Spannungsabfall am Ausgang

[Jay M. (blubb33)]

Hier meine erste vollständig aufgebaute Schaltung, die ich (endlich) 
einsetzen konnte. Leider ergeben sich zwei Probleme.
Wahrscheinlich ist es ein gewöhnliches elektrotechnisches Problem, aber 
ich weiß nicht wie ich an die Sache rangehen soll.

Ich nutze die Schaltung um über den ULN28003a ein Relais zu schalten - 
damit wird eine Leuchte eingeschaltet. Über den Ausgang (0-10V) wird die 
Dimmfunktion des EVG der Leuchte gesteuert, d.h. die 0-10V bestimmen die 
Helligkeit der Leuchte. Jetzt dimme ich per Software von 0 auf 100% 
(0-3,3V am PCF8591 -> 3-fach verstärkt über dem Op). Bis hierhin 
funktioniert alles sehr gut, aber...

1) Nach unbestimmter Zeit fällt die Spannung am Ausgang ab, d.h. das 
Licht wird wieder maximal gedimmt. Das passiert mal nach wenigen Minuten 
und mal erst nach 30 Minuten. Zumindest kann die Spannung nicht gehalten 
werden. Ich verstehe aber nicht wieso. Zudem bleibt es dann so. Es 
schwankt also nicht in dem Sinne.
Das ist mein Hauptproblem.

2) Nebenbei ist mir noch aufgefallen, dass beim Einschalten der Ausgang 
einen hohen Wert hat (teils sogar über 10V), welcher dann über ca. eine 
Minute abfällt. Wenn ich per Software am PCF einen Wert zuweise, so 
geschieht dies umgehend. Das Verhalten verstehe ich nicht.
Die 5V und auch die 3,3V liegen sofort beim Einschalten an. Wieso muss 
die Spannung am Ausgang zunächst maximal sein, um dann erst abzufallen? 
Und was kann ich dagegen tun? Eigentlich sollen nie mehr als 10V 
ausgegeben werden...

[Tom K. (ez81)]

> 1) Nach unbestimmter Zeit fällt die Spannung am Ausgang ab,
Allgemein fehlen mir in deiner Schaltung viele Abblock-Cs (z.B. am 
LM1117 und PCF8591). Seltsames Verhalten würde ich zuerst mal darauf 
schieben.

Im Schaltplan fehlt eine Verbindung von -V input und -V Output des 
DC-DC-Wandlers. Auch der Augangskondensator Co fehlt.


Jay Myon schrieb:
> 2) Nebenbei ist mir noch aufgefallen, dass beim Einschalten der Ausgang
> einen hohen Wert hat (teils sogar über 10V), welcher dann über ca. eine
> Minute abfällt.

NXP schrieb in PCF8591-Datenblatt:
>After a Power-On Reset (POR) condition, all bits of the control register
>are reset to logic 0. The D/A converter and the oscillator are disabled
>for power saving. The analog output is switched to a high-impedance state.

D.h., der Opamp-Eingang hängt in der Luft und macht je nach Temperatur, 
Luftfeuchtigkeit und Dreck auf der Platine irgendwas. Lösung: ein 
Widerstand (100k oder so) zwischen Aout und Masse. Sollte R1 das 
vielleicht ursprünglich werden?

[Gerhard (Gast)]

Pin7 des DC/DC-Wandlers muss mit GND verbunden werden!

[Jay M. (blubb33)]

Danke für die Hinweise. Ich dachte, dass die Abblockkondensatoren für 
Schwankungen stabilisieren, deshalb habe ich keinen Zusammenhang gesehen 
und für meine erste praktische Testschaltung darauf verzichtet.

Fehlen noch welche?

Kann mir jemand vielleicht noch etwas erklären, wann ich Elkos einsetzen 
muss? Derzeit habe ich ja nur einen beim DC/DC-Eingang. Reicht das?

[Tom K. (ez81)]

Wenn Schaltungen ohne Abblockkondensatoren vernünftig funktionieren 
würden, würde die Industrie selbige weglassen.

TI schrieb im LM1117-Datenblatt:
>A minimum of 10μF tantalum capacitor is required at
>the output to improve the transient response and
>stability.
>[...]
>The output capacitor is critical in maintaining regulator stability,
>and must meet the required conditions for both minimum amount of
>capacitance and ESR (Equivalent Series Resistance). The minimum output
>capacitance required by the LM1117-N is 10μF, if a tantalum capacitor
>is used. Any increase of the output capacitance will merely improve the
>loop stability and transient response. The ESR of the output capacitor
>should range between 0.3Ω - 22Ω. In the case of the adjustable regulator,
>when the CADJ is used, a larger output capacitance (22μf tantalum) is
>required.


Jemand mit miesen Englischkenntnissen schrieb im SIM1-...-Datenblatt:
> Max. capacitive load: 220 μF
> ...
> For reduce converter's ripple and noise, it is recommended to
> add a 4.7µF~100µF capacitor in output end

[Jay M. (blubb33)]

Also mit Abblockkondensatoren (100n) läuft es jetzt etwa 30 Minuten. 
Danach fällt die Spannung am Ausgang wieder ab.

Bzgl. des SIM0512 werde ich einen 100µF einsetzen

Für den LM1117 wird ein Tantalum Kondensator empfohlen. Geht auch ein 
"gewöhnlicher" Elko? Hätte welche mit 10µF und 22µF da.

[Jay M. (blubb33)]

Ich würde es jetzt so machen (siehe Schaubild). Insgesamt sind wären 
jetzt vier Elkos verbaut - je zwei an dem SIM (je 100µF) und dem LM1117 
(je 10µF).
Macht in dem Zusammenhang der Kerko C4 überhaupt Sinn?

Der Widerstand R6 hat das Problem mit dem Einschalten (Punkt 2) gelöst. 
Vielen Dank hierfür.
Leider läuft die Schaltung aber immer noch nicht über längere Zeit 
stabil (bislang <= 30Min).