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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsversorgung für 30V auf 3.3V


Autor: Matthias F. (idefix)
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Hi,

ich brauche eine Spannungsversorgung für meinen AVR ATMega8L und später 
den ATMega 168. Beide arbeiten bei 3.3V.

Als Vin habe ich 30V. Der benötigten Strom wird ca. 5-30mA sein.

Ich bin auf der Suche nach einer irgendwie gearteten Schaltung die 
möglichst sparsam ist und die aus Standardkomponenten besteht, die man 
überall (z.B. Reichelt) bestellen kann (sowohl DIL als auch SMD).

Hat da einer einen Tip für mich?

Vielen Dank für Antworten,
Matthias

Autor: Tom (Gast)
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Autor: Düsentrieb (Gast)
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Autor: Jörg B. (manos)
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Vielleicht ist der LM 2576 mit 3A etwas überdimensioniert, aber man 
könnte auch noch den LM 2575 T3,3 (1A) oder den LM 2574 N3,3 (0,5A) 
nehmen...

Autor: Matthias F. (idefix)
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vielen Dank für die Antworten.

Hab mir jetzt die Datenblätter mal angeschaut und die Beschaltung von 
allen Bauteilen ist mehr oder minder gleich.

Werde wohl dann den mc34063a nehmen, da der nur 23cent im Vergleich zu 
1,10EUR LM 2574 kostet.

Jetzt bin ich gerade dabei die richtige Beschaltung auszutüfteln. Hab da 
die folgende Webseite gefunden:
http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml

Allerdings ist nicht ganz klar was ich da für Werte nehmen soll.
Denke mal eine Induktivität von 220uH reicht, das ist das grösste was 
man als SMD bekommen kann.

Gibt es da irgendwelche Erfahrungswerte?
Vin      30V
Vout     3.3V
Iout     40mA
Vripple  10mV(pp)
Fmin     200kHz

Was genau bedeuted denn das Iout, ist das dann der max. Strom den er mit 
der Beschaltung liefern kann, oder sollte man das auf den 
durchschnitlichen Verbrauch von ca. 20mA anpassen?

Braucht er mehr Strom wenn ich die Beschaltung auf 40mA auslege aber nur 
20mA brauche im Vergleich dazu wenn ich die Schaltung auf 20mA auslege?

Danke für Antworten,
Matthias

Autor: Sascha (Gast)
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mit dem Ausgangsstrom Iout wird nur der Widerstand Rsc berechnet, der 
für eine Strombegrenzung sorgt. Also lieber nicht zu knapp bemessen.

Sascha

Autor: Andreas K. (a-k)
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Laut Datasheet ist der MC34063A bis 100kHz gut. Fmin=200kHz ist da evtl. 
etwas mutig.

Wobei ich bei Reichelt auch eine 1mH Drossel finden kann.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Es gibt zum MC34063A Applications Notes. Die sind etwas ergiebiger als 
die Datasheets. Bei TI heisst die beispielsweise SLVA252, bei ON AN920.

Der Haken am MC34063A: Man sollte ihn verstanden haben wenn man ihn 
verwendet. Das ist bei den LM25xx nicht so zwingend, da kann man 
schlicht nach dem Datasheet vorgehen. Wenn NS die Dinger als "simple 
switcher" anpreist, dann ist das nicht so ganz falsch.

Autor: SiMa (Gast)
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Sorry für die Zwischenfrage:

Was mich immer am MC34063A gestört hat, ist, dass der ganze Strom durch 
Rsc fließt. Wenn Rsc=0.33 Ohm und 1.5A benötigt werden, muss Rsc 
immerhin 0.74 Watt vertragen. Oder sehe ich da was falsch?

Autor: Andreas K. (a-k)
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Nö, das ist so, nur ist das bei den hier angefragten 20-40mA nicht 
wirklich ein Problem.

Andere Switcher wie die LM25xx scheinen einen internen Strompfad 
parallel zum Schalttransistor zu verwenden, um den Strom abschätzen zu 
können ohne solche Leistungswiderstände verwenden zu müssen.

Ausserdem fehlt mir in dem Teil die thermische Sicherung. Das allerdings 
dürfte hier nicht zum Problem werden, denn was bei 30-3V nicht zum 
Problem wird, wird es bei 30-0V wohl auch nicht.

Autor: yalu (Gast)
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Die 1,5A sind der Maximalstrom. Der fließt aber nicht die ganze Zeit.
Während der Schalttransistor sperrt, fließt überhaupt kein Strom durch
den Widerstand, während er leitet, steigt der Strom linear von 0 bis
Imax an, wenn die Schaltung gemäß nomad.ee ausgelegt ist.

Die tatsächliche Leistung im Widerstand beträgt, wenn ich richtig
gerechnet habe und wenn man sonstige Verluste außer Acht lässt,

Die maximale Verlustleistung ensteht also dann, wenn Imax mit 1,5A
voll ausgeschöpft wird und die Ausgangsspannung nur knapp unter der
Eingangsspannung liegt. Der Widerstand hat dann 0,2Ohm, die
Verlustleistung beträgt 0,15W. Bei UE=30V und UA=3,3V sind es (bei
vollem Strom) nur noch 16,5mW, bei 30mA Ausgangsstrom (Imax=60mA,
R=5Ohm) gerade mal 0,66mW.

Also macht euch keine keine Sorgen wegen verbrannter Widerstände ;-)

Autor: yalu (Gast)
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Korrektur zu meinem vorigen Beitrag: Ersetze "tatsächliche Leistung"
durch "tatsächliche mittlere Leistung"

Autor: SiMa (Gast)
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@yalu
Okay, mag in diesem Fall hier nicht wirklich ein Problem sein.
Ich würde den MC34063 aber gerne für 1.2A und für 14V->5V einsetzen.
Dann ergibt sich aus Deiner Rechnung eine tatsächlich mittlere Leistung 
von 0.44W, mit Reserven dann doch 0.6W. Also am Besten ein paar 
Widerstände parallel schalten...

Autor: Matthias F. (idefix)
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Vielen Dank für eure Antworten, die haben mir auf jeden Fall 
weitergeholfen. Ich hab mir jetzt mal ein paar Samples bestellt und 
werde das einfach mal ausprobieren.
Multimeter und Oszi hab ich ja alles da :)

Autor: Andreas K. (a-k)
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SiMa wrote:

> Ich würde den MC34063 aber gerne für 1.2A und für 14V->5V einsetzen.

Lohnt das? Man benötigt dann einen externen Transistor. Kann man dann 
auch gleich einen LM2576 (3A max) einsetzen.

Autor: Jörg B. (manos)
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Andreas Kaiser wrote:
> SiMa wrote:
>
>> Ich würde den MC34063 aber gerne für 1.2A und für 14V->5V einsetzen.
>
> Lohnt das? Man benötigt dann einen externen Transistor. Kann man dann
> auch gleich einen LM2576 (3A max) einsetzen.
...und sind sogar 2-4 Bauteile weniger (Rsc, Ct, R1 und R2 - wenn man 
einen T5 statt Adj verwendet)

Autor: yalu (Gast)
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@SiMa:
1,2A Ausgangsstrom oder 1,2A maximaler Spulenstrom? Letzterer (Ipk, in
meiner Formel irrtümlicherweise Imax genannt) ist bei Auslegung nach
nomad.ee der doppelte Ausgangsstrom. Bei Imax=Ipk=1,2A, UE=14V und
UA=5V komme ich auf R=0,25Ohm und P=43mW.

Ist hingegen der Ausgangsstrom 1,2A (was aber nur mit einem externen
Schalttransistor geht), dann ist Ipk=2,4A, R=0,125Ohm und P=86mW.

Autor: yalu (Gast)
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Andreas Kaiser schrieb:
> Lohnt das? Man benötigt dann einen externen Transistor. Kann man
> dann auch gleich einen LM2576 (3A max) einsetzen.

Das stimmt allerdings. Der MC34063 ist nicht besonders für die
Erweiterung mit einem externen Schalttransistor geeignet. Nimmt man
einen NPN als Kollektorschaltung, liegt der Emitter in eingeschaltetem
Zustand auf 3*0,7V=2,1V unter der Eingangsspannung, was den
Wirkungsgrad drückt -> Käse. Nimmt man einen PNP in Emitterschaltung,
hat man dieses Problem nicht, dafür geht der Transistor in die
Sättigung, was evtl. bei höheren Frequenzen problematisch wird ->
Käse. Für einen MOSFET braucht man einiges an zusätzlichem
Schaltungsaufwand zur sauberen Gate-Ansteuerung -> Käse.

Nicht umsonst sind die Nearly-All-Inclusive-Schaltregler-ICs, bei
denen man nur noch Spule, Kondensatoren und teilweise noch eine Diode
anschließen muss, so teuer.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Der LM2576-ADJ kostet bei R derzeit 0,90€ (kurioserweise nur halb so 
viel wie die -Tx Versionen). Nicht wirklich teuer.

Autor: SiMa (Gast)
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Keine Panik. Ich setze ja den LM2576 ein.  Nur hat der LM2576 nur 52kHz, 
der MC34063 100kHz. Aber mir auch der Bauteileaufwand für diese 
Stromstärke zu groß. Werde wohl beim LM2576 bleiben.
Aber ich danke für die diversen Antworten.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Kannst ja auch LM2596 (150KHz) oder LM2676 (260KHz) verwenden. Spule und 
Kondensatoren werden dann kleiner. Dafür steigt der Preis und die sind 
nicht überall zu kriegen. Und bei den übrigen Komponenten und dem Layout 
wird es mit steigender Frequenz immer interessanter.

Die 100KHz Angabe beim MC34063A ist wohl als Obergrenze anzusehen. Da 
der aber nicht mit fester Frequenz arbeitet, kannst du schlecht 
Fmin=100KHz ansetzen. In den Beispielen findet man meist 20-50KHz.

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