Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik µP-Versorgung: Spannungen zwischen 4,6 und 4,9V üblich?


von Volker A. (pfriemler)


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Eine allgemeine Frage: Sind Euch praktisch schon mal andere Spannungen 
als 3,3 und 5 V für die Prozessorversorgung netzbetriebener (!) 
Schaltungen untergekommen?

Hintergrund: Beim Entfernen der defekten Induktivität im DC-DC stepdown 
(von 15V auf ?) wurde auch der obere Widerstand des Spannungsteilers für 
den Komparator des Wandlerchips zerstört, somit lässt sich die 
Sollspannung nicht mehr bestimmen. Schaltplan gibt es natürlich nicht. 
Der stepdown speist direkt einen PIC18F87K22, der lt. Datenblatt für 
1,8-5,5 V spezifiziert ist. Möglicherweise auch noch andere Baugruppen, 
aber mit wenig Leistung (Induktivität ist größenmäßig kaum auf mehr als 
150 mA ausgelegt)

Mit Fremdspeisung beginnt die Schaltung erst bei über 4,6 V zu arbeiten 
und verhält sich bis 5,1 V unauffällig. Ich würde den Wandler jetzt auf 
5 V justieren, frage mich aber, ob es Gründe geben könnte, darunter zu 
bleiben.

Die Platine gehört zu einer Rolltorsteuerung, diverse Sensoren, 
Funkmodule, ich habe aber nur die nackte Platine hier und kann nicht 
detailliert testen.

Benötige dabei auch keine Hilfe - es geht nur darum einzuschätzen, ob 
meine Entscheidung richtig genug gewesen sein kann.

: Bearbeitet durch User
von Gerald B. (gerald_b)


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Traditionell bei TTL wurde 4,75 - 5,25V vom Hersteller angegeben. Diesen 
Wert behält man traditionell auch bei. Wenn jetzt nicht gerade ein GSM 
Modem, was vielleicht nur 4,2V verträgt, dranhängt, könnte man den 
Levelshifter sparen und den Logikteil auch mit der geringeren Spannung 
beteiben.
Soweit ich das erlebt habe, nimmt man aber die quasi genormten Werte.

von Rainer W. (rawi)


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Volker A. schrieb:
> Mit Fremdspeisung beginnt die Schaltung erst bei über 4,6 V zu arbeiten
> und verhält sich bis 5,1 V unauffällig.

Dann liegt doch nahe, dass die Standardspannung von 5V verwendet wird. 
Der PIC18F87K22 mit seinem breiten Spannungsbereich ist jedenfalls eine 
schlechte Orientierung. Gibt es keine anderen ICs mit eventuell engerem 
Versorgungsbereich? Aber solange da keine PC-CPU im Limit der 
Taktfrequenz läuft, kommt es nicht auf die letzten 100mV an.

Volker A. schrieb:
> Ich würde den Wandler jetzt auf 5 V justieren,

Bau einen passenden Festwiderstand ein und gut is's. Den unteren 
Widerstand kannst du messen und die Referenzspannung des Wandler-ICs 
steht im Datenblatt.

: Bearbeitet durch User
von Volker A. (pfriemler)


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Festwiderstand ist ja längst drin. Natürlich teile ich alle Argumente 
für 5 Volt selbst. Ich denke der µP ist auch so programmiert, dass er 
unter 4,6 nicht arbeiten will, damit scheiden auch alle 3,3-V-Gruppen 
mit Toleranz bis 4,2V aus. Alles spricht erst mal für 5 Volt.

Mit einer ersatzweisen 220µH (die nötigen 330 µH gab die Bastelkiste 
nicht her, wird aber besorgt) läuft die Schaltung stabil bei 5,05 V.

Aber die Mitglieder dieses Forums haben eben schon deutlich mehr gesehen 
als ich in meinen über 30 Jahren Bastelerfahrung (davon sehr wenig µP). 
Suche daher nur nach Argumenten für unter 5 Volt. Just for sure. :-)
Danke für den bisherigen Input, gern mehr.

von Gerd E. (robberknight)


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Volker A. schrieb:
> Mit Fremdspeisung beginnt die Schaltung erst bei über 4,6 V zu arbeiten
> und verhält sich bis 5,1 V unauffällig.

Hört er bei 5,1V auf zu laufen oder hast Du nicht höher probiert?

Wenn er bei 5,1V schon aufhören würde zu laufen dann wäre mir das zu nah 
an 5V dran für einen stabilen dauerhaften Betrieb.

Wenn die Sollspannung 5V ist mit meinetwegen +-5% Toleranz, dann ist 
eine Brownout-Detection bei 4,6V durchaus realistisch - denn wenn die 
Spannung derart unterhalb des Sollwerts liegt ist irgendwas ziemlich 
faul und zur Sicherheit alles abzuschalten nicht verkehrt.

von Volker A. (pfriemler)


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Ich habe bei 5,1 aufgehört, höher wollte ich nicht, gerade um mglw. 
5V-sensiblere Teile nicht zu schrotten.

von Karl B. (gustav)


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Frage:
Spannung gemessen direkt am Netzteil-Ausgang oder an den Pins des µC?
Oft gibt es seltsames Verhalten, wenn Spannung nicht gegen plötzliche 
Stromanstiege stabilisiert ist.
Und da spielt auch der Widerstand der Zuleitungsdrähte der Sekundären 
vom Netzteil zum Gerät eine gewisse Rolle.
Eine Lösung wäre natürlich ein "dicker" Elko direkt vor dem µC-Vcc 
(etc.).
Das geht aber nicht zusammen, wenn µC einen definiert kurzen 
Spannungsanstieg beim Start (POS) benötigt, um nicht gleich wieder in 
den Brownout-Level-Bereich zu geraten.
Es gibt Freaks, die meinen, besser eine etwas höhere Spannung als genau 
5 V zu wählen (LM317 etc.), damit auf keinen Fall Spannung unter  - 
sagen wir mal 4,75 V - fällt, wenn kurzfristige Stromanstiege erfolgen. 
Bekanntlich ist der Verbrauch bei CMOS (etc.) gerade beim Umschalten, 
dem Pegelwechsel am höchsten.
Aber das dürfte schon hinlänglich bekannt sein.
Das eine Gerät bei mir steht auf 5,13 V. Und sehe keine Probleme (bis 
jetzt).

ciao
gustav

von Michael B. (laberkopp)


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Volker A. schrieb:
> Mit Fremdspeisung beginnt die Schaltung erst bei über 4,6 V zu arbeiten
> und verhält sich bis 5,1 V unauffällig

Klar, weil sie für 5V gedacht ist und die BrownOutDetection des uC die 
bei Unterspannung einen RESET auslöst um den uC anzuhalten auf 4.6V 
eingestellt ist.

von Volker A. (pfriemler)


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Michael B. schrieb:
> ... für 5V gedacht ist und die BrownOutDetection des uC die
> bei Unterspannung einen RESET auslöst um den uC anzuhalten auf 4.6V
> eingestellt ist.
Genau so habe ich das auch interpretiert. Trotzdem wären ja 4,9 oder 4,8 
"Soll" denkbar, wenngleich die Marge zum Brownout dann doch arg klein 
würde. Diesbezüglich bin ich mit der aktuellen Einstellung ja eher 
sicher.

@Karl B.: Überlegungen weitgehend obsolet, die Schaltung ist so fertig, 
ich will sie nur reparieren. :-) aber bitte:
Zwischen Wandlerausgang und µP liegen 2,5 cm auf der gleichen Platine, 
ausgemessen mit ~0,02 Ohm. Der Elko nach dem stepdown ist ein 100/35 
(!), die Spannung beginnt ab +50 mA zusätzliche Belastung Einbrüche zu 
zeigen, ab +70 mA steigt der Prozessor aus. (Fremdspeisung mit 5V waren 
ca ~60 mA, wenn ich mich recht erinnere, 110 mA liefert der DC-DC also 
sicher; mit der größeren Induktivität sollte das doch tendenziell noch 
besser werden?).
Spannnung laut Brymen übrigens 5,022 (Teiler 3,01/1k, Referenz gemessen 
1,253 V).

Zur power-good-Erkennung: Am Labernetzteil war ein Zehntelvoltschritt 
ausreichend für einen sauberen Start.

von Karl B. (gustav)


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Volker A. schrieb:
> ab +70 mA steigt der Prozessor aus.

Netzteil vielleicht doch etwas zu knapp bemessen?

ciao
gustav

von Jens G. (jensig)


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Karl B. schrieb:
> Es gibt Freaks, die meinen, besser eine etwas höhere Spannung als genau
> 5 V zu wählen (LM317 etc.), damit auf keinen Fall Spannung unter  -
> sagen wir mal 4,75 V - fällt, wenn kurzfristige Stromanstiege erfolgen.
> Bekanntlich ist der Verbrauch bei CMOS (etc.) gerade beim Umschalten,
> dem Pegelwechsel am höchsten.

Ja, bekanntlich. Und trotzdem haben diese Freaks wohl noch nicht 
begriffen, wozu eine ausreichend wirksame Betriebsspannungs-Abblockung 
gut ist ...

von Rainer W. (rawi)


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Karl B. schrieb:
> Bekanntlich ist der Verbrauch bei CMOS (etc.) gerade beim Umschalten,
> dem Pegelwechsel am höchsten.

Gegen Spannungseinbrüche auf Grund von CMOS Umschaltvorgängen verwendet 
man aus gutem Grund Abblockkondensatoren im Bereich 100nF und keine 
"dicken" Elkos, gar noch mit hohem ESR und ESL.

von Volker A. (pfriemler)


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Karl B. schrieb:
> Volker A. schrieb:
>> ab +70 mA steigt der Prozessor aus.
>
> Netzteil vielleicht doch etwas zu knapp bemessen?

Möglich, aber Beschwerden bitte an den Hersteller. Mehr als das doppelte 
vom Grundbedarf? Es ist eine Rolltorsteuerung und kein Router/Server. 
Den Bedarf des Funkmoduls schätze ich auf max 30 mA, eher die Hälfte 
nach meiner Erfahrung; drin ist außerdem gerade die 
220µ-„Notinduktivität“ aus der Bastelkiste, ich rechne mit mehr Energie 
mit einer besseren 330µ - die originale war ja „durchgebrannt“ (kein 
Durchgang) und hatte sich mglw sogar entlötet, so schräg wie die da saß 
- vermutlich zu hoher Widerstand. Über die Ursache des Defektes ist 
nichts bekannt. Eine Vergleichsplatine habe vrsl. in einer Woche.

von Karl B. (gustav)


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Rainer W. schrieb:
> Gegen Spannungseinbrüche auf Grund von CMOS Umschaltvorgängen verwendet
> man aus gutem Grund Abblockkondensatoren im Bereich 100nF und keine
> "dicken" Elkos, gar noch mit hohem ESR und ESL.

Darum ging es nicht. Das wissen wir alles schon. Ist tiefgefrorener 
eiskalter, uralter Kaffee.
Die Leute hatten Fehlfunktionen durch Spannungseinbrüche, die sie sich 
zunächst nicht erklären konnten, bis sie für die Zuleitung Drähte mit 
größerem Leiterquerschnitt verwendet hatten.
Um das testweise zu kompensieren, hatten sie vorher die Spannung höher 
eingestellt. Und es ging nicht um "Peanuts" von Strömen im 
Milliamperebereich, wovon der TO bei seinem Problem berichtet, sondern 
um Geräte, deren Strombedarf kurzfristig bis 5 A geht.
Die von mir oben erwähnten 5,13 V (direkt an den Anschlüssen des IC) 
sind auf Exemplarstreuungen des UA78H05SC zurückzuführen. Hatte auch 
noch solche mit 4,89 V.
Da habe ich mich für den mit der etwas höheren Spannung entschieden. Und 
das war wohl nicht ganz falsch.
Und das wollte der TO ja wissen. Was ist falscher.

Volker A. schrieb:
> Möglich, aber Beschwerden bitte an den Hersteller.
Ein Netzteil, das noch nicht einmal 100 mA bringt, was für ein Murks.

Ich bin nicht der Hersteller, Du aber der sich drüber beschwert.
Also schreib Du an den Hersteller.

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
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