Erstes Platinenlayout für Netzteil - in Ordnung oder nicht?

[Comanche]

Hallo alle miteinander,

ich habe nun endlich mal Zeit gefunden mich mit Eagle & Co. auseinanderzusetzen. Da ich in Bälde anfangen möchte mit den (bereits hier herumliegenden) Atmegas und Attinys zu arbeiten habe ich mich zunächst daran gemacht die Spannungsversorgung zu basteln. Um etwas flexibel zu sein will ich gerne 3.3V und 5V erzeugen, ausserdem möchte ich zusätzlich noch den Eingang auf einen eigenen Ausgang durchschleifen. Da das mein erstes Layout ist würde ich gerne wissen, ob das so ok ist oder was ich noch ändern sollte.

Konkret habe ich vier Fragen:

1. Ich habe als Schutzdiode für die Spannungsregler die 1N4004 genommen. Reicht das aus oder sollte da besser eine Schottky-Diode hin? Da hätte ich noch die 1N5819.

2. Hinter den LF33CV soll laut Datenblatt eigentlich ein 2.2µF Elko. Da ich grad keinen da habe habe ich einfach einen 10µF genommen, ist das ok oder sollte ich mich an die 2.2µF halten?

3. Die Eingansgspannung liegt ja in einem größeren Bereich, gibt es irgendeine Möglichkeit ohne einen zusätzlichen Spannungswandler eine Funktionsleuchte (=LED) für den durchgeschleiften Ausgang einzusetzen? Das wäre ja z.B. für niedrigere Spannungen sinnvoll bei welchen sowohl der 7805 als auch der LF33CV noch nicht arbeiten.

4. Kann man es irgendwie (und wenn ja wie) realisieren dass bei Verpolung eine Warnleuchte aufleuchtet (hier auch wieder das Problem mit der anliegenden Spannung welche bis maximal 12V ist)?

Gruß,
Daniel

[erik_wolfram]

Hallo,

meine Meinung zu:

1. Die 1N4001 ist üblich für diese Beschaltung, von daher kein Problem.

2. davon habe ich keine Ahnung, aber ein 10µF Elko für den 7805 nicht ein bisschen niedrig um den amximalen Strom zu nutzen?

3. Kann man dafür nich eine Standart-LED nehmen und diese über einen 500 Ohm widerstand mit 20mA versorgen - bei niedrigeren Spannungen leuchtet diese doch auch!

4. Dafür kann man doch einfach eine LED umgekehrt wie 3. benutzen!

Hoffe das hilft...

MFG erik

[Besserwessi]

Bei einer LED für den Fall der Falschpolung muß man beachten, dass die zulässige Sperrspannung bei LEDs in der Regel nur 5 V ist.

Der 10 µF Elko ist keine Problem, weder beim LF33 noch beim LM7800

[Comanche]

Hallo,

danke für eure Antworten. Sollte der Elko denn dann 10µF haben oder sollte ich ihn lieber noch auf 100µF aufstocken? Oder sollte ich mir da keine Gedanken drüber machen und lieber auf späteren Platinen (µController usw.) an den Eingang jeweils nochmal einen extra Elko hängen?

Was die LEDs angeht, meine überstehen eine maximale Sperrspannung von 5V sowie einen Sperrstrom von 10mA. Das im Falle der LEDs für die Betriebsanzeige ja ohnehin irrelevant da vorher die 1N4004 sperren. Interessant wird es bei der LED die mir den Verpolungsschutz anzeigen soll. Kann ich hier nicht einfach eine 1N4004 in Reihe schalten?

Also quasi:
Gnd--500Ohm----|>(LED)|----|>|--Vin

Oder gibt es andere, sinnvollere Lösungen? Denn immerhin kriege ich hier ja erst etwas angezeigt wenn die Spannung mindestens -4.1V ist (1N4004 = 1.1V, LED ~ 2V, R für min. 2mA = 1V).

[Vitis]

DU kannst Dir mindestens 2 Dioden und 1 Elko schenken denk ich.
3-mal brauchste die Verpolungsschutzdiode normalerweise nicht,
eine sollte den Strom schon ab können.
Der Vorwiderstand der LED am 5V und am 3V3 ist gleich (je 240R), soll das so? Oder den am 3V3 nicht doch kleiner machen?

Ich für meinen Teil bin dazu übergegangen meine Schaltungen eingangsseitig gleich nen Brückengleichrichter mit Glättung zu verpassen, macht die Auswahl des Netzteiles einfacher, einfach das was gerade da ist AD, DC, egal und Verpolung gibts auch nicht mehr.

[Comanche]

Hallo,

wegen der Dioden war ich mir unsicher, meine Überlegung war eigentlich nur die, dass wenn z.B. in einem der Kreise ein Fehler auftritt wodurch eine Spannung zurückgespeist wird diese im entsprechenden Kreis geblockt wird und somit die übrigen nicht beeinflusst. Mit dem Vorwiderstand hast du Recht, ich habe nur den für 5V berechnet und dann dupliziert, müsste korrekterweise 100 Ohm sein. 240 machen zwar auch nichts, aber dann fließt nur halb soviel Strom wie beim 5er, sähe dann etwas doof aus ;)

[s.o.]

Was noch eine Überlegung wert wäre: Den LM7805 durch dem LF50 zu ersetzen. Beide Spannungsregler sind übringens doch schon antiker. Schau dich mal nach aktuellen Spannungsreglern um, da hat sich einiges in Sachen genauigkeit getan.

Über was du auch noch nachdenken könntest: Einen Kurzschlusswarner, der Pipst wenn du einen gewissen Strom überschreitest. Das kann man zum Beispiel mit einem OPV machen.

D4, D5 würde ich mir schenken. Dann kannst du noch C1 und C5 kombinieren. Sonst würde ich sagen passt die Sache.

[021aet04]

Ich weiß nicht, welche Spannungsversorgung du hast, ich würde aber einen Brückengleichrichter nehmen, dann ist es egal wie du es anschließt. Dafür nimmst du einen großen oder mehrere Elkos paralell. Wenn du eine Anzeige für die Versorgungsspannung haben willst könntest du eine Z-Diode verwenden.


+U
|
R
|
|--------
| |
Z R
| |
| L
| |
GND GND

+U -> Versorgungsspannung
R -> Widerstand
Z -> Z-Diode
L -> Led

Ich habe diese Schaltung benötigt, da ich einen Optokoppler an 5V bis 30V anschließen wollte (6V PB Akku bis 24V PB Akku). Wenn der Spannungsbereich kleiner ist kannst du die Led direkt über einen Widerstand anschließen. Max. Eingangsspannung mit dem Strom den du möchtest (max. Strom der Led beachten) => Widerstand ausrechnen. Den nimmst du.

MfG Hannes

[Comanche]

Hallo,

ich habe eben grad erst angefangen mal Schaltungen zu basteln (bewusst "basteln", "entwickeln" bin ich noch von entfernt), und da habe ich eben darauf zurückgegriffen, wozu es schon viele Howtos usw. gibt und das ist eben der 7805. Der LF33CV ist eher zufällig dazu gekommen. Ich hätte auch gerne Step-down Wandler verwendet, aber irgendwie ist bei Reichelt ja Ebbe, was Speicherdrosseln angeht, also werde ich sowas erst in Angriff nehmen, wenn ich mal einen guten Shop für Induktivitäten gefunden habe. Der Kurzschlusswarner ist eine gute Idee, mal sehen ob ich noch irgendwie einen Piezo finde.

Wenn ich C1 und C5 kombiniere (=1000µF?) wie schließe ich ihn dann denn an? Einfach zwischen Vin und GND? Oder knallt es dann wegen des durchgeschleiften Ausgangs?

Ansonsten habe ich mich jetzt entschlossen noch einen Brückengleichrichter einzusetzen, ich denke, allein kostenmäßig komme ich damit schon günstiger weg. Vom Schaltungsaufwand her mal ganz zu schweigen :D

Maximale Eingangsspannung sind an sich 12V geplant, mehr soll nicht ran.

Danke & Gruß,
Daniel

[021aet04]

Habe deinen Plan so geändert wie ich es machen würde. Statt C1 und C5 kannst du auch einen verwenden. Wenn 12V die max Eingangsspannung ist kannst du den Vorwiderstand für die Led mit 12V berechnen (achte dabei darauf ob 12VAC oder 12VDC). Habe den Brückengleichrichter nur symbolisch eingezeichnet.

MfG Hannes

[Comanche]

Hallo,

vielen Dank für deine Bemühung :) Den Brückengleichrichter habe ich bereits genauso drin, die Dioden sind ebenfalls schon raus. Ich weiß nur nicht, wie ich C1 und C5 zusammenfassen soll. Ich nehme mal an ich kann dann einfach einen mit 1000µF direkt hinter den Gleichrichter setzen, oder? Den Vorwiderstand für die Led hab ich schon berechnet, ich werde 430 Ohm nehmen dann funktioniert es im Bereich 3V <= Vin <= 12V ohne dass mir die Led wegbrutzelt.

[021aet04]

Welche Led hast du und welche Eingangsspannung AC oder DC? Den Kondensator kannst du direkt nach dem Gleichrichter geben. Je nach Höhe des Stromes könnte es nötig sein einen größeren Elko zu nehmen. In diesem Thread https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=477189 hat Besserwessi geschrieben


Der Wert von 1000 µF / A ist schon ziehmlich alt. Damals waren die Spannungen höher und Elkos teurer.
Heute paßt es bei 12 V besser mit etwa 2-4000 µF /A und mehr bei weniger Spannung, oder weniger bei mehr Spannung. Ein Wert für 5 V und 300 V paßt einfach nicht.

Die sinnvolle Elkogröße hängt halt auch von der Spannung ab. Bei Konstantem Wert Kapazität durch Strom kreigt man etwa konstante Rippelwerte. Sinnvoller wäre aber eher wenn die relative Höhe der Rippelspannung gleich bleibt. Entsprechen sollte die Elkogrößte etwa umgekehrt Proprortional zur Spannung sein.

MfG Hannes

[Comanche]

Hi,

ich hab low current LEDs in grün, die brauchen zwischen 1.9 und 2 V und können 2 bis 25mA ab.Ich hab jetzt mit 1.95V gerechnet, da ergeben sich bei 430 Ohm etwa 2.4 bis 23mA.

Wegen des Kondensators, ich habe zur Zeit leider nur 1000µF hier, für den Anfang sollte das aber dicke reichen. Da ich die Schaltung ohnehin auf Lochraster aufbaue muss ich mir da wohl vom Layout her keine großen Gedanken machen. Zum einen kann ich den Kondensator ja nachträglich noch austauschen und zum anderen kann ich noch Platz für einen weiteren (größeren) Elko vorsehen. Oder ich bastel einfach von vornherein zwei 1000er parallel :)

[s.o.]

Zu deiner Frage Comance wegen der Kapazität: (Das ist das erste mal dass ich mein Uniwissen anwenden kann, juhu^^)

Q(Ladung)=C(CAP)*U(Spannugn)
I=Q/t=(C*U)/t
Jetzt lösen wir die Formel nach t auf:
t=(C*U)/I
Ich nehme mal 10^-3 F, 1 Ampere und 8 Volt an: Dann macht das: 8*10^-3 sec bis dein Elko bei 1 Ampere konstantstrom leergelutscht (0V) ist. Da ich annehme dass du das ganze mit Netzspannung betreibst, musst du mindestens 0.02 =20*10^-3 sec. überbrücken.
Fazit: Elkos zu klein!
Wie groß müssen die Dann sein: Angenommen, du hast als Versorgungsspannung 10 Volt, (dann werden die Cs nicht ganz so groß!), hast du ein gesundes dU (deltaU) von 3.5 Volt) Dazu lösen wir die obige formel nach C auf:
und erhalten: (t*I)/U
Als t wählen wir 1/50 sec, als 1 Ampere, als U=3.5 Volt.
Daraus folgt, dass dein Kondensator, mindestens 5,7mF sein muss!
Alternative: U erhöhen, dadurch hast du aber auch wesentlich mehr Verlustleistung an den Reglern.

Edit: Ich hatte vergessen, dass du aus 50Hz sinus, ja durch den Brückgleichrichter 100Hz machst. D.h. Du kannst deine Kondensatoren halb so groß wählen, wie oben berechnet. Ich bin jetzt zu faul, oben meine Rechnung zu ändern.

Nachtrag der zweite: Du solltest über Low-ESR-Elkos nachdenken...

[Comanche]

Hallo,

danke für deinen Beitrag :) Vielleicht sollte ich noch dazu sagen, dass ich nicht vohabe die Schaltung an Wechselspannung oder gar Netzspannung o.ä. zu betreiben, sie soll lediglich mit einem DC-Steckernetzteil betrieben werden, wichtig ist mir an dem Punkt lediglich a) dass das Ganze stabilisiert wird und b) bis 12V Vin funktioniert ;) Der Brückengleichrichter soll nur als Verpolungsschutz dienen.

Gruß,
Daniel

[s.o.]

Schlies mal dein DC-Netzteil bei 1 Ampere load an @ 12 Volt und miss mit dem Oszi mal den Ripple. Dann kann man deinen benötigten C bestimmen.
Ist das Netzteil ein Schaltnetzteil?

[Comanche]

*räusper* :D

Wie gesagt, ich fange grad erst mit sowas an, ich besitze weder einen Oszillator noch sonst irgendwelche Hightech-Geräte mit Ausnahme eines Multimeters ;) Es geht mir hier auch nicht darum das Ganze optimal auf einen bestimmten Anwendungszweck auszulegen, es ging ja lediglich darum festzustellen, ob das Layout so in Ordnung ist, was es ja, bis auf ein paar Feinheiten zu sein scheint.

Mein aktuelles Netzteil ist so eine unstabilisierte Wandwarze, das ist auch der Grund, warum ich mir diese Schaltung bauen wollte. Allerdings habe ich nun bei Pollin bereits ein Schaltnetzteil bis 12V/3A bzw. 15V/2.4A bestellt. Dennoch möchte ich mir gerne eine solche Schaltung aufbauen einfach um zu lernen. Irgendwo muss ich ja halt mal anfangen.

[Comanche]

Ich schreib nochmal da mir grad noch eine Frage in den Sinn gekommen ist:

Wenn ich den Eingangs-Elko so positioniere wie es vorgeschlagen wurde dann wirkt er ja auch auf den durchgeschleiften Ausgang. Das muss allerdings nicht unbedingt sein, da es mir in dem Fall nur darum geht einen einheitlichen Connector zu haben an dem ich die Netzteilspannung abgreifen kann (z.B. für andere Erweiterungen die keine stabilisierte Spannung brauchen). Wie sollte ich das hier gescheiterweise machen? Diode vor den Elko und dann vor der Diode die Spannung für den durchgeschleiften Ausgang abgreifen (siehe Anhang)?

[021aet04]

So kannst du es machen. Achte nur darauf, dass die Diode einen Mindestnennstrom von 2A (Summe Strom von 7805 und LF33CV), besser mehr, hat.

MfG Hannes

[Comanche]

Hallo,

danke für deine Antwort :) Leider hatte ich nur noch normale 1N4004 hier rumfliegen. Sobald ich wieder eine Bestellung anstoßen muss werde ich mir dann passende besorgen und einlöten.
Die Schaltung funktioniert auf jeden Fall so wunderbar, 3.3V liefert laut Multimeter 3.28V und 5V liefert 5.05V, ich denke, das sind ganz gute Werte.