Hallo. Ich sitze seit einiger Zeit an folgendem Problem: Betrieben wird ein Arduino ProMini, der RGB LEDs ansteuert. Die RGBs brauchen 24V und insgesamt ca 400mA. Aus diesen 24 Volt erzeuge ich mit Hilfe eines 7805 die erforderliche Spannung für den Arduino. Diese Schaltung ist bewährt und funktioniert vielfach und dauerhaft. Jetzt habe ich eine Anwendung, wo ich eine Spannung von etwa 50 V DC habe. Da hatte ich also die Idee, einen DC/DC Wandler zu benutzen, um auf die erforderlichen 24V zu kommen. Dieser verträgt eine Eingangsspannung von bis zu 95V und kann 1,5 bis 90V mit 15A ausgangsseitig bereit stellen. Jetzt mein Problem: Die eingehenden ca 50V DC liegen nicht zuverlässig dauerhaft an, da sie über eine Stromschine übertragen werden und da gibt es häufiger mal Spannungsausfälle von Bruchteilen von Sekunden bis hin zu einigen Sekunden. Das lässt sich auch leider nicht ändern. An einer Spannungsquelle mit 50 Volt funktioniert alles einwandfrei. Meine Vermutung ist, dass durch die oft vorkommenden kurzen Spannungsausfälle der DCDC Wandler überlastet ist und dadurch stirbt. Ich habe dann einen 4.700uF Elko an den Eingang des Wandlers geschaltet, das ist eine Weile gut gegangen, aber leider nicht dauerhaft. Vielleicht hat ja jemand hier eine Idee wie ich den Wandler besser gegen die kurzen Spannungsausfälle schützen kann? Ich bin zur Zeit recht ratlos. Danke von Stefan
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Verwende einen anderen Wandler und kein China-Gelumpe wenn dieser Typ offensichtlich nicht zuverlässig funktioniert. Alternativ, was heißt Wandler geht kaputt, also was geht daran kaputt?
Stefan K. schrieb: > ...Jetzt mein Problem: Die eingehenden ca 50V DC liegen nicht zuverlässig > dauerhaft an, da sie über eine Stromschine übertragen werden und da gibt > es häufiger mal Spannungsausfälle von Bruchteilen von Sekunden bis hin > zu einigen Sekunden. Das lässt sich auch leider nicht ändern. Warum ist das so? Was ist da los? Warum kannst Du das nicht ändern? Bitte zeige die komplette Schaltung in Form eines Schaltplans und zwar genau so wie Du das aufgebaut hast. > ...An einer Spannungsquelle mit 50 Volt funktioniert alles einwandfrei... Na, das ist doch schon mal prima. > Meine Vermutung ist, dass durch die oft vorkommenden kurzen > Spannungsausfälle der DCDC Wandler überlastet ist und dadurch stirbt... Möglich. Beschreibe doch bitte die Umstände genauer damit hier kein Kaffeesatzlesen veranstaltet werden muss. Handelt es sich um ein Solarsystem? Wenn die Versorgungsspannung "dumm" unstabil ist kann es passieren das der Stepdown Regler in einem undefinierten Zustand landet. Dann kann er tatsächlich Schaden nehmen.
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Wenn der Elko einfach so am Eingang parallel war, hat der natürlich auch den ganzen Rest der 50V-Schiene mitversorgt, also: wirkt nur fast garnicht. Mir sind auch schon mal Wandler untergekommen, die auf Schwankungen am Eingang allergisch reagiert haben, aber vor allem: viele DC-DC-Konverter mögen kein PWM am Ausgang, und Arduino und RGB-LED schreit nach PWM. Die Lösung ist wie so oft: kauf was vernünftiges und nicht für 3,33€ beim Ali, schon wird das besser. Meanwell, Traco, Recom, da findet sich bestimmt was. Ja, erstmal teurer, aber dafür hält's dann auch.
Stefan K. schrieb: > Aus diesen 24 Volt erzeuge ich mit Hilfe eines 7805 die erforderliche > Spannung für den Arduino. Mal abgesehen vom resultierenden schlechten Wirkungsgrad von 20% ist ein üblicher 7805 mit 24V am Eingang hoffnungslos überfahren. Und der µC im Arduino wird mit 5V am Vin Eingang dann nicht mit 5V versorgt, weil zwischen den Vin und den 5V auch noch ein Spannungsregler sitzt. > Diese Schaltung ist bewährt und funktioniert vielfach und dauerhaft. Glückspilz. > Meine Vermutung ist, dass durch die oft vorkommenden kurzen > Spannungsausfälle der DCDC Wandler überlastet ist und dadurch stirbt. Er wird nicht durch die Spannungseinbrüche überlastet, sondern vermutlich den Effekt, der im Beitrag "Überschwinger beim Verbinden der Stromversorgung" beschrieben und untersucht wurde. Aber statt drauflos zu "vermuten" könntest du doch einfach mal mit einem Oszilloskop den Verlauf der Eingangsspannung "messen". Das bringt Gewissheit. > Ich habe dann einen 4.700uF Elko an den Eingang des Wandlers geschaltet, > das ist eine Weile gut gegangen, aber leider nicht dauerhaft. Auch das wurde im obigen Thread betrachtet. > Vielleicht hat ja jemand hier eine Idee wie ich den Wandler besser gegen > die kurzen Spannungsausfälle schützen kann? Mach einen 1W-Drahtwiderstand mit 4,7 Ohm und statt des 4m7 Kondensators einen mit 100µF vor den Eingang des Spannungswandlers. Bei 50V fießen durch den Widerstand ca. 200mA, damit fällt dort nur 1V ab, das mangelt dir nicht.
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Jens M. schrieb: > Wenn der Elko einfach so am Eingang parallel war, hat der natürlich auch > den ganzen Rest der 50V-Schiene mitversorgt, also: wirkt nur fast > garnicht. Würde in diesem Fall nicht eine simple, billige Diode zwischen Versorgungs-Schiene und Elko für 5 ct. Abhilfe schaffen? Grüßle, Volker
Wir wissen nicht, was noch an seiner Schiene hängt. Eine böse induktive Abschaltspannung hat schon manchen Transistor gekillt oder sein DC/DC arbeitet mal in einem recht ungünstigen Arbeitsbereich?
Jens M. schrieb: > Wenn der Elko einfach so am Eingang parallel war, hat der natürlich auch > den ganzen Rest der 50V-Schiene mitversorgt, also: wirkt nur fast > garnicht. Nicht, wenn keine Verbindung zu dieser Schiene mehr bestanden hat. Und da fällt mir doch gleich eine Frage ein: Stefan K. schrieb: > da sie über eine Stromschine übertragen werden Was ist denn in diesem Fall überhaupt "eine Stromschiene"? Aber die Pufferung mit dem 4m7 Elko ist sowieso witzlos, denn darin sind zwischen 50V und 24V lediglich Q = 4m7 * (50V)² - 4m7 * (24V)² = 4m7 * (50²-24²)V² = 9Ws gespeichert. Weil aber die Last 24V*400mA = 9,6W ist, kann der Elko maximal 1s puffern. Viel schlimmer ist dann aber der Augenblick, wenn der Elko leer gesaugt wurde und der Schleifer auf der "Stromschiene" wieder Kontakt gibt, denn dann fließt der maximal mögliche Strom, wiel in diesem Augenblick der Kondensator einen Kurzschluss darstellt.
Für den 7805 gibt es kleine vergossene Schaltregler als drop in Replacements. Die verwende ich ebenfalls gerne in 24V Systemen https://www.lcsc.com/product-detail/C2992390.html Ansonsten, am Eingang der angesprochene Vorwiderstand, noch wirksamer ist eine Siebdrossel. Plus dahinter noch eine TVS-Diode, um die Spannungsspitzen zu kappen.
Lothar M. schrieb: > Aber die Pufferung mit dem 4m7 Elko ist sowieso witzlos, denn darin sind > zwischen 50V und 24V lediglich > > Q = 4m7 * (50V)² - 4m7 * (24V)² = 4m7 * (50²-24²)V² = 9Ws Deine Formelsammlung hat Druckfehler. Aber das Prinzip stimmt: Viel puffern kann der Elko nicht.
Gerald B. schrieb: > noch wirksamer ist eine Siebdrossel. Ich würde bei einer zappelden Eingangsspannung nicht noch extra eine Induktivität reinbringen. Denn das grundlegende und im von mir verlinkten Thread behandelte Problem mit dem Überschwingen beim Einschalten kommt ja gerade von einer (Leitungs)Induktivität. Rolf schrieb: > Deine Formelsammlung hat Druckfehler. Hölle, Integrale... Klar: die gespeicherte Energie und damit die Pufferzeit ist nur halb so groß ;-)
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Vermutlich ist schaedlich die steile Wiederkehr der Versorgungsspannung. Dabei wird im unguenstigen Fall der Startmodus des Chips ausgelassen und geraet in den Saettigungsbereich der Induktivitaet.
Ich sehe gerade, die Chinaplatine hat einen Softstartswitch (unten links) worauf steht der? Dann ist am Eingang etwas, was verdächtig nach SMD-Sicherung aussieht. Links, ist doch die Eingangsklemme, darüber sind 3 Elkos, rechts vom 1. ist schneeweißes SMD Teil, was für mich nach Sicherung aussieht. Miss mal auf Durchgang bei einem Neuteil und einem kaputten Regler.
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Guten Morgen. Danke für die vielen Antworten. Sehr interessant und größtenteils hilfreich. Ich habe mal einen Schaltplan gezeichnet. Ich hoffe, man kann es erkennen. Zu der Frage nach der Stromschiene bzw. um was für eine Anlage es sich überhaupt handelt: Es handelt sich um eine Bahn, die bei Wind und Wetter im Freien betrieben wird. Die Schienenlänge beträgt etwa 80 Meter. Die Stromabnahme der (4-12) Fahrzeuge erfolgt mit Schleifern (Blechstreifen), an einem in der Schinene montiertem Blech, was natürlich außert störanfällig ist und immer wieder zu Spannungsunterbrechungen beim Verbraucher führt, besonders, wenn die Wetterbedingungen nicht optimal sind oder die Bahn länger nicht gefahren ist. Sicherlich könnte man die Stromabnehmer (Bleche) verbessern, aber ganz wird man die (kurzen) Unterbrechungen nicht hinbekommen. Das einzige, was also helfen würde, wäre den Eingang am DCDC Wandler in irgendeiner Form zu schützen oder halt einen anderen Wandler, der die Belastungen aushält, zu verwenden. Mit der Pufferzeit von einer knappen Sekunde, das würde helfen, aber der große Elko scheint ja die falsche herangehensweise zu sein. @Jens M. Die PWM für die RGB Leds hängt doch komplett getrennt vom Ausgang des Wandlers, da ist der 7805 und der ProMini selbst zwischen. Entschuldigt, wenn ich jetzt erst antworten konnte, ich hab leider nur selten Rechnerzeit ;) @Lothar M. Interessanter Artikel, leider kann ich das nicht so ohne Weiteres messen, da die Wagen ja fahren. Ein Akku Oszilloskop habe ich leider nicht zur Verfügung. > Mach einen 1W-Drahtwiderstand mit 4,7 Ohm und statt des 4m7 Kondensators > einen mit 100µF vor den Eingang des Spannungswandlers. Bei 50V fießen > durch den Widerstand ca. 200mA, damit fällt dort nur 1V ab, das mangelt > dir nicht. Das werde ich definitiv ausprobieren! @Volker B. Das mit der Diode ist eine gute Idee, auch wenn der verbaute Wandler gegen Verpolung geschützt ist, aber der Elko natürlich nicht und wenn 0,7 Volt verloren ist, macht das ja hier überhaupt kein Probleme. @Lu Da hängt pro Fahrzeug ein Elektromotor dran @Gerald B. Leider ist das kein Softstartswitch sondern nur ein Ein-/Ausschalter. Die bislang 3 zerstörten Regler haben alle einen Schluss am Eingang aber die Sicherungen (15A) sind alle ok. Ein Phänomen habe ich noch festgestell: Nach Erhöhung der Eingangsspannung um ca. 2 Volt hat ein Wandler nochmal kurzfristig funktioniert.
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Hier der vollständige Schaltplan. Auf dem ersten fehlt der Motor
Stefan K. schrieb: > Auf dem ersten fehlt der Motorp Ach du Kacke. Ein Motor plus ein Wackelkontakt an der Stromschiene kann lustigste Spannungsüberhöhungen geben, kein Wunder wenn ungeschützte Elektronik daran verreckt. Da kann der Chinese nichts dazu. Nicht ohne Grund testet man im Auto mit harten Testimpulsen bis 150V.
Michael B. schrieb: > Ach du Kacke. Ein Motor plus ein Wackelkontakt an der Stromschiene kann > lustigste Spannungsüberhöhungen geben Ja, mal wieder ein "gutes" Beispiel dafür, dass nur mit allen Informationen eine zielführende Hilfe möglich ist. Stichwort Salami. Die von mir vorgeschlagene Diode hilft nur gegen kurze Spannungseinbrüche. Da es nun um (Selbst-)Induktionsspannungen geht, wäre eine Impedanz (Widerstand oder Drossel) in der Zuleitung zum DC/DC-Wandler sinnvoll und hinter dieser eine ausreichend dimensionierte Überspannungsschutzdiode gegen Masse. Grüße, Volker
Irgendwie hatte ich anfangs auch verdrängt, dass der Motor da stört. Ich habe jetzt einen 100uF Elko an den Eingang geklemmt und einen 4,7 Ohm Widerstand und eine Diode in die Zuleitung gehängt. Funktioniert erstmal seit einigen Stunden. Die Überspannungsschutzdiode (gegen Masse) werde ich noch ergänzen, die habe ich aber jetzt erst bestellt.
Stefan K. schrieb: > Mit der Pufferzeit von einer knappen Sekunde, das würde helfen Ich würde in dieser Anwendung 1. die Ecke zwischen Motor und DCDC-Wandler mit einem hochohmigeren Widerstand im Bereich um 4R7 deutlich besser entkoppeln 2. vor dem DCDC-Wandler eine "dicke" TVS-Diode mit 60V vorsehen, dazu 3. einen robusten linearen "50V-Vorregler" aus Z-Diode und BJT, 4. natürlich einen Schaltregler von 24V auf 5V einsetzen und 4. nur die µC-Spanungsversorgung puffern. Und wie gesagt: der 7805 ist eigentlich nicht für eine Vin von 24V geeignet. Er geht zwar laut den "Absolute Maximum Ratings" bis 35V nicht kaputt, aber die 5V am Ausgang sind bei ST nur für eine Vin von 7,5V-18V spezifiziert, OnSemi gibt dafür 8-20V an, beim TI steht bei den "Recommended Operating Conditions" 7V-25V drin (da ist nicht viel Luft zu den 24V) usw. usf.
Solche krassen Stromschwankungen mag KEIN Schaltwandler, egal ob aus China oder zum fünffachen Preis aus Deutschland. Es hilft dann nur ein Sanftanlauf z.B. oder eine Zeitverzögerung
Ist dein 400W DCDC für eine Last von weniger als 20 Watt nicht stark überdimensioniert? Vielleicht unterschreitest du die Mindestlast. Arno
Arno H. schrieb: > Vielleicht unterschreitest du die Mindestlast. Der darf dann trotzdem nicht gleich kaputtgehen. Bestenfalls die Regeleigenschaften könnten schlechter ausfallen. Mairian schrieb: > Solche krassen Stromschwankungen mag KEIN Schaltwandler Es geht hier eher um Spannungsschwankungen und/oder Überspannungen. Aber man kann Schaltregler generell schon so auslegen, dass sie das aushalten. Nur kann es eben sein, dass man mit Teilen "von der Stange" dann Probleme bekommt und nacharbeiten muss.
Lothar M. schrieb: > Aber > man kann Schaltregler generell schon so auslegen, dass sie das > aushalten. Bei den China Evaluation Boards ist alles, was nicht zwingend für die Grundfunktion notwendig ist, weggelassen und Reserven gibt es defacto keine. Sowas nachzurüsten ist ein ähnlicher Aufwand, als es gleich "aus einem Guß" vernünftig neu aufzubauen. Um ein IC oder Schaltungskonzept kennenzulernen, ist das ganz okay, aber zu viel sollte man nicht erwarten.
An Stefans Stelle würde ich wartungsfreundlich jetzt ergänzend eine robuste Gleichrichterdiode von + nach - in Sperrrichtung schalten, die in der Lage ist bei einer irrtümlichen Verpolung der 50V notfalls eine Sicherung auszulösen. Damit sind die kräftigen induktiven Abschaltspitzen weg und wenn ein DAU verpolt anschließt, ist wahrscheinlich nur die Sicherung zu tauschen. Langfristig ist natürlich Lothars Weg zu verfolgen.
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Volker B. schrieb: > Ja, mal wieder ein "gutes" Beispiel dafür, dass nur mit allen > Informationen eine zielführende Hilfe möglich ist. Stichwort Salami. Anstatt hochtrabend "Stromschiene" hätte er gleich "Gartenbahn" schreiben dürfen! > Die von mir vorgeschlagene Diode hilft nur gegen kurze > Spannungseinbrüche. Nö, eine Diode in Reihe sperrt auch eine evtl. negative Gegenspannung aus dem Motor. Lu schrieb: > würde ich wartungsfreundlich jetzt ergänzend eine > robuste Gleichrichterdiode von + nach - in Sperrrichtung schalten, die > in der Lage ist bei einer irrtümlichen Verpolung der 50V notfalls eine > Sicherung auszulösen. Damit sind die kräftigen induktiven > Abschaltspitzen weg. Die induktiven Spitzen können auch durch eine Diode in Reihe nicht durch. Die muß nicht viel Strom können, lediglich genug Spannung sperren.
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