O-Ring Spannungsversorgung

[demmy]

Hi zusammen, Hi Klebwax,

den von dir vorgeschlagenen Schaltregler von Recom kenne ich und den hatte ich auch zum testen schon in meiner Schaltung verbaut.
Mit diesem Regler habe ich das Problem gehabt, dass die Ausgangsspannung immer mal wieder kurz zusammengebrochen ist. Also auf dem Oszi waren ganz kurze Peaks nach unten zu sehen,
die dazu geführt haben, das der µC immer mal wieder neu gestartet hat.
Ich denke mal dies hängt damit zusammen das meine Eingangsspannung aufgrund der Dioden bei ca. 4,7V gelegen hat (gemessen mit Oszi) und das im Grenzbereich des Schaltreglers war.
Der Schaltregler braucht laut Datenblatt mindestens 4,75V, ich denke mal dann arbeitet er richtig?

Anders kann ich es mir nicht erklären?

Der MIC5239 ist zwar ein LDO Regler, kann aber laut Datenblatt von 4,3V bis 30V betrieben werden mit max. 500mA.
Meine Schaltung zieht aktuell weniger als 200mA.
Normal dürfte der Regler so doch nicht überlastet werden? Und selbst bei 500mA sollte er auch nicht sonderlich warm werden oder?

[Klebwax]

Hi zusammen, Hi Klebwax,

den von dir vorgeschlagenen Schaltregler von Recom kenne ich und den hatte ich auch zum testen schon in meiner Schaltung verbaut.
Mit diesem Regler habe ich das Problem gehabt, dass die Ausgangsspannung immer mal wieder kurz zusammengebrochen ist. Also auf dem Oszi waren ganz kurze Peaks nach unten zu sehen,
die dazu geführt haben, das der µC immer mal wieder neu gestartet hat.
Ich denke mal dies hängt damit zusammen das meine Eingangsspannung aufgrund der Dioden bei ca. 4,7V gelegen hat (gemessen mit Oszi) und das im Grenzbereich des Schaltreglers war.

Das glaube ich nicht. Die negativen Peaks deuten auf ein Problem in deiner Schaltung hin. Die braucht kurzzeitig mehr Strom als deine Stromversorgung schnell genug liefern kann. Wobei Stromversorgung das ganze System bedeuted Regler, Layout, Abblockkondensatoren etc.

Es lässt sich aber leicht überprüfen, leg mal 5V mit dem Labornetzteil an. Wenn es an den 4,7V liegt, müssen die Peaks verschwunden sein. Du solltest aber nach dem wirklichen Problem suchen und es richtig beseitigen. Selbst wenn mit einem anderen Regler der µC nicht mehr resettet, fällt dir das später auf die Füße.

Der Schaltregler braucht laut Datenblatt mindestens 4,75V, ich denke mal dann arbeitet er richtig?

Anders kann ich es mir nicht erklären?

Ich schon, s.o. Es ist nicht gesagt, was passiert wenn die Eingangsspannung etwas zu niedrig ist. Am wahrscheinlichsten ist, daß er bei voller Last die Ausgangsspannung, die 3,3V, nicht ganz erreicht. Da du nur 200mA mittleren Strom benötigst, würdest du das nicht bemerken.

Der MIC5239 ist zwar ein LDO Regler, kann aber laut Datenblatt von 4,3V bis 30V betrieben werden mit max. 500mA.
Meine Schaltung zieht aktuell weniger als 200mA.
Normal dürfte der Regler so doch nicht überlastet werden? Und selbst bei 500mA sollte er auch nicht sonderlich warm werden oder?

Ich hab das schon mal vorgerechnet, aber hier noch mal: es fließen 200mA, sowohl durch die Schaltung als auch durch den Regler. an der Schaltung bleiben 3,3V * 0,2A = 0,66W liegen. Am Regler sinds (24V - 3,3V) * 0,2A = 4,14W, bei 500mA sogar über 10W. Im MSOP Gehäuse hat der Regler einen Wärmewiderstand von 80°/W, das macht bei 4,14W rund 330° über Umgebungstemperatur.

Soll sich der Regler nur um 30° erwärmen brauchst du eine Kühlung (gerechnet vom Chip bis zur Außenluft) mit 30°/4,14W also rund 7°/W. Das ist bei diesen kleinen SMD Gehäusen eigentlich nicht zu erreichen. Also: entweder geringe Eingangsspannung oder geringer Ausgangsstrom.

MfG Klebwax

[demmy]

Hi,

ich glaube ich hab meinen Fehler mit dem Schaltregler von Recom gefunden der Typ den ich verwendet habe ist ein R78E3.3-05 anstelle des R783.3-05 das ist offenbar im Eingangsspannungsbereich ein erheblicher unterschied.
Der R78E3.3-05 hat einen Eingangsspannungsbereich von 6V-28V und der R783.3-05 hat einen Eingangsspannungsbereich von 4,7V-32V !!!

Mit den 5V USB wäre ich ja eh schon unter den 6V des R78E3.3-05. D.h. bei 5V hat es gerade noch so funktionier. Sobald aber die Schaltung ein klein wenig mehr Strom gezogen hat und die Spannung evtl. minimal eingebrochen ist, schaltet der Schaltregler komplett ab und gibt keine Spannung mehr raus! Bzw. wenn ich am Labornetzteil eine Spannung von 4,8V einstelle und anlege, dann schaltet der Recom gar nicht erst durch. Ausgang bleibt bei 0V!

Ich denke ich besorge jetzt mal den passenden Regler und versuche das ganze nochmal.
Was so ein kleiner Buchstabe ausmacht, wenn man nicht richtig liest!

[Klebwax]

Ich denke ich besorge jetzt mal den passenden Regler und versuche das ganze nochmal.

Von Messen hälst du wohl nichts? Pack das ganze ans Labornetzteil und schau dir die Peaks auf dem Scope an. Dann erhöhe die Spannung und verfiziere bei welcher Spannung die Peaks aufhören. Dann weisst du, daß es an der Eingangsspannung liegt. Geht doch viel schneller (und ist auch billiger) als einen neuen Regler zu besorgen.

MfG Klebwax

[demmy]

Hallo zusammen,

genau das habe ich ja gemacht.

Also wenn ich 5V per USB an die Platine lege und messe, dann kommen da noch ca. 4,9V an. Die 0,1V scheinen schon an den Steckern bzw. der Leitung abzufallen. An der or-ing Diode fallen nochmal ca. 0,3V ab. Das macht dann am Schaltregler noch 4,6 V. In dieser Situation arbeitet er nicht richtig.
Lege ich die 5V direkt an den Schaltregler an, arbeitet er sauber.
Bei einer Spannung von 4,7V am Regler macht er auch noch Probleme.
Erhöhe ich die Spannung am Schaltregler auf 4,8V - 4,9V dann funktionier er.

Das scheint sich in etwa mit den Angaben im Datenblatt zu decken.

Jetzt habe ich nur das Problem, dass ich eine andere Lösung brauche. Dieser Typ scheint für meinen Anwendungsfall nicht die optimalste Lösung zu sein.
Entweder kann ich den Spannungsfall an der or-ing Diode weiter reduzieren oder ich brauche einen anderen Typ Regler.

Ich bin für alle Vorschläge offen.

[PICture]

Vielleicht hast du meinen Vorschlag (#13 ) übersehen. Bei dem Verpolungsschutz ist die Differenz zwischen Ein- (Ui) und Ausgangspannung (Uo) auf gesättigtem Transistor T bei optimal angepasstem R im mV Bereich.

[Klebwax]

Gehen wir das Problem noch mal ganz von vorne an:

Mit diesem Regler habe ich das Problem gehabt, dass die Ausgangsspannung immer mal wieder kurz zusammengebrochen ist. Also auf dem Oszi waren ganz kurze Peaks nach unten zu sehen,
die dazu geführt haben, das der µC immer mal wieder neu gestartet hat.

Deine Problemanalyse ergibt: es liegt am Regler

Also wenn ich 5V per USB an die Platine lege und messe, dann kommen da noch ca. 4,9V an. Die 0,1V scheinen schon an den Steckern bzw. der Leitung abzufallen. An der or-ing Diode fallen nochmal ca. 0,3V ab. Das macht dann am Schaltregler noch 4,6 V. In dieser Situation arbeitet er nicht richtig.
Lege ich die 5V direkt an den Schaltregler an, arbeitet er sauber.
Bei einer Spannung von 4,7V am Regler macht er auch noch Probleme.
Erhöhe ich die Spannung am Schaltregler auf 4,8V - 4,9V dann funktionier er.

Das belegst du aber nicht. Bei 4,7V gibt es die Peaks auf der Versorgung, bei 5V geht die Schaltung. Wo sind die Peaks geblieben? Sind sie bei 5V weg? Oder sind sie nur etwas kleiner und die Schaltung funktioniert so gerade noch?

Spannungseinbrüche in der Versorgung deuten auf ein Problem in deiner Schaltung hin, sie sollten nicht vorkommen. Digitalschaltungen funktionieren in einem verhältnismäßig großen Spannungsbereich. Wenn es da irgendwo auf 100mV ankommt, stimmt etwas grundsätzlich nicht.

Was verursacht die Peaks? Ist da ein Bug in der Schaltung oder der Software, der sie verursacht? Schalten irgendwelche Lasten zu ungünstigen Zeiten? Fehlen Abblockkondensatoren an wichtigen Stellen? Ist das Layout der Stromversorgungsleitungen suboptimal?

Bevor ich jetzt weiter am Regler rumopereriere würd ich erstmal all diese Fragen klären, die Ursache der Peaks finden und sie beseitigen (aber das schrieb ich schon mal). Das mit dem Regler ist für mich das Kurieren am Sympton, und das wirkliche Problem wird dir später auf die Füsse fallen. Da altert ein Kondensator, korrodiert ein Stecker und der µC resettet wieder.

MfG Klebwax

[demmy]

Hi PICture,

vielen Dank für deinen Beitrag, bei meinem Problem geht es aber weniger um Verpolungsschutz als eher das Problem das beide Spannungsquellen gleichzeitig angeschlossen sein können.

@Klebwax, ich muss dir grundsätzlich recht geben.

Ich habe den Fehler auch gefunden. Nachdem ich deinen letzten Post gelesen habe sind mir beim durchschauen der Schaltung zwei Dinge aufgefallen. Zum einen habe ich das Problem mit dem Resetten und dem komischen Verhalten der Schaltung nicht wenn ich diese über den Programmer mit Spannung versorge. Dann arbeitet alles richtig und ohne Probleme.
Diese Tatsache hat mich zum andern veranlasst nochmal ganz exakt den Strombedarf der Platine zu ermitteln. Dieser liegt bei 39mA. Und soweit ich das Messen konnte, steigt er auch nicht kurz mal sprunghaft an.
Aber die Tatsache das es über den Programmer problemlos funktioniert und auch funktioniert wenn ich eine externe Spannung (also nicht über USB) anlege, hat mich etwas stutzig gemacht.

Ich habe dann den Fokus meiner Suche mal auf den USB UART IC (CP2102) gelegt. Das ist das einzige Bauteil, welches rein über die USB-Spannung versorgt wird und nur dann, wenn USB eingesteckt ist.
Dummerweise habe ich den DTR-Pin des CP2102 über einen Kondensator an den Resetpin des µC gehängt, da ich einen Bootloader verwenden möchte. Was ja erst mal kein Problem ist denke ich.
Nur dummerweise habe ich wohl nicht bedacht das der µC mit 3,3V und der CP2102 mit 5V arbeiten.
Hier scheint wohl genau mein Problem zu liegen. Ich habe den Kondensator entfernt und jetzt funktioniert die Spannungsversorgung! Keine Peaks mehr und kein unkontrolliertes Resetten des µC.



Jetzt ist nur die Frage, kann ich den DTR Pin auch über eine Diode entkoppeln um Ihn verwenden zu können?
Oder habe ich mal wieder einen Denkfehler?

Viele Grüße