thema *aus*(diskutiert) ist.

: Bearbeitet durch Moderator
von Axel S. (a-za-z0-9)


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Rainer W. schrieb:
> Beim XC6210 ist in den Absolute Maximum Ratings angegeben, dass V_out
> maximal 0.3V über V liegen darf.

Ich weiß nicht. Ich halte diese Spezifikation für Bockmist. Sowohl das 
Ersatzschaltbild als auch die Verwendung eines p-MOSFET als Regelelement 
legen nahe, daß im IC eine Diodenstrecke zwischen Ausgang und Eingang 
existiert. Die im Fall der Bodydiode ungefähr die gleiche 
Stromtragfähigkeit hat wie der MOSFET selber.

Die Ausgangsspannung kann damit nicht mehr als eine 
Dioden-Flußspannung höher als die Eingangsspannung sein! Die 
Spezifikation sagt nun aber: "Durch die Schutzdiode darf um Himmels 
willen kein Strom fließen, sonst ist das Bauteil sofort hinüber!". Das 
ist ganz offensichtlich Quatsch.

Was sie wohl eigentlich meinen, ist daß der Strom durch Schutz- bzw. 
Bodydioden begrenzt sein muß. Dann stellt sich die Spannungbegrenzung 
ganz von selber ein.

Mein Fazit: ein LDO, zumal mit MOSFET-Regelelement, verträgt eine 
Spannung am Ausgang in Höhe seiner nominellen Ausgangsspannung, sofern 
der Eingang dabei offen ist. Die Eingangsspannung wird in diesem 
Betriebsfall der Ausgangsspannung folgen, mit einer Flußspannung (~0.6V) 
Versatz.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Ich sehe das so: da ist schon eine (Bulk-)Diode drin (*Diodes shown in
> the above circuit are ESD protection diodes and parasitic diodes), die
> den Spannungsunterschied auf diese 0,3V aus dem Datenblatt "begrenzt".

Naja, aber TI sieht das in dem von mir geposteten Link wohl so
das diese Diode nicht dafuer gedacht ist und darunter leidet.

> Fazit: so lange die Eingangkapazität hinreichend niedrig ist, würde ich
> keine Probleme erwarten. Wenn da aber einer einen 4700µF-Pufferelko an
> den Vin anschließt, dann könnte es dem Regler unangenehm werden.

Man koennte auch den Fall haben das jemand am Ausgang einen grossen 
Kondesator hat der groesser ist wie der am Eingang und dann wird der am 
Eingang von einer anderen Last beim abschalten schneller runtergezogen 
als der am Ausgang.

Also man kann sich jetzt immer irgendwas ausdenken. Aber so lange man 
nichts entwickelt was fuer den Grabbeltisch bei Aldi gedacht ist sollte 
man sich doch die eine kleine Diode erlauben koennen.

Aber wenn man vor allem Angst hat muss man vielleicht einfach mal messen 
was da passiert und welche Stroeme fliessen und daraus eine Entscheidung 
herleiten.

Vanye

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


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Vanye R. schrieb:
> muss man vielleicht einfach mal messen was da passiert
Das ist generell sinnvoll.

Denn sogar bei vermeintlichen "Standardbauteilen" wie dem 7805 gibt es 
durchaus lebensverkürzende Unterschiede bei den Herstellern:
- Beitrag "Re: LM8705 gegen Rückspannung absichern"

von Rainer W. (rawi)


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Vanye R. schrieb:
> Man koennte auch den Fall haben das jemand am Ausgang einen grossen
> Kondesator hat der groesser ist wie der am Eingang und dann wird der am
> Eingang von einer anderen Last beim abschalten schneller runtergezogen
> als der am Ausgang.

Es muss gar kein Kondensator sein. Es reicht eine (ausgeschaltete) 
5V-Versorgung, an der mehrere Verbraucher hänge.

von Markus R. (marom)


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Ich weiß warum ich viel und gerne in diesem forum lese, da kommen 
einfach Antworten von Leuten die wirklich Ahnung haben. Vielen Dank 
dafür!

Ich hab die Frage im Herstellerforum ebenfalls gestellt, da kommt ein 
einfaches "ja" ohne Betrachtung der Probleme:

https://forum.seeedstudio.com/t/xiao-esp32c3-powering-with-3-3v-pin/276886

Nicht dass ich jetzt alles verstanden habe, aber letztlich verstehe ich 
euch so, dass der LDO nicht unmittelbar abrauchen wird, jedoch eine 
gewisse Unsicherheit bleibt, wie lange das gut funktionieren wird. Auf 
keinem Fall darf auf der 5v Seite irgend etwas zusätzliches hängen.

Da ich an dem Projekt lange Freude haben möchte, werde ich dann wohl die 
ganze Schaltung über 5v betreiben. Dafür dann im i2c bus dann einen 
level schifter brauchen. Alternativ den esp mit 5v versorgen wie vom 
Hersteller vorgesehen und die weiteren Bauteile (mcp23017) über einen 
separaten 3.3v regler.

Edit: Wenn ich den mcp an 3.3v hänge brauche ich gar keinen 
levelshifter. Mal schauen was ich insgesamt an 3.3v Leistung brauche und 
ob der LDO das schafft. Ansonsten halt einfach einen zusätzlichen 3.3v 
LDO. Oder ich nehme ein wroom Modul und machs halt komplett selber. Das 
hat aber mit dem thread hier jetzt nichts zu tun...

: Bearbeitet durch User
von Monk (roehrmond)


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Markus R. schrieb:
> Was passiert, wenn ich die
> aber am 3.3v pin an eine 3.3v Spannungsversorgung anschließe?

Leider steht das oft nicht im jeweiligen Datenblatt. Bisher sind damit 
alle Spannungsregler, mit denen ich das versucht habe, problemlos 
zurecht gekommen.

Axel S. schrieb:
> sofern der Eingang dabei offen ist

ja, diese Bedingung ist dabei wichtig.

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


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Eigentlich ist es eher egal, wie hoch die Spannung dabei ist. Ist genau 
so auch wie mit den meisten ICs wie µC, wo i.d.R. auch immer <0,3V 
"Verkehrtherumspannung" an IO-Pins angegeben werden. 0,3V deshalb, weil 
bei deutlich über Siedetemperatur die Uf immer noch deutlich über 0,3V 
liegt, es also immer noch zu keinem Stromfluß kommt. Trotzdem halten die 
diverse Misshandlungen aus, bei denen dieser Wert deutlich überschritten 
werden kann (meistens eine Uf), und schon gewisse Ströme möglich sind. 
Wichtig ist nur, daß der Strom begrenzt ist.
Die Hersteller geben dazu meistens keine Details an, da diese 
Betriebsart i.d.R. nicht der Normalfall ist, und daher die Hersteller 
sich den Aufwand sparen, dies kleinteilig mit allen möglichen Umständen 
genauer zu spezifizieren. U.U. steht in eine Fußnote was Genaueres drin, 
oder in einer AppNote, wenn es um Ausnahmen in spezielleren 
Spezialfällen geht. Aber ansonsten gilt, wer dieser Grenzwerte 
überschreitet, darf nicht herumjammern, wenn das in die Hose geht.

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)


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Markus R. schrieb:
> Da ich an dem Projekt lange Freude haben möchte, werde ich dann wohl die
> ganze Schaltung über 5v betreiben.

Wenn die Hose voll ist, kann man den Regler auch vom Board entfernen.

> Oder ich nehme ein wroom Modul und machs halt komplett selber.

Was auch immer "wroom Modul" meint.

Das ESP32-Modul, was hier auf dem Tisch liegt, hat einen AZ1117-3V3 
drauf, der hat mit Rückenwind kein Problem.

von Peter D. (peda)


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Markus R. schrieb:
> Umgekehrt könnte ich ja auch am 5v pin und damit an vin nochmal die 3,3v
> anlegen, womit das dann eingehalten wäre.

Das wäre dann die Variante mit Hosenträger und Gürtel für die ganz 
Vorsichtigen.

von Soul E. (soul_eye)


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Jens G. schrieb:
> Die Hersteller geben dazu meistens keine Details an, da diese
> Betriebsart i.d.R. nicht der Normalfall ist, und daher die Hersteller
> sich den Aufwand sparen, dies kleinteilig mit allen möglichen Umständen
> genauer zu spezifizieren.

Sowas gibt es auf Anfrage, wenn man genügend von den Bauteilen kauft.

Grundsätzlich ist der Betriebsfall unkritisch, wenn man ein paar Punkte 
beachtet:

* bei bipolaren Spannungsreglern (z.B. 7812) darf die Ausgangsspannung 
nicht mehr als 6 V über der Eingangsspannung liegen. Sonst bricht der 
Ausgangstransistor durch. In den Datenblättern wird meist eine Diode vom 
Ausgang zum Eingang empfohlen, die begrenzt die Differenz auf 0,7 V.
Das betrifft nur Regler, die überhaupt mehr als 6 V am Ausgang haben 
können. Mit 5 V oder 3,3 V ist das kein Thema, ein 7805 braucht keine 
Diode.

* bei LDOs mit MOSFET darf kein nennenswerter Strom durch die 
Backgate-Diode fließen. Jeder MOSFET wirkt rückwärts als Diode, so auch 
der interne. D.h. am Eingang sollte nichts angeschlossen sein, was 
dauerhaft Strom zieht. Ein Elko ist ok, eine komplette Schaltung auf der 
nächsthöheren Spannungsebene nicht.

* Der Reset-Generator guckt oft auf den Eingang. D.h. wenn Eingang offen 
und Ausgang fremdgespeist, wird der Reset-Pin gerne mal aktiv. Das stört 
beim Flashen.
Betrifft natürlich nur LDOs mit Reset-Pin oder Watchdog.

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


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Soul E. schrieb:
> bei bipolaren Spannungsreglern (z.B. 7812) darf die Ausgangsspannung
> nicht mehr als 6 V über der Eingangsspannung liegen. Sonst bricht der
> Ausgangstransistor durch
Wenn am eingang keine Last angeschlossen ist, tut das nicht weh. Denn 
allein, dass bei den 78xx die BE-Strecke durchbricht (beim STM 7805 der 
Q17), ist nicht schlimm. Schlimm ist nur, wenn dann von OUT nach IN ein 
nennenswerter Strom fließt, der den Spannungsregler überhitzt.

: Bearbeitet durch Moderator
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