Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Effektiv & Kostengünstig 12-24VDC nach 12VDC


von Daniel D. (darath)


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Guten Tag,

Für mein Projekt soll vom Nutzer nur verlangt werden, dass dieser ein 
12-24V DC ansteckt und das Projekt funktioniert.
Dabei benötigt das Board selbst nur aktuell 12V & 5V, die 24V sollen 
wenn benötigt aber abgreifbar sein.

Auf dem Board befinden sich ein ESP32, 12xIRLL014, 4xIRF3704, eine 
Handvoll One-Wire DS18B20 und ein paar Flowmeter YF-S201.
Das heißt, hier wird schon einiges an Strom benötigt damit alles gut 
läuft.

Die Überlegung 12&24V galvanisch von den 5V zu trennen klingt dazu auch 
noch gut, da über diese keine Steuer oder Messsignale übertragen werden 
hier aber einige schwerere Lasten dranhängen.

Das Board funktioniert aktuell wie folgt:
12VIN -> ESP32 -> Schaltet FETS welche 12(ggf. 24V) als Vdd haben -> 
Schalten Aktoren.
12VIN -> ESP32 <- OneWire(TTL) / Flowmeter(5V mit Spannungsteiler auf 
3V3) Daten werden gesendet.

Nun war die Überlegung wie ich zuerst die Eingangsspannung auf saubere 
12VDC bekomme. Ich wäre die Möglichkeit:
1) Ein festen DCDC Wandler (20€~) einzubauen der mit konstant 12VDC 
raushaut
2) Einen Buck-Boost zu erstellen, der das selbe macht, aber etwas mehr 
Aufwand zu bauen ist. Dafür günstiger.

Wozu würdet ihr Raten ? Ich denke mit 5A, max. komme ich gut aus.

Als zweiter Schritt wäre von den 12V auf 5V, da die 5V nicht so viel 
Leistung:
ESP ~max. 300mA; Thermometer ~ 1,5mA; Flowsensor ~ 15mA;
Dazu noch, was auch immer die FETS beim Gate verbrauchen - (Das würde 
ich gerne Nachrechnen aber ich weiß zugegeben nicht wie) aber ich 
schätze mit 1A max. bin ich gut bedient. Hier gibt es dann die Wahl 
zwischen :
1) Buck - Macht mir ca. 5V mit 20-30mV Schwankung. Vorteil geringe 
Hitze, Nachteil, leichte Schwankungen und hohe Schaltfrequenz.
2) Linearregler - Geht wohl gerade so noch. Wenn 1-0.5A benötigt werden, 
wäre ich bei 3,5W - 7W. Vorteil, saubere Spannung. Nachteil, 
Hitzeentwicklung und mehr Fläche.

Zu den Fragen hier:
Macht mir die Schaltfrequenz Nachteile im PCB ? Wie kann ich 
herausfinden ob sie es tun ?
Wie kann ich die benötige Kühlfläche für ein Linearregler hier berechnen 
?


Wie man aus dem Thread erkennt, bin ich nur mittelmäßig in dem erstellen 
eines PCB bewandert. Gerade in der Spannungsversorgung hackt es noch es 
bei mir. Das ist aber auch vieles Wissen, welches ich mit selbst 
aneignen muss. Auch die Su-Fu und Google habe ich schon benutzt und bin 
dadurch zu den oberen Entscheidungen gekommen. Gerne hätte ich nur hier 
noch mal eine "Experten" Meinung ob meine Ideen sich gut anhören und 
worauf ich sonst noch achten muss.

Vielen Dank und Grüße~
Darath

von Esel (Gast)


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Effektiv und kostengünstig wird es, wenn Du den Eingangsbereich auf 24 V 
festlegst.

von Kevin M. (arduinolover)


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Also ich hätte gesagt das es Sinnvoll ist einfach die Eingangsspannung 
zu verwenden und die dann über die FETs weiter zu schalten. So viel 
Sachverstand kann man dem Anwender denke ich zutrauen, dass er 12V bei 
12V Aktoren und 24V bei 24V Aktoren verwendet. Dann musst du dich nur 
noch um die 5V kümmern und da tuts ein einfacher Step-Down, ob isoliert 
oder nicht muss du wissen, ist aber idr. nicht nötig bei der Anwendung. 
Ich würde einen Schaltwandler und keinen Linearregler nehmen, aber da 
hast du bei 100 Leuten 100 Meinungen. IMHO sind Linearregler gerade für 
so hohe Spannungsdifferenzen überholt. Es gibt genug SIP Schaltregler 
die wenig Ripple haben und der kann über entsprechende Filter problemlos 
noch weiter gefiltert werden. Da viele mittlerweile im MHz Bereich 
schalten wird das immer einfacher und kompakter. Für gewisse analog 
Anwendungen sind linear Regler natürlich durchaus sinnvoll, das sehe ich 
bei dir jetzt aber nicht.

von Daniel D. (darath)


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Esel schrieb:
> Effektiv und kostengünstig wird es, wenn Du den Eingangsbereich
> auf 24 V
> festlegst.

Kevin M. schrieb:
> Also ich hätte gesagt das es Sinnvoll ist einfach die Eingangsspannung
> zu verwenden und die dann über die FETs weiter zu schalten. So viel
> Sachverstand kann man dem Anwender denke ich zutrauen, dass er 12V bei
> 12V Aktoren und 24V bei 24V Aktoren verwendet.

Im Endeffekt brauche ich die 12V immer. Das heißt ich muss bei 24V 
Eingangsspannung eh auf 12V regeln. Gibt es vielleicht eine Möglichkeit 
zu erkennen, dass wenn die Eingangsspannung höher <13V ist, die Regelung 
übersprungen wird ? Also Bei >13V geht es in einen Regler für 12V und 
bei 12V wird der einfach übersprungen ?

Kevin M. schrieb:
> Dann musst du dich nur
> noch um die 5V kümmern und da tuts ein einfacher Step-Down, ob isoliert
> oder nicht muss du wissen, ist aber idr. nicht nötig bei der Anwendung.
> Ich würde einen Schaltwandler und keinen Linearregler nehmen.
Das war mein Plan

Kevin M. schrieb:
> Es gibt genug SIP Schaltregler
Habe ich gar nicht bedacht, sind auch nicht mal teuer und deutlich 
simpler/kleiner als das ganze Schaltwerk selbst zu bauen. Danke!

von MaWin (Gast)


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Daniel D. schrieb:
> Für mein Projekt soll vom Nutzer nur verlangt werden, dass dieser ein
> 12-24V DC ansteckt und das Projekt funktioniert.
> Dabei benötigt das Board selbst nur aktuell 12V

Das ist immer eine maximal blöde Entscheidung.

Wenn man 12.5V als Mindesteinhangsspannung hätte und 13V braucht, oder 
bei 13V am Eingang mit 11.5V auskommen würde, wäre die Lösung jeweils 
VIEL einfacher, und ein kluger Elektronikentwickler designt das auch so.

Du hast verloren. Maximalen Aufwand mit dem kein optimaler Wirkungsgrad 
erreichbar ist hast du dir selbst zuzuschreiben.

Daniel D. schrieb:
> ESP32, 12xIRLL014, 4xIRF3704, eine Handvoll One-Wire DS18B20 und ein
> paar Flowmeter YF-S20

Ich sehe nichts was 12 oder 24V braucht.

Daniel D. schrieb:
> Die Überlegung 12&24V galvanisch von den 5V zu trennen klingt dazu auch
> noch gut, da über diese keine Steuer oder Messsignale übertragen werden

Wie soll das zu

Daniel D. schrieb:
> Schaltet FETS welche 12(ggf. 24V) als Vdd haben

passen ? Hier geht doch offenbar ein Steuersignal vom ESP zu den 12-24V, 
eine galvanische Trennung wäre also nicht möglich.

Daniel D. schrieb:
> Im Endeffekt brauche ich die 12V immer

Vielleicht. Bloss hast du bisher Alles unternommen um ums kein Wort 
darüber zu sagen.

Bisher sagst du nicht, welche Verbraucher von deinen MOSFETs geschaltet 
werden, und warum 12-24V am Eingang dann irgendwelche 12V und vielleicht 
auch irgendwelche 24V Verbraucher versorgen sollen..

Wir warten auf 100g Salamischeiben des Mossad Hochgeheimprojekts, bevor 
man irgendwie an eine passende Lösung denken kann.

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