Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannungswandler gesucht (26-28V auf 4,2 V)


von Frederik H. (freetz)


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Hallo zusammen,

ich habe einen Rasenmähroboter, für den ich eine WLAN-Steuerung gebaut 
habe (https://github.com/fredlcore/robotan), die über eine stromführende 
Leitung der seriellen Schnittstelle des Mainboards mit 5V versorgt wird.
Das klappt auch sehr gut, allerdings möchte ich nun noch ein GSM-Modul 
anbinden, was mit 4,2V versorgt werden muss und gleichzeitig bis über 2A 
Strom ziehen kann.

Da die serielle Schnittstelle das nicht mehr hergibt, möchte ich direkt 
an die Akkus gehen, die bis zu 28V Spannung und ausreichend Strom 
liefern. Um das GSM-Modul darüber mit Strom zu versorgen, brauche ich 
einen Spannungswandler und habe folgende Variante ausprobiert:
https://www.ebay.de/itm/LM2596S-Step-Down-Modul-Voltmeter/163181436334?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&_trksid=p2060353.m2749.l2649

Dieses Step-Down-Modul lief auch etwa 10 Minuten, wurde aber sehr heiß, 
dann begann die auf dem Modul angezeigte Spannung ziemlich zu schwanken 
und dann war's das.

Kann mir jemand sagen, ob meine Herangehensweise mittels 
Step-Down-Konverter grundsätzlich möglich ist, oder bin ich da auf dem 
Holzweg und sollte es anderweitig probieren?

Freue mich über jeden Tipp und Danke schon mal im Voraus,

F.

von georg (Gast)


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Zitat aus der Beschreibung:
"Um das Modul vor Schäden zu schützen, ist es empfehlenswert das Modul 
bei Spannungen über 12V und Strömen über 1A zusätzlich zu kühlen"

Eine Kühlmöglichkeit ist aber garnicht vorgesehen, das Modul kann also 
die angegebene Leistung nicht, das ist schon nahe am Betrug, aber 
üblich.

Natürlich ist ein Step-Down-Konverter die richtige Lösung, er muss nur 
für die benötigte Leistung ernsthaft ausgelegt sein. Rein theoretisch 
kann man auch funktionierende Chinaware bekommen, man weiss es nur nicht 
vorher.

Georg

von Andrew T. (marsufant)


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Hier z.B. findest eine tragfähige Lösung:

http://webench.ti.com/wb5/PQS.jsp

von Le Chuck (Gast)


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Der Ansatz mit DC/DC Wandler ist richtig.
Bei 2A und einer Spannungsdifferenz von bis zu 23,8V hättest du mit 
einer linearen Lösung satte 47,6 Watt los zu werden. Also die Leistung 
von nem ordentlichen Lötkolben.


Zu deinem Modul -
Bei dem Spannungsgap und dem Strom, bräuchte der LM2596 einen 
Kühlkörper.

Bei dem Layout kann es sicher nicht 2A bei 28Vin und 4,2Vout.
Die Spannungsschwankungen, die du siehst sind sicher thermische 
Sicherheitsfeatures vom LM.

Steht auch im Datenblatt, dass bei der SMD Variante die Kupferplane als 
Kühlkörper gedacht ist. Die teilt er sich aber noch mit der Induktivität 
und der Diode. Auf dem kleinen Modul ist also nicht viel mit Kühlung.
Die vielen kleinen Löcher auf der Rückseite sind die thermische 
Anbindung vom LM-Gehäuse an das Kupfer. Du könntest versuchen, den 
Lötstop teilweise zu entfernen und einen Kühlkörper auf zu löten.

von Frederik H. (freetz)


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Vielen Dank für Eure schnellen Rückmeldungen, das ist sehr hilfreich!
Das mit der Leistungsabfuhr ist natürlich richtig, da hätte ich mal auch 
selber drauf kommen können ;). Die Frage ist nur, wie man so etwas dann 
am sinnvollsten passiv kühlt, da der Raum in dem (Plastik-)Gehäuse des 
Roboters auch eher begrenzt ist.

Ich vermute, es wird auch nicht viel ändern, wenn ich statt bei E-Bay 
diesen Konverter bei Reichelt besorge, der laut Datenblatt bis zu 4A 
verträgt und keinen Hinweis auf Kühlung ab einer bestimmten 
Eingangsspannung beinheltet:
https://www.reichelt.de/entwicklerboards-spannungsregler-dc-dc-wandler-debo-dcdc-20w-p233018.html?

Ich selber würde das mit dem Kühlkörper auflöten zwar hinkriegen, aber 
die Zielgruppe, die dieses Projekt einsetzen will, gehört bisher eher 
nicht zu den begabten Bastlern...

Vielen Dank nochmal,

F.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Das Datenblatt verspricht sogar 5A max, aber ohne jede Angabe zu 
Randbedingung, wie z.B. Kühlung mittels Druckluft, Helium, Ölbad mit 
bewegung. Baue Dir so ein Teil doch selbst in ausgewachsener Größe.

MfG

von Frederik H. (freetz)


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Ja, das hatte mich auch (gerade bei Reichelt) etwas gewundert. Abgesehen 
davon, dass es mit dem Selberbauen auch bei mir hapern würde, würde eine 
"angemessene" Größe vermutlich nicht mit den relativ beengten 
Räumlichkeiten im Roboter-Chassis kollidieren. Ich frage mich 
allerdings, wie es im Inneren des Roboters selber gemacht wird, da dort 
ja auch die 28V auf 5V heruntergedrosselt werden und dort zumindest 
augenscheinlich auch kein Heliumölbad zur Verfügung steht ;)...

von Wolfgang (Gast)


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Frederik H. schrieb:
> Ich frage mich
> allerdings, wie es im Inneren des Roboters selber gemacht wird, da dort
> ja auch die 28V auf 5V heruntergedrosselt werden und dort zumindest
> augenscheinlich auch kein Heliumölbad zur Verfügung steht ;)...

Da steckt wohl der Unterschied zwischen einigen hundert Milliampere und 
2 Ampere dahinter ;-)

von Frederik H. (freetz)


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Hmm, aber es gibt für ein höheres Robotermodell auch ein GSM/GPS-Addon, 
das dann ja vermutlich ähnlich viel Strom ziehen würde, wie das SIM800L 
Board, das ich verwende. Da müsste man das gleiche Problem doch auch 
irgendwie lösen.
Oder meint Ihr, dass es bei den gegebenen Parametern (vergleichsweise 
hoher Spannungsunterschied, hoher Stromverbrauch und beengter Platz) 
eigentlich keine Lösung für den Dauerbetrieb geeignet wäre?

Danke auf jeden Fall für den Input, ich lerne bei jedem dieser Projekte 
immer noch eine Menge dazu...

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