Spannungsversorgung LM317 24VDC-5VDC

[pongi]

Hallo!

Folgendes Problem steht mir gegenüber:

Hab ein AVR Board (Schaltplan: http://www.olimex.com/dev/images/avr-p28-sch.gif) mit einem LM317 für die Spannungstabilisierung. Am Board steht als zulässige Eingangsspannung 6-9VAC o. 9-12VDC. Mein Problem ist aber, dass ich nur 24VDC zur Verfügung habe (natürlich könnte ich noch ein Netzteil kaufen, aber das will ich vermeiden). Ich sehe 3 Möglichkeiten, um das Probelm zu lösen, und will Eure Meinungen dazu hören.

1. Die max. zulässige Spannung von 12VDC ist doppelt und dreifach abgesichert, und ich kann getrost mit 24VDC auf den LM317 gehen, wenn ich nur den Strom für den Atmega8 und den MAX232 brauche (LM317 hat keinen Kühlkörper, wäre aber u.U nachrüstbar). Wenn das gehen würde, wäre das am einfachsten.

2. Noch ein Linearregler (7812) einbauen, ist aber viel Aufwand.

3. Ich berechne den Durchschnittstrombedarf des Boards, und dimensioniere einen Widerstand in der Zuleitung zwischen 24VDC und Board so, dass beim Durchschnittstrom am LM317 10,5V anliegen (mittlere Eingangsspannung).

Nr. 2 geht sicher, ich wills aber vermeiden, soweit Nr. 1. o. 3 geht. Was meint Ihr?

MfG

pongi

[mausi_mick]

Hi Pongi,

würde zu 1. neigen,
man muss aber C8 spannungsmässig auf > 25V (am besten 35V) erhöhen. Könnte dann eventuell Probleme mit dem Platz auf der Platine geben.
Wenn nur das Board betrieben wird, geht's wohl ohne Kühlkörper.

Bei 2. sollte man anstelle des Widerstandes auch Dioden (1N4001) bzw. Zenerdiode(Spannung/Leistung?) einsetzen (um die Spannung an C8 auf unter 16V zu bringen) oder ...
auch weiteren LM317 als Vorregler oder als Konstantsstromquelle .
Würd ich aber nur machen, wenn mehr als 0,5 A benötigt werden, kein Platz für Kühlkörper auf der Platine oder kein Elko mit Spannungsfestigkeit von > 25V/35V vorhanden.
Im letzten Fall würde ich eher eine einfache Vorregelung (mit LM317 oder mit z.B. Transistor/Zener/R) auf ca 10V machen, um den Kondensator C8 nicht zu schreddern.


Gruß mausi_mick

[pongi]

Ja, die Elkos mit 16V hab ich schon gesehen. Ist natürlich auch blöde. Vor allem, da gerade die beiden Elkos ziemlich knapp verbaut sind, und dadurch ich mir nicht sicher bin, ob die 35V Elkos hinpassen.

Aber generell sollte dann es so sein, wie ichs vermutet hab, dass der LM317 bei 24VDC ohne Kühlkörper betrieben werden kann, sofern nur das Board betrieben wird.

Könnte ich die Spannung von 24V auf 12V auch nur mit Zenerdioden bringen? Wie würde so eine Schaltung ausschauen?

[Besserwessi]

Mit einer 12 v zenerdiode könnte man die Spannung von 24 auf etwa 12 V reduzeiren. Einfach die Zenderdiode in Reihe schalten. Auch wenn die Schaltung selber keinen Strom aufnimmt, sollte der Verbauch des LM317 schon reichen damit die Spannung nicht wesentlich über 12 V ansteigt. Eventuell sollte man noch einen kleinen Serienwiderstadn vorsehen, um den Einschaltstrom etwas zu begrenzen, je nach Zenerdiode und Elko könnte das sonst zu viel werden.

[mausi_mick]

hi pongi,

das geht - aber Du müsstest vorher mal den maximal-Strom inclusive LM317 (ca 5 mA für den Spannungsteiler) ermitteln. Danach richtet sich die Verlustleistung der Zenerdiode und die Grösse/Leistung des Widerstandes .

Z.B. bei 100 mA würden am Eingang LM317 ca 8V abfallen (5V + Drop),
d.h. am Vorwiderstand R ca 16V ( -> R ca 160 Ohm / ca 2W ).
Bei minimaler Last liegen ca 11V an den Zenerdioden (2 x 5,6V) und 13 V am Widerstand. Es fliessen dann ca 80mA durch die Zenerdioden. Bei einer Zenerdiode wird dann 5,6v * 80 mA in Wärme umgesetzt ca 400 mW, müsste eigentlich mit ZPD 5,6V noch gehen, besser wären wohl - auch wegen des Stromes - zwei 1,3W Zenerdioden in Reihe. Ich würde anstelle der 10-12V Zenerdiode eher zwei in Reihe schalten, da bei den 5-6V Zenerdioden die Zenerspannung einen besseren TK und einen schärferen Knick hat (ist hier aber unwichtig) . Vielleicht kommst Du bei der Verteilung auf zwei Dioden auch noch mit den ZPDs hin.

Am besten überprüfst Du mal meine Überschlagsrechnung.

Eine andere Möglichkeit bei kleinen Strömen wäre, die Zenerdioden als Vorwiderstand zwischen 24V und dem Kondensator zu nehmen, ist nur etwas unschön beim Einschalten, wenn die Kondensatorspannung 0 ist.
Da muss man die Zener dann schon sehr überdimesionieren und hoffen,
dass die 24V Versorgung weich ist.
Das Problem könnte man durch Reihenschaltung Vorwiderstand und Zenerdiode entschärfen.

Gruß

mausi_mick

[pongi]

Also ich glaube, dass ich mit 100mA locker auskomme, es wird nur der Atmega und der MAX232 betrieben, plus eine LED, und Spannungsteiler für den AD-Wandler.

Um also die Sache zusammenzufassen, nehme ich eine Zenerdiode ZPY 12V, 1,3W für die Begrenzung der Spannung auf 12V in Reihe, ausserdem noch einen Widerstand zur Begrenzung der Einschaltsröme.

Zur Dimensionierung des Reihenwiderstands:
ich nehme an, dass ich einen Spannungsabfall von 3V am Widerstand bei 100mA haben will (damit ergibt sich dann 24-3-12=9V am Eingang der LM317), d.h ich brauche 30Ohm bei 0,3W, also nehme ich ein 33Ohm - 1W Widerstand.

Passt das so? Danke!

MfG

pongi

[Besserwessi]

Sollte so passen.

[mausi_mick]

Hi pongi,

bei der Reihenschaltung Widerstand / Zenerdiode fliessen im Einschaltmoment ( Spannung an C8 = 0V) 12V / 30 Ohm = 400mA.

Der ZPY 12V ist bei 50mA spezifiziert.

Daher würde ich eher zwei ZPY 6,2V (bei 100mA) in Reihe nehmen, dann verteilt sich auch die Verlustlesitung von 1,2W besser.

Damit bist Du dann bei 100mA Last auf der sicheren Seite.

Gruß

mausi_mick

[pongi]

OK, danke für den Tipp. War zu sehr auf die Leistung fixiert, und hab den Strom garnicht beachtet.
Kann ich die Sache noch weiter entschärfen, indem ich dei Reihenschaltung der beiden Zenerdioden einmal noch parallel nehme? Oder ist das dann das selbe wie bei den LEDs, dass eine Ader immer den größeren Strom abbekommt, und dadurch die flöten geht?

[mausi_mick]

da würde ich eher gleich eine 5W Diode nehmen, z.B. 1N5349B , wenn erhältlich.
Sie hat Nennstrom 100mA und verträgt über 7A (sehr) kurzfristig.
Zum Schutz in Rückwärtsrichtung (was heisst das bei einer Zenerdiode, die ja in Sperrrichtung betrieben wird) solltest Du noch eine 1N4001 in Serie schalten, falls sich C8 über die Zenerdiode zum Netzteil hin beim ausschalten entladen könnte.

Das wär's dann aber wohl auch

Gruss

mausi_mick

[Hubert.G]

Ich würde C8 austauschen und einen Kühlkörper montieren. Das Board bleibt so universell für andere Stromversorgungen mit weniger Spannung, wenn diese mal kommen. Mit Widerstand und Zenerdiode, egal wie du sie schaltest, bleibt das immer eine hinkende Angelegenheit. Ein paar Leds mehr reichen da schon das die Schaltung nicht mehr passt.
Die noch bessere und leistungssparende Möglichkeit wäre ein Schaltregler wie 78st151 oder PT5101 ....
oder selbst einen Adapter mit einem LM2575 o.ä. bauen.

[pongi]

Nach langem hin und her bin ich inzwischen auch eher dafür, dass ich die Kondensatoren tausche, und ein bisschen herumbastle, damit welche mit 35V Spannungsfestigkeit auch hinpassen.

Danke an Alle!

[mausi_mick]

pongi,
das einfachste ist - und ohne Umbau der Platine - ersetze den C8 Kondensator durch einen kleineren höherer Spannungsfestigkeit (35V).
Bei den Strömen reichen 100 µF oder 220µF, vermutlich ist ja Dein 24V
Netzteil auch schon gesiebt, sodass sogar noch kleinere Werte (10-47µF)
gehen.

Gruß

mausi_mick

PS: der Gleichrichter ist wohl auch überflüssig.