Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Suche Hilfe bei Netzteilentwurf


von Daniel B. (samda)


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Hallo allerseits,

ich benötige etwas Hilfe dabei ein Netzteil für meine Basteleien zu 
entwerfen. Das Netzteil soll aus folgenden Baugruppen bestehen.

- AC(230V)/DC(12V) Wandler
- DC(12V)/DC(5V) Wandler
- Versorgung über USB(5V) wenn 12V (netz) fehlt
- Versorgung über Lipo-Akku wenn 5V (USB oder Netz) fehlt
- Laden von Lipo-Akku wenn 5V (USB oder Netz) vorhanden
- DC(5V)/DC(3,3V) Wandler

Da ich noch nicht abschätzen kann welche Last am 12V, 5V und 3,3V 
Anschluss hängen wird, nun von mir die Frage was ist hier gängig?
Ich würde jetzt einfach mal ins blaue raten und sagen 12V/10A, 5V/2A und 
3,3V/1A.

Für den AC/DC Wandler von 230V auf 12V hatte ich an einen Trafo gedacht, 
gibt es dafür alternativen? Lohnt es sich den AC/DC Wandler selbst auf 
zu bauen und qualitative Teile zu verwenden oder ist man mit einem 
Gekauften besser dran? z. b. "Mean Well LPV-150-12".

Für den DC/DC von 12V auf 5V frage ich mich ob ich einen Abwärtswandler 
oder doch einen linearen Spannungsregler verwenden soll. Welcher ist 
denn Langlebiger und unempfindlicher gegen plötzliche Lastwechsel?

Wegen umschalten zwischen USB und Netzversorgung. Ich habe hierfür zwei 
Schaltungen gefunden. Die eine mit Transistor und die andere mit Mosfet. 
Ich würde bei fehlen der Netzversorgung über die 5V von USB arbeiten und 
bei Netzversorgung die plus Ader vom USB unterbrechen. Damit es beim 
umschalten keine Unterbrechung gibt denke ich an einen Elko als Puffer.

Wer sich jetzt fragt wie was mit den 12V passiert wenn nur noch USB dran 
steckt, na nichts. Einen Aufwärtswandler von 5V auf 12V plane ich nicht 
ein. Es geht mir beim USB nur darum Schaltungen ohne Netzteil 
Programmieren zu können.

Versorgen mit Lipo und laden von Lipo, dafür ist vermutlich ein 
entsprechender IC am besten. Kann mir jemand einen aus Erfahrung 
empfehlen?
Als Akku habe ich derzeit einen 1 Zellen Lipo mit 3,6V und 2000mA im 
Kopf.

Für den DC/DC von 5V auf 3,3V gilt das selbe wie für den von 12V auf 5V, 
die selben fragen. Besser einen Abwärtswandler oder doch einen linearen 
Spannungsregler?

Bis antworten von euch dazu eintreffen wälze ich mal weiter die vielen 
Schaltpläne die so im Netz umher schwirren aber ich hätte schon lieber 
Empfehlungen und Tips von euch.

Schaltplan und evtl. Layout, wenn ich das Netzteil fertig habe, kann ich 
euch gerne zur Verfügung stellen.

Gruß,
samda

von MaWin (Gast)


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Man kann das alles aus Fertigmodulen  (aus China über eBay bzw. 
AliExpress) zusammenstecken.

Schaltnetzteil und einige Schaltregler, aus LiIo nach 5V brauchst du 
sowieso einen step up.

Linearregler höchstens für die 3.3V aus 5V bis 1A, aber auch dafür gibt 
es ein Fertigschaltreglermodul, das kann man gleich mitbestellen.

Umschalten ? Du musst den Akkubetrieb eh per Schalter einschalten, sonst 
ist der Akku auch bei Nichtgebrauch gleich leer. Da kann man 5V step up 
und 12V->5V/2A Wandler direkt mit den Ausgängen zusammenschalten, die 
meisten sind rückstromfest.
Und bei Netzbetrieb wird der Akku immer geladen.

von Plattenbau (Gast)


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Daniel B. schrieb:
> Da ich noch nicht abschätzen kann welche Last am 12V, 5V und 3,3V
> Anschluss hängen wird, nun von mir die Frage was ist hier gängig?
> Ich würde jetzt einfach mal ins blaue raten und sagen 12V/10A, 5V/2A und
> 3,3V/1A.

Das ist doch völlig "ins Blaue geraten"? So bringt das nichts, gängig
ist nahezu jede Leistungsklasse. Man sollte schon ungefähr wissen, was 
bzw. wie viel wo dran soll.

Welcher maximale (und nützlich wäre sogar, welcher minimale) Strom wann 
und wie lange dann gebraucht wird, oder wann weniger oder gar nicht - 
das zeitliche Lastprofil also. Beschreibst Du, was genau,
und was das tun soll, kann man dieses abschätzen.

Gnadenlose Überdimensionierung ist nämlich auch Käse, da der 
Wirkungsgrad vieler Schaltnetzteile (oder auch DC-DCs) bei sehr geringer 
Last weit abfallen kann.

Daniel B. schrieb:
> - Versorgung über USB(5V) wenn 12V (netz) fehlt

Erforderte 5V zu 12V Aufwärtswandler, und beachte, welchen USB-Anschluß
Du da genau hast. Die maximalen Ströme sind nämlich unterschiedlich.
(Außerdem wird ein wenig Trickserei erforderlich sein.)

> - Versorgung über Lipo-Akku wenn 5V (USB oder Netz) fehlt

Erforderte ähnliches, würde ich wenn, als 1 Wandler machen mit Eingangs-
Spannungsbereich bis z.B. 3V --- evtl. ganz auf die USB Speisung 
verzich-ten, vor allem, wenn Du viel Power bräuchtest, aber kein 
Power-USB.

Du mußt schon noch konkreter werden, sonst helfen Dir auch Deine 
Überlegungen nicht. Es zählt weniger, was Du glaubst, wie man könnte, 
als die konkreten Anforderungen.

MaWin schrieb:
> Umschalten ? Du musst den Akkubetrieb eh per Schalter einschalten, sonst
> ist der Akku auch bei Nichtgebrauch gleich leer. Da kann man 5V step up
> und 12V->5V/2A Wandler direkt mit den Ausgängen zusammenschalten, die
> meisten sind rückstromfest.
> Und bei Netzbetrieb wird der Akku immer geladen.

Recht gute Gedanken.

Denke bitte nach, was Du exakt(er) speisen können willst, und sags.

von Plattenbau (Gast)


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Plattenbau schrieb:
> aber kein Powered-USB hast.

So etwas gibt es sogar mit Spannungen bis 20V, wenn ich nicht irre.

von Daniel B. (samda)


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MaWin schrieb:
> Man kann das alles aus Fertigmodulen zusammenstecken.

Kannst du mir welche empfehlen die du evtl. schon selbst ausprobiert 
hast?

MaWin schrieb:
> Schaltnetzteil und einige Schaltregler, aus LiIo nach 5V brauchst du
> sowieso einen step up.

stimmt, denn Aufwärtswandler von 3,3V auf 5V hatte ich vergessen, sonst 
könnte ich mit dem Akku nur 3,3V Schaltungen versorgen.

Plattenbau schrieb:
> Beschreibst Du, was genau, und was das tun soll, kann man dieses abschätzen.

als "ein Netzteil für meine Basteleien", hatte ich es beschrieben.
Ich will damit genau so Schaltungen auf einem Steckbrett versorgen 
können wie auch kurzzeitig mal eine Schaltung über Akku unterwegs 
testen. na gut, nennen wir es ortsveränderliches Universalnetzteil. ;)

Plattenbau schrieb:
> Erforderte 5V zu 12V Aufwärtswandler

ä, nein? bitte zu ende lesen. 12V gibt's nur bei Netzversorgung.

Plattenbau schrieb:
> Erforderte ähnliches, würde ich wenn, als 1 Wandler machen mit Eingangs-
> Spannungsbereich bis z.B. 3V --- evtl. ganz auf die USB Speisung
> verzich-ten, vor allem, wenn Du viel Power bräuchtest, aber kein
> Power-USB.

ä, auch nein, bitte auch zu ende lesen. Ich möchte eine Schaltung die am 
Netzteil hängt über USB programmieren können auch wenn die 
Netzversorgung oder der Akku fehlt. d.h. ich kann auf USB Spannung nicht 
verzichten.

Plattenbau schrieb:
> Du mußt schon noch konkreter werden, sonst helfen Dir auch Deine
> Überlegungen nicht.

welche konkreten Anforderungen? Es ist kein Netzteil für eine speziellen 
zweck wie z. b. einen 3D-Drucker oder eine Hausautomation. Ich kann dir 
höchstens den Nutzen beschreiben den ich mir daraus erhoffe und weswegen 
ich den Aufwand betreibe etwas eigenes zu bauen.

Ich erhoffe mir damit gleichzeitig mehrere elektronische Komponenten 
versorgen zu können, für die unter umständen unterschiedliche Spannungen 
nötig sind. Primär wenn ich neue Komponenten ausprobiere.

Beispiel: Eine Schaltung die mit 3,3V Display und 5V Mikrocontroller 
einen 12V Lüfter steuert. Das alles als Testaufbau auf einem Steckbrett 
ohne erst mehrere Netzteile zu bemühen oder Spannungsregler auf das 
Brett zu stecken.

von MaWin (Gast)


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Daniel B. schrieb:
> Kannst du mir welche empfehlen die du evtl. schon selbst ausprobiert
> hast

Nein, aber allgemein gilt: Das Chinazeugs bringt oft nicht die Leistung 
mit der es beworben wird.

Wenigstens das Datenblatt des verwendeten IC sollte man lesen, mehr 
bringt das Modul sicher nicht.

Auch Adafruit ist nicht unbedingt seriös.

Es kann also sein, dass erst das dritte ausprobierte Modul wie gewünscht 
funktioniert.

Dafür sind sie spottbillig.

von Horst (Gast)


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Plattenbau schrieb:
> Die maximalen Ströme sind nämlich unterschiedlich.
> (Außerdem wird ein wenig Trickserei erforderlich sein.)

Selbst mit Trickserei bekommt man aus keiner USB-Buchse 133 Watt.
Die ganze 5Volt-Idee ist bei den Vorgaben unsinnig.
Die restlichen Vorstellungen sind so unausgegoren daß das nichts wird.

Fang damit an, sowas ohne 5Volt und Akkuversorgung zu bauen, nimm Dein 
LPB-150-1 und zwei Schaltreglermodule aus China. Dann kannst Du schonmal 
basteln während Du lernst, warum die 5V und der kleine Akku dumme Ideen 
sind.

Daniel B. schrieb:
> Als Akku habe ich derzeit einen 1 Zellen Lipo mit 3,6V und 2000mA im
> Kopf.
bei 12V 10A fliessen dann freundliche 40A und der Akku ist nach 3 
Minuten leer.

von Mathias H. (mathias)


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Du hattest schon etwas damit angefangen ...
Mach eine Tabelle aus der klar hervorgeht was Du an Spannung und Strom 
haben willst.
12V / 10A
 5V / ? Ampere
usw.
Dann z.B. bei Reichelt nach den Netzteilen suchen.
Denke mit einem ordentlichen Zusammenbau der Komponenten, auch VDE 
gerecht in ein schönes Gehäuse wirst du einiges zu tun haben.

von Daniel B. (samda)


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Horst schrieb:
> bei 12V 10A fliessen dann freundliche 40A und der Akku ist nach 3
> Minuten leer.

ä, nein. wie ich es auch schon Plattenbau geantwortet habe, bitte zu 
ende lesen.

"Wer sich jetzt fragt wie was mit den 12V passiert wenn nur noch USB 
dran
steckt, na nichts. Einen Aufwärtswandler von 5V auf 12V plane ich nicht
ein. Es geht mir beim USB nur darum Schaltungen ohne Netzteil
Programmieren zu können."

d.h. 12V gibt's nur bei 230V Versorgung. Bei USB oder Akku Versorgung 
gibt's keinen 12V sondern nur das nötigste um eine am Netzteil hängenden 
Mikrocontroller programmieren zu können und evtl. auf einem Display noch 
etwas zu sehen.

Lasst euch bitte nicht durcheinander bringen. Ich entwerfe ein Netzteil 
das auch ohne Netzversorgung (230V) eine daran angeschlossene Schaltung 
über USB oder Akku versorgt. dann aber eben nur noch 5V und 3,3V, nicht 
aber 12V.

-----------------------

Ja mit Reichelt, Conrad und Co. habe ich schon tage verbracht. Fazit: 
die verramschen alle den selben China Müll der einem abfackelt weil 
Leiterbahnen unsauber sind oder wo nach drei Jahren die Kondensatoren 
aufplatzen. Alternativ gibt's dann nur Überteuerte teile. Auch das "Mean 
Well LPV-150-12" das ich beispielhaft genannt hatte, kostet dort gleich 
mal das drei fache vom Einkaufspreis. Darum wollte ich mich eig. daran 
machen etwas komplett selbst zu bauen in ein Gehäuse zu packen.

Naja, dann muss ich mich eben doch alleine an den Entwurf machen.

von Frank K. (fchk)


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Teile Dein Vorhaben auf:

1. Netzteil 230V AC -> 12V+5V DC.
z.B.:
https://www.pollin.de/p/schaltnetzteil-meanwell-rd-125a-5-v-12-v-7-7-a-351502
Das bekommst Du selber nicht billiger hin. Fertig kaufen.

2. Powerbank 5V. Gibts auch zuhauf fertig zu kaufen

3. DC-DC Wandler 5V in 3.3V out.
als Modul z.B:
https://www.reichelt.de/dc-dc-wandler-am1p-z-1-w-3-3-v-300-ma-dil-8-sim1-0503s-dil8-p57507.html?&trstct=pol_4

oder mit einem Schaltregler-IC:
http://www.ti.com/product/lm2596
Webbench gibt Dir die Bauteileliste mit Werten raus. Für Idioten.

Damit sollten alle Problemfelder erschlagen sein.

fchk

von Plattenbau (Gast)


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Daniel B. schrieb:
> Wer sich jetzt fragt wie was mit den 12V passiert wenn nur noch USB dran
> steckt, na nichts. Einen Aufwärtswandler von 5V auf 12V plane ich nicht
> ein. Es geht mir beim USB nur darum Schaltungen ohne Netzteil
> Programmieren zu können.

Bitte entschuldige, da war ich abgelenkt. Wurde nämlich beim Lesen kurz
von einer sehr hellen, und extrem lauten Stimme direkt an der Ohrmuschel
unterbrochen... welche mit viel Nachdruck ein Stückchen vom 
Erdbeerkuchen
(Kühlschrank, und zu weit oben für die Kleine) forderte.

Weitergelesen habe ich dann erst einen Absatz später. Ein kurzer 
"Nebenblick" zu den ersten beiden Anfangsbuchstaben des letzten 
Absatzes davor schien zu sagen, ich läge richtig.

Peinlich, peinlich.

Vieles von mir geschriebene gilt aber trotzdem - "einige elektronische 
Komponenten" ist einfach viel zu unpräzise. (Bzgl. welche Leistung bei 
welcher Spannung.)

Man kann dann nur so verallgemeinerte Ratschläge geben, wie schon 
erhalten.

(Mehrere weitere solche wären noch möglich, aber potentiell ein Teil für 
die Katz - fast jeder gibt gerne Ratschläge, die auch wirklich des 
Pudels Kern treffen, und/oder halt "bestmöglich".

Das geht so nicht, und wieso, habe ich schon erklärt.

Wie könnte man konkrete Ratschläge (spez. einzelne Angebote v. Geräten) 
geben... oder gar (was Du jetzt scheinbar vor hast) eine Schaltung 
planen (#)... ohne die Anforderungs-Parameter (haupts. Strom) genau zu 
kennen? Du gabst ja nur Beispiele: )

Mathias H. schrieb:
> Du hattest schon etwas damit angefangen ...
> Mach eine Tabelle aus der klar hervorgeht was Du an Spannung und Strom
> haben willst.
> 12V / 10A
>  5V / ? Ampere
> usw.

Mach das doch mal, dann kommt man evtl. weiter.

('): Obwohl man durchaus eine Schaltung entwickeln könnte, die man erst 
am Schluß auf einen in Grenzen variablen Leistungswert festlegte: Indem 
man noch grob eine Sicherheitsmarge oberhalb der momentan geschätzten 
"was könnte maximal" zurechnet, und auf der Platine Platz für die 
möglicherweise großen BE läßt. Hab ich aber noch nie gesehen, vermutlich 
wegen des weiteren Aufwandes damit (darauf gehe ich nicht näher ein), 
und auch - bestimmt hohe Gefahr - schlechter Eigenschaften wegen unnötig 
langer Strompfade + gewaltiger Parasiten...

Die Anforderungen zu kennen, wäre schon essentiell.

Moment, eine weitere Möglichkeit: PCB für lauter Mini-Wandler 
entwickeln, von welchen man dann passende Anzahl parallel schaltet (dazu 
müßten es aber
schon ICs mit Strommodus sein, etc.).

Puh... ich gehöre zu denen, die feste Vorgaben brauchen.

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