Von 7,5 V auf 3,6 V - Welche Möglichkeiten gibt es?

Begonnen von Anakin94, 23. November 2020, 14:53:14

Vorheriges Thema - Nächstes Thema

0 Mitglieder und 1 Gast betrachten dieses Thema.

Anakin94

Hi,
Mit welchen Bauteilen kann ich die elektrische Spannung verringern?
In meinem Fall möchte ich die Spannung von 7,5 V auf 3,6 V reduzieren.
Da die Stromstärke wahrscheinlich variiert fallen Widerstände schonmal weg.
Gibt es spezielle Dioden die das können, oder allgemein welche Möglichkeiten gibt es?
SCPH-102 - OneChip Stealth+NTSC Fix
SCPH-102 PM-41(2) - OneChip Standard
SCPH-30004 V3 - Matrix Infinity v1.93 (Blue Dot)
SCPH-30004 V4 - Matrix Infinity v1.93 (Green Dot)
SCPH-39004 V7 - FMCB v1.965re
SCPH-70004a V12 (Tot) - Matrix Infinity Clone v1.99 (2008)
SCPH-70004b V13 (EE+GS) - Matrix Infinity v1.93 (Green Dot)
SCPH-70004b V13 (EE+GS) - Modbo 760 v1.93 mit Z (2009)
SCPH-90004a V17a
SCPH-90004a V17b - MechaPwn

Takeshi

Kommt drauf an, wie groß der Strom werden kann und wie genau die Spannung sein muss. Bei kleineren Strömen kannst du einen Linearregler benutzen. Mit einem LM317 ließe sich die Spannung sogar sehr variabel einstellen.

Am besten nimmst du dafür aber einen Schaltregler (Abwärtswandler). In der Regel sind das ICs, die man noch passend auf einer Platine beschalten muss, aber es gibt fertige Platinen zu kaufen oder fertige Bausteine, in denen das alles drin ist. Bei manchen ist die Spannung einstellbar, bei anderen fest.

3,6 V reicht sehr nach LiIon-Akku. Willst du damit einen Akku laden? Unabhängig von der Frage: Welchen Strom erwartest du maximal? Eventuell habe ich sogar etwas für dich da.

Anakin94

Zitat von: Takeshi am 23. November 2020, 18:57:36
Kommt drauf an, wie groß der Strom werden kann und wie genau die Spannung sein muss. Bei kleineren Strömen kannst du einen Linearregler benutzen. Mit einem LM317 ließe sich die Spannung sogar sehr variabel einstellen.

Am besten nimmst du dafür aber einen Schaltregler (Abwärtswandler). In der Regel sind das ICs, die man noch passend auf einer Platine beschalten muss, aber es gibt fertige Platinen zu kaufen oder fertige Bausteine, in denen das alles drin ist. Bei manchen ist die Spannung einstellbar, bei anderen fest.

LM317 hatte ich irgendwo mal gelesen.
Ich hab danach gesucht aber ich komm nicht drauf wo ich die Nummer schonmal gelesen hatte, naja egal.
So wie ich das verstanden habe brauche ich dazu noch Widerstände, Kondensatoren und Gleichrichter-Dioden.

Gibt es bei den Schaltreglerplatinen Vorteile?
Der LM317 wirkt aber auf mich ansprechender.

Zitat von: Takeshi am 23. November 2020, 18:57:36
3,6 V reicht sehr nach LiIon-Akku. Willst du damit einen Akku laden? Unabhängig von der Frage: Welchen Strom erwartest du maximal? Eventuell habe ich sogar etwas für dich da.

Nein, die 3,6 V brauche ich für PS1 Memory Karten.
Ich würde die gerne am PC ab und zu dumpen und da wollte ich einen Reader/Adapter basteln.
Der Strom wird unterschiedlich groß sein, da ich viele Dritthersteller Karten habe.
Aber ich habe keine Ahnung wie groß der Strom maximal werden kann, vielleicht 200 mAh?
SCPH-102 - OneChip Stealth+NTSC Fix
SCPH-102 PM-41(2) - OneChip Standard
SCPH-30004 V3 - Matrix Infinity v1.93 (Blue Dot)
SCPH-30004 V4 - Matrix Infinity v1.93 (Green Dot)
SCPH-39004 V7 - FMCB v1.965re
SCPH-70004a V12 (Tot) - Matrix Infinity Clone v1.99 (2008)
SCPH-70004b V13 (EE+GS) - Matrix Infinity v1.93 (Green Dot)
SCPH-70004b V13 (EE+GS) - Modbo 760 v1.93 mit Z (2009)
SCPH-90004a V17a
SCPH-90004a V17b - MechaPwn

Takeshi

Der LM317 ist ein Standard-Bauteil, das es schon ewig gibt. Er hat (wie jeder Linearregler) 3 Anschlüsse: Eingang, Referenz (manchmal als Masse/Ground bezeichnet), Ausgang
Vereinfacht kannst du es dir so vorstellen, dass er den Widerstand zwischen Ein- und Ausgang so variiert, dass die Spannung zwischen Ausgang und Referenz einen festen Wert hat. Beim LM317 ist es 1,25 V, bei einem 7805 sind es 5 V, bei einem 7812 entsprechend 12 V. Der Überschuss an Spannung wird vollständig verheizt, wie bei einem Widerstand. Dabei fließt der Strom fast vollständig vom Eingang in den Ausgang (auch wie bei einem Widerstand), über die Referenz fließt nahezu kein Strom. Du kannst die Referenz auf 0 V legen, dann hast du am Ausgang die 1,25 V. Legst du eine andere Spannung dran, verändert sich damit auch die Ausgangsspannung. Die häufigste Variante ist die mit den beiden Widerständen, einer zwischen Ausgang und Referenz, ein weiterer von der Referenz zur Masse. Da die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Anschlüssen immer 1,25 V beträgt, fallen am Widerstand 1,25 V ab - unabhängig davon, wie hoch der Spannungsabfall am unteren Widerstand ist. Mit dem ohm'schen Gesetz kannst du den Strom durch den oberen Widerstand bestimmen. Da aus dem Referenz-Pin kein nennenswerter Strom fließt, fließt durch den unteren Widerstand der gleiche Strom wie durch den oberen. Wieder mit dem ohm'schen Gesetz kommst du damit auf den Spannungsabfall am unteren Widerstand. Am Ende bekommst du einen einfachen Dreisatz: 1,25 V / {Spannung am unteren Widerstand} = {oberer Widerstand} / {unterer Widerstand}
Du brauchst am unteren Widerstand 3,6 V - 1,25 V = 2,35 V. Nehmen wir an, du setzt oben einen 1,6 kOhm-Widerstand, dann ist der untere Widerstand 2,35/1,25 * 1,6 kOhm = 1,88 * 1,6 kOhm = 3,008 kOhm, also 3 kOhm.
Mit einem Kondensator am Eingang gegen GND sorgst du dafür, dass die Spannung am Eingang konstant bleibt, auch wenn der Linearregler kurzzeitig viel Strom aus der Quelle zieht, oder der Strom kurz sehr klein wird. Mit dem Kondensator am Ausgang können kurze Laständerungen abgefangen werden, die der Linearregler dann nicht sieht. Er wird dadurch also stabiler. Eine Diode brauchst du nicht.
Bei 200 mA Ausgangsstrom würde der Linearregler (7,5 V - 3,6 V) * 0,2 A = 780 mW in Wärme umsetzen. Ohne Kühlkörper klappt das nicht.

Der Vorteil bei einem Schaltregler ist, dass er die Spannung wirklich umwandelt, wobei der Wirkungsgrad theoretisch 100% ist, in der Praxis um die 85 bis 95%. Ein höherer Wirkungsgrad bedeutet weniger Wärmeabgabe, wodurch er typischerweise mehr Strom kann also ein Linearregler und für den gleichen Ausgangsstrom auch weniger Eingangsstrom. Die Wärmeverluste betragen ungefähr 80 mW, also nur 10% des Linearreglers. Der Eingangsstrom wird sich gerade mal auf grob 110 mA belaufen.

Nachteile vom Schaltregler: Der Aufbau ist aufwendiger und damit teurer, besonders bei kleinen Strömen. Bei großen Strömen brauchst du beim Linearregler Kühlung, die kostet auch. Außerdem erzeugt ein Schaltregler einen kleinen Wechselanteil auf der Ausgangsspannung. Das ist je nach Anwendung störend, hier aber nicht. Ein Linearregler hat das theoretisch nicht, praktisch tritt das aber bei wechselnden lasten (wie in diesem Fall) auch auf nur dass der Wechselanteil nicht so periodisch ist. Je nach Ausführung ist der Wechselanteil mit Schaltregler sogar geringer.

Ich empfehle dir erst einmal die Spannung zu messen. Bei der PS2 hießt es, es wären 3,5 V, also gemessen waren es doch die üblichen 3,3 V. Dann kannst du einfach direkt einen Schaltregler benutzen (bis 1 A ist da gar kein Problem), oder du versuchst erst mal den Strom zu messen. Das wäre allerdings etwas aufwendig, denn du müsstest in Reihe zur Versorgung einen Widerstand löten, 1 Ohm bieten sich da an. Parallel dazu müsstest du eine Reihenschaltung aus einem weiteren Widerstand (sagen wir 10 kOhm) und einem Kondensator (zum Beispiel 1µF, aber so groß wie möglich, besser 100 µF) anschließen. Am Kondensator misst du dann die Spannung mit einem Multimeter. Die Spannung entspricht dann dem mittleren Strom in A. Aber das wäre wirklich etwas aufwendig, vor allem, wenn dann herauskommt, es sind über 100 mA und du brauchst einen Kühlkörper.

Anakin94

Gut, ich denke die Regelung habe ich verstanden.
Ich weiß das war ein Beispiel aber wie kommst du für den oberen Widerstand auf 1,6 kOhm?
Kann ich auch 16 Ohm nehmen und für den unteren 30 Ohm?
Was ich damit sagen möchte ist, kann ich für den oberen Widerstand einen x-beliebigen verwenden und berechne dann einfach den unteren?

Hab bei Reichelt mal danach gesucht und die TO 92 Form sagt mir am ehesten zu.
Reichelt - LM 317 TO 92 Spannungsregler, einstellbar, 100mA 1,2 - 37 V, TO-92

Was ist bei dem hier anders?
Da steht das der eine Eingangsspannung von  +4,2 ... +40 VDC braucht, bei dem ersten steht davon nichts.
Reichelt - LM 317 LZG Spannungsregler, einstellbar, 1,2 - 37 V, 0,1A, TO-92

Dann gibt es noch einen IL 317 welcher Stufenlos einstellbar ist, aber das ist der LM 317 doch auch? :???
Reichelt - IL 317 TO 92 Spannungsregler, einstellbar, 1,2 ... 37 V, TO-92


Zu dem Schaltregler, meinst du hier sowas?
Der kann 1-17 V ausgeben.
ebay - 10 Stk Mini DC-DC Converter Step Down Module Adjustable 12V 5V For R 16V 1V Q0X0


Die Spannungen habe ich gemessen.
PS1 Slim SCPH-102c
Pin 3 = 7,50 V
Pin 5 = 3,44 V

PS2 Slim SCPH-70004 V13
Pin 3 = 8,23 V per fix
Pin 5 = 3,37 V


Wie ich mit meinem Multimeter den Strom messen kann, weiß ich nicht.
Das hat nie geklappt.
Ich würde einfach beide Methoden ausprobieren.
SCPH-102 - OneChip Stealth+NTSC Fix
SCPH-102 PM-41(2) - OneChip Standard
SCPH-30004 V3 - Matrix Infinity v1.93 (Blue Dot)
SCPH-30004 V4 - Matrix Infinity v1.93 (Green Dot)
SCPH-39004 V7 - FMCB v1.965re
SCPH-70004a V12 (Tot) - Matrix Infinity Clone v1.99 (2008)
SCPH-70004b V13 (EE+GS) - Matrix Infinity v1.93 (Green Dot)
SCPH-70004b V13 (EE+GS) - Modbo 760 v1.93 mit Z (2009)
SCPH-90004a V17a
SCPH-90004a V17b - MechaPwn

Takeshi

Die 1,6 kOhm habe ich "zufällig" gewählt, ja. Du kannst im Grunde jeden beliebigen Widerstand nehmen. Bei 16 Ohm wäre der Strom nur unnötig groß. Bei einem zu großen Widerstand wäre der Strom so klein, dass der Strom durch den Referenz-Pin doch wieder eine Rolle spielt. Und 1,6 kOhm habe ich auch gewählt, weil man für diesen konkreten Fall einen zweiten Widerstand findet, der nah an dem ist, was man rechnerisch braucht. Für eine leicht andere Ausgangsspannung hätte ich einen anderen gewählt.

TO92 als Gehäuse wird nicht funktionieren, da die benötigte Verlustleistung zu viel ist. Der von ON Semiconductor hat 180 K/W Wärmewiderstand für Silizium-Luft angegeben. Bei 0,8 W Verlustleistung (die bei 200 mA entstehen) und 20 °C Umgebungstemperatur würde der 164°C heiß werden, das überlebt der nicht. TO220 brauchst du mindestens. Die machen aber ohnehin nur 100 mA. Die schaffen die aber auch nur dann, wenn die Differenz zwischen Ein- und Ausgangsspannung kleiner ist.

Der Unterschied zwischen dem ersten und zweiten ist der Hersteller. Die Angaben bei Reichelt sind immer nur eine Auswahl, alle Daten findest du nur im Datenblatt. Die minimale Eingangsspannung ist immer von der Ausgangsspannung abhängig. Der genaue Wert ist in den Datenblättern nicht angegeben, aber es lässt sich herauslesen, dass der Eingang mindestens 3 V über dem Ausgang liegen muss. Bei 3,6 V Ausgangsspannung brauchst du also mindestens 6,6 V Eingangsspannung. Mit 4,2 V läuft der nur, wenn du 1,25 V Ausgangsspannung machst. "Stufenlos" sind die auch alle, das ist eine schwachsinnige Angabe. Der LM317 von Fairchild, der LM317 von ON und der IL317 ST sind nahezu identisch, deshalb haben die alle "317" im Namen.

Mit Schaltregler meinte ich genau so was, ja. Das ist schon der Chip mit Beschaltung. Das Teil ist extrem billig, aber der Chip selbst ist sogar von einem China-Hersteller, das dürfte der Grund sein. Sollte für deine Anwendung aber ausreichen. Problematisch finde ich nur das Poti, da sich so die Spannung verändern kann, das ist etwas gefährlich für die Memory Cards.

Den Strom hätte ich auch mit der beschriebenen Methode indirekt gemessen, indem du eine Spannung misst.

Anakin94

Ok danke dir!
Reichen da 0,25 W Widerstände für den LM 317?
Jetzt weiß ich auch wo ich den LM 317 schonmal gelesen hatte.
Der Regler war in einem anderen PS1 Memory Card Adapter Plan schon mit drin, ich wusste aber nich was das war und hatte mich für den einfacheren Plan entschieden.
Ich mach dazu noch ein extra Thema auf.

Die TO220 Form mag ich überhaupt nicht.
Ich füg mal beide in meine Teileliste mit rein.

Den Schaltregler hätte ich eh auf eine etwas niedrigere Spannung eingestelt und geguckt ob die Karten so funktionieren.
Wenn sich das Poti verstellen sollte, kann ich es ja noch mit einem Tropfen Sekundenkleber fixieren.
In einem Forum hatte ich auch gelesen das jemand die 3,6 V Karten mit 5 V versorgt.
SCPH-102 - OneChip Stealth+NTSC Fix
SCPH-102 PM-41(2) - OneChip Standard
SCPH-30004 V3 - Matrix Infinity v1.93 (Blue Dot)
SCPH-30004 V4 - Matrix Infinity v1.93 (Green Dot)
SCPH-39004 V7 - FMCB v1.965re
SCPH-70004a V12 (Tot) - Matrix Infinity Clone v1.99 (2008)
SCPH-70004b V13 (EE+GS) - Matrix Infinity v1.93 (Green Dot)
SCPH-70004b V13 (EE+GS) - Modbo 760 v1.93 mit Z (2009)
SCPH-90004a V17a
SCPH-90004a V17b - MechaPwn

Takeshi

Warum magst du das TO-220-Gehäuse nicht? Aber letztlich ist das nebensächlich, TO-92 wird nicht funktionieren, weil die maximale Leistung zu gering ist.

Ein Poti kann sich auch verstellen, wenn nicht dran gedreht wird, nämlich wenn der Kontakt schlechter wird. Das ist zum Ausprobieren gut, aber für einen Dauerbetrieb nicht so wirklich. Die verbauten sind die billigsten, die man bekommen kann. Manche "normale" Netzteile (auch in der PS3) haben zwar auch Potis, aber das sind welche höherer Qualität und dann lässt sich damit nur ein kleiner Bereich verstellen, eine Veränderung wäre also nicht so dramatisch.

Mit 5 V versorgen ist aber sehr mutig. Es gibt Logikbausteine, die beides können, aber darauf kann man sich nicht verlassen, wenn jede beliebige MC damit laufen soll. Außerdem geben die dann auch 5-V-Pegel raus, was die PS1 nicht so witzig findet.

Ich denke, wir haben hier das typische Bastler-Problem: "Ich möchte das so machen" -> "Kann man machen, ist dann aber halt scheiße"
Da muss man sich dann entscheiden, ob bei der Lösung wichtig ist, dass ein konkreter Weg verfolgt wird (da man sich den ausgedacht hat oder er einem gefällt) und es dann schlecht gelöst ist, oder aber der Weg annähernd professionell und betriebssicher ist, dafür aber vom einst erdachten Plan abweicht.

Anakin94

So genau kann ich dir das nicht sagen.
Es kann damit zutun haben das ich die TO-92 Form zuerst gesehen habe und ich mich deshalb darauf festsetze.

Welchen Schaltregler hättest du denn vorgeschlagen?
Wenn es geht, am besten einer der nur eine Spannung kann, so zwischen 3,4 V bis 3,7 V.

Das mit den 5V möchte ich auch nicht machen.
Klingt schon ziemlich brutal.
SCPH-102 - OneChip Stealth+NTSC Fix
SCPH-102 PM-41(2) - OneChip Standard
SCPH-30004 V3 - Matrix Infinity v1.93 (Blue Dot)
SCPH-30004 V4 - Matrix Infinity v1.93 (Green Dot)
SCPH-39004 V7 - FMCB v1.965re
SCPH-70004a V12 (Tot) - Matrix Infinity Clone v1.99 (2008)
SCPH-70004b V13 (EE+GS) - Matrix Infinity v1.93 (Green Dot)
SCPH-70004b V13 (EE+GS) - Modbo 760 v1.93 mit Z (2009)
SCPH-90004a V17a
SCPH-90004a V17b - MechaPwn

Takeshi

Mein Problem ist, ich baue die Schaltregler selbst auf, wenn ich sie brauche und greife nicht auf solche Platinen zurück, daher habe ich gar keine Erfahrungen damit. Ich habe aber mal selbst so eine Platine gemacht, die man direkt als Linearregler-Ersatz nutzen kann. Ich denke am einfachsten wäre es, wenn ich dir so eine gebe und fertig. Die Spannung lässt sich dann auch beliebig einstellen und ist dann fest. Deine Messung ergab ja ca. 3,4 V, das würde ich dann einstellen.

Anakin94

Zitat von: Takeshi am 25. November 2020, 20:12:05
Ich denke am einfachsten wäre es, wenn ich dir so eine gebe und fertig.

Ja gerne :), aber jetzt noch nicht.
Ich schreib dir eine PN wenn du mir so eine Platine startklar machen kannst.
SCPH-102 - OneChip Stealth+NTSC Fix
SCPH-102 PM-41(2) - OneChip Standard
SCPH-30004 V3 - Matrix Infinity v1.93 (Blue Dot)
SCPH-30004 V4 - Matrix Infinity v1.93 (Green Dot)
SCPH-39004 V7 - FMCB v1.965re
SCPH-70004a V12 (Tot) - Matrix Infinity Clone v1.99 (2008)
SCPH-70004b V13 (EE+GS) - Matrix Infinity v1.93 (Green Dot)
SCPH-70004b V13 (EE+GS) - Modbo 760 v1.93 mit Z (2009)
SCPH-90004a V17a
SCPH-90004a V17b - MechaPwn