Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ollimex ESP32-POE - zu heiß im POE-Betrieb


von Heinz R. (heijz)


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Ich habe Probleme mit den ESP32-POE Boards von Olimex

Diese werden im Betrieb bei Versorgung über POE deutlich zu heiß
Bei Betrieb über USB / 5V bleibt die Temperatur im Rahmen

Ich überlege, die Teile aktiv zu kühlen

Aber woher kommt die Wärme?

Anbei der Schaltplan des Teils

Was mir auffällt:
Part POE - Einstellung Vout mit Ra und Rb - das gezeichnete und so auch 
verbaute Verhältnis ergibt 5,4V - sieht jemand einen Sinn dahinter?

R42 - 4,7KOhm - sind bei 48V Spannung mal kurz 0,5W - braucht es den 
wirklich?

Der SY8089AAAC im Part Power Supply bekommt dann die 5,4 V- wandelt auf 
3,3V
Macht es hier einen großen Unterschied bezüglich Hitzeentwicklung? Es 
ist ja kein Linearregler?

Die 5V werden in der Schaltung sonst nirgends verwendet

Sieht jemand weitere potentiellen Hitzequellen?

Viele Grüße

von Stefan F. (Gast)


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Sind das nicht alles Fragen, die man an den Hersteller des Produktes 
richten sollte? Was sagt Olimex dazu?

von OMG (Gast)


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Heinz R. schrieb:
> Diese werden im Betrieb bei Versorgung über POE deutlich zu heiß

Deutlich zu heiß, so so ..... geht's auch a bisserl genauer?

von Rainer (Gast)


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Heinz R. schrieb:
> Ich habe Probleme mit den ESP32-POE Boards von Olimex
>
> Diese werden im Betrieb bei Versorgung über POE deutlich zu heiß
> Bei Betrieb über USB / 5V bleibt die Temperatur im Rahmen
>
> Aber woher kommt die Wärme?

Na woher wohl? Wenn das Board bei USB Betrieb nicht so heiß wird, kommt 
doch nur noch der Step-down infrage, der die 48V auf 5,4V heruntersetzt. 
Wirkungsgrad laut Datenblatt ~85% bei 60V -> 5V/2A. Jetzt müssen nur 
noch ein paar Komponenten nicht ideal abgestimmt sein (z.B. Spule etc), 
dann bist du bei 80%. Verlustleistung ganz grob überschlagen: 1W bei 
5V/1A und 2W bei 5V/2A. Da darf der TX4138 schon heiß werden, Kühlkörper 
könnte nicht schaden.

> Was mir auffällt:
> Part POE - Einstellung Vout mit Ra und Rb - das gezeichnete und so auch
> verbaute Verhältnis ergibt 5,4V - sieht jemand einen Sinn dahinter?

Soll den Spannungsverlust von D1 des Power Supply kompensieren.

> R42 - 4,7KOhm - sind bei 48V Spannung mal kurz 0,5W - braucht es den
> wirklich?

Keine Ahnung. Vielleicht definiert POE einen Minimumstrom.

> Der SY8089AAAC im Part Power Supply bekommt dann die 5,4 V- wandelt auf
> 3,3V
> Macht es hier einen großen Unterschied bezüglich Hitzeentwicklung? Es
> ist ja kein Linearregler?

Denke das macht keinen Unterschied.

von Heinz R. (heijz)


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OMG schrieb:
> Deutlich zu heiß, so so ..... geht's auch a bisserl genauer?

mit der Wärmebildkamera ca. 110 Grad

Rainer schrieb:
> Soll den Spannungsverlust von D1 des Power Supply kompensieren.

Danke, macht Sinn - das heißt dann wohl in der Diode werden auch wieder 
einige mW verbraten, die zusätzlich für Hitze sorgen - dann muss die 
wohl weg

Rainer schrieb:
> Keine Ahnung. Vielleicht definiert POE einen Minimumstrom.

denke das ist eines der Hauptproblem - 0,5W in einem kleinen Gehäuse ist 
schon eine Nummer  - muss mir mal den POE-Standard anschauen

Viele Grüße

von Heinz R. (heijz)


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Wir haben noch etwas weiter geforscht und uns in POE eingelesen  - 
Hauptproblem ist wohl in der Tat R42 - der sorgt für die erforderlichen 
10mA POE-Mindestlast  - verheizt hierzu 0,5W

Unsere Schaltung zieht in sich schon ca. 17-19 mA
Weiss zufällig jemand wie kritisch diese 10mA bei POE gemessen werden?

Der Stromverbrauch des ESP32 schwankt , wir steuern WS28B12 LEDs an

Wir überlegen, R42 einfach zu entfernen

Werden hier in den POE-Switches Mittelwerte über eine bestimmte Zeit 
gebildet?
Oder wird der Client sofort nach Unterschreitung des Minimalstromes 
abgeschaltet?

Viele Grüße

von esp poe ler (Gast)


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Ich habe von denen 14 Stück in meiner Hausautomation im Einsatz.
Seit 2017 sind die im Dauerbetrieb. Für meinen Geschmack ist die 
Temperatur in Ordnung.

Ja sie sind warm, aber im Rahmen. gemessen habe ich das nicht.

von Heinz R. (heijz)


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esp poe ler schrieb:
> Ich habe von denen 14 Stück in meiner Hausautomation im Einsatz.
> Seit 2017 sind die im Dauerbetrieb. Für meinen Geschmack ist die
> Temperatur in Ordnung.

wie hast DU die eingebaut?  Hutschienengehäuse?

Welche Revision hast Du verbaut?  Da wurde wohl auch einiges geändert 
bei den Widerständen für den POE-Mindeststrom
0,5W in einem kleinen Gehäuse sind halt schon eine Menge - alleine für 
POE - Wandlerverluste usw kommen oben drauf

von esp poe ler (Gast)


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In der Hauptverteilung auf einem Hutschienenadapter, also "nackt unter 
der Abdeckung in der Verteilung".

Ein paar sind in der Decke in "Etagenkästen", die sind nach unten mit 
einem Deckel in einem Abstand von 1-2cm "optisch geschlossen", dass ich 
die Raumluftqualität erfassen kann.

Wieder andere sind in der Wand in "Etagenkästen" (ca. 15x15x10cm) 
komplett verschlossen, so dicht wie diese Deckel eben sind mit ihren 
zwei Schrauben in der Diagonale.

Die Leistung habe ich gerade nicht im Kopf, aber meine Sensoren und 24V 
IOs ziehen sicherlich viel weniger Strom als deine LEDs.

von Jens (Gast)


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Wenn du eine Wärmebildkamera hast, weißt du doch genau welches Bauteil 
warm wird?

von Heinz R. (heijz)


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Jens schrieb:
> Wenn du eine Wärmebildkamera hast, weißt du doch genau welches Bauteil
> warm wird?

ja, habe ich - R42 - der ist dafür da die 10 mA mindestlast von 10mA bei 
POE nicht unterschritten werden
Aber ein permanenter Widerstand von 4,7 kOhm sind bei den 48V halt 0,5W

Deshalb die Frage - wie kritisch ist POE wenn die Last mal paar 
Nanosekunden nicht da ist?

von Rainer (Gast)


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Heinz R. schrieb:
> Jens schrieb:
>> Wenn du eine Wärmebildkamera hast, weißt du doch genau welches Bauteil
>> warm wird?
>
> ja, habe ich - R42 - der ist dafür da die 10 mA mindestlast von 10mA bei
> POE nicht unterschritten werden
> Aber ein permanenter Widerstand von 4,7 kOhm sind bei den 48V halt 0,5W
>
> Deshalb die Frage - wie kritisch ist POE wenn die Last mal paar
> Nanosekunden nicht da ist?

Was/wer hindert dich daran, das einfach auszutesten? Wenn es mit 
geringerem Strom funktioniert, als private Bastellösung sicherlich ok. 
Dann noch irgendwo ein Hinweis auf diese Änderung unterbringen, damit 
man das auch nach 2 Jahren noch weiß.

Falls das eine professionelle Lösung werden soll, da hält man sich 
natürlich an die POE Anforderungen.

Heinz R. schrieb:
> OMG schrieb:
>> Deutlich zu heiß, so so ..... geht's auch a bisserl genauer?
>
> mit der Wärmebildkamera ca. 110 Grad

Welches Bauteil wird 110 Grad heiß, der Widerstand? Was ist mit den 
anderen Bauteilen? Stell doch mal ein Bild deiner Wärmebildkamera ein.

Heinz R. schrieb:
> Ich habe Probleme mit den ESP32-POE Boards von Olimex
> Sieht jemand weitere potentiellen Hitzequellen?

Deine Anfangsfrage verstehe ich nun überhaupt nicht mehr. Wenn eine 
Wärmebildkamera zur Verfügung steht, muss man da andere nach 
potentiellen Hitzequellen befragen?

von Andreas M. (amesser)


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Ich habe die Norm mal gewälzt. Wenn der Strom länger als 300ms unter die 
10mA fällt, dann sollte der PoE Switch Power-Delivery für den Port 
abschalten. Das Problem mit der Verlustleistung ist auch in der Norm 
bekannt. Deswegen reicht hier eigentlich ein Pulsen: 75ms > 10mA, 250ms 
< 10mA muss nach Norm reichen um den Power-Delivery aktiv zu halten.

Ist natürlich einfach einen Widerstand dranzulöten. Wenn du sicher bist, 
das im Betrieb der Stromverbrauch immer >10mA ist -> löte den Widerstand 
aus. Ansonsten könntest Du auch mit dem ESP periodisch einen Widerstand 
auf der Sekundärseite zuschalten um die Bedingung zu erfüllen.

Fazit: kaputt gehen kann da nichts, es kann nur sein das der Strom 
abgeschaltet wird...

: Bearbeitet durch User
von Dirk B. (dirkb2)


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Andreas M. schrieb:
> Wenn du sicher bist,
> das im Betrieb der Stromverbrauch immer >10mA ist -> löte den Widerstand
> aus.

Oder an den vorhandenen Mindeststrom anpassen.
Wenn mindestens 8 mA verbraucht werden, muss der Widerstand ja nur 2 mA 
verbraten.

von Heinz R. (heijz)


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Andreas M. schrieb:
> Ich habe die Norm mal gewälzt. Wenn der Strom länger als 300ms unter die
> 10mA fällt, dann sollte der PoE Switch Power-Delivery für den Port
> abschalten. Das Problem mit der Verlustleistung ist auch in der Norm
> bekannt. Deswegen reicht hier eigentlich ein Pulsen: 75ms > 10mA, 250ms
> < 10mA muss nach Norm reichen um den Power-Delivery aktiv zu halten.

Danke Andreas, das hilft mir sehr viel weiter -vielen Dank für Deine 
Mühe

Wenn die Grenze hier wirklich 300ms ist haben wir keine Probleme

Ich hatte halt Sorgen das z.B. die WS28B12 LEDs von rot auf grün 
umgeschaltet werden - die Messung des Switches genau in dem Moment 
stattfindet wo rot gerade aus ist, grün noch nicht an ist - wir Probleme 
bekommen
Ich weiss auch nicht wie sich der ESP32 in der Bootphase verhält - nicht 
das das plötzlich mal kurz der Strom sinkt - der POE-Switch abschaltet

Auf dem Labortisch funktioniert es auch ohne Widerstand - aber das sagt 
ja noch nicht das es mit den zig verschiedenen POE-Switches auf der Welt 
funktioniert

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