Der Spannungsregler verhält sich unter bestimmten Bedingungen falsch

Okay Leute, das hat mich verblüfft. Nehmen Sie diese beiden Schaltungen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Typisches Zeug; Power in geht auf die + Schiene, GND auf die - Schiene. Dies ist ein 19-V-Netzteil. Es geht durch den Spannungsregler (ausgelegt für bis zu 35 V, 1 A), der Ausgangsstift geht durch die Last und zurück auf Masse.

Nun, in der Schaltung auf der linken Seite, ein Multimeter nehmen und die Spannung zwischen der positiven Schiene und der negativen Schiene (Gesamtspannung) messen, ergibt 19 V. Die Messung von A nach B (Ausgangspin des Spannungsreglers zum Minuspol) ergibt 5 V.

Ersetzen Sie diesen Widerstand jetzt durch eine andere Last: Den Raspberry Pi. Es ist korrekt verdrahtet (dh korrekt in USB konvertiert, es soll mit 5 V betrieben werden).

In der Schaltung rechts ergibt das Messen der Spannung zwischen der positiven Schiene und der negativen Schiene 19 V. Die Messung von A nach B, Ausgangsstift bis Ende, ergibt 2,5 V.

Es tut einfach. Der Raspberry Pi lässt sich nicht einmal einschalten. Nehmen Sie es wieder heraus und setzen Sie einen Widerstand wieder ein, Sie messen 5 V am Ausgangsstift.

Ist das ein defekter Regler? Oder verstehe ich etwas nicht?

P = ( Vin - Vout ) * Iload = ( 19 - 5 ) * 0,5 = 7 W (zumindest unter der Annahme, dass der Pi 2,5 W zieht)

Antworten (2)

Erste Beobachtung : Entkopplungskondensatoren sollten sowohl an den Eingangs- als auch an den Ausgangszweigen des Reglers so nah wie möglich an den Pins angeschlossen werden, die mit der Erdungsschiene verbunden sind. Ohne diese schwingt höchstwahrscheinlich der Regler am Ausgang.

Beachten Sie, dass Ihre beobachtete Ausgangsspannung genau die Hälfte der erwarteten Ausgangsspannung ist – ein Hinweis darauf, dass die Ausgangsspannung zwischen 5 und 0 Volt oszilliert. Ein DC-Voltmeter erfasst nicht die Schwingung, sondern nur die resultierende Durchschnittsspannung . Eine Oszilloskopkurve zeigt es.

Zweite Beobachtung : Obwohl der Regler für 1 Ampere ausgelegt ist und die Last wahrscheinlich für viel weniger ausgelegt ist, berücksichtigt dies nicht den Stoßstrom, den das Raspberry Pi-Board beim Start benötigt. Dieser Anstieg zwingt den Regler höchstwahrscheinlich in den Überstromschutz, und das wäre eine der wahrscheinlichen Ursachen für die Oszillation.

Der Widerstand hingegen ist eine passive Last, die sowohl beim Einschalten als auch später im Wesentlichen einen konstanten Strom führt. Daher kein überraschender Stromanstieg, der die Regulierung destabilisiert.

Das Hinzufügen eines ausreichend großen Entkopplungskondensators am Ausgangszweig des Reglers trägt auch dazu bei, die Stoßbelastung des Reglers zu dämpfen, daher ist es durchaus möglich, dass sich der Regler und Ihr Pi stabilisieren. Wenn nicht, müssen Sie möglicherweise einen Regler mit höherer Nennleistung verwenden, um die Überspannung und den Betriebsstrombedarf Ihrer Anordnung zu bewältigen.

Schlussbemerkung: Einige Linearregler benötigen einen grundlegenden Mindestlaststrom für eine stabile Regelung. Dies kann durch einen Lastwiderstand neben (parallel zu) dem Ausgangsentkopplungskondensator erreicht werden - der zu verwendende Widerstand würde so berechnet werden, dass er gerade noch den erforderlichen Mindestlaststrom zieht. Obwohl dies wahrscheinlich nicht das Problem in Ihrer Schaltung ist, ist es nützlich, es zu kennen und auf der Grundlage der Informationen im Datenblatt des Reglers zu beheben.

Gute Antwort. Der höchste Stromverbrauch auf dem RPi wird definitiv während des Startvorgangs auftreten, wenn das eingebettete Betriebssystem hochfährt. Wenn Sie das RPi Model B verwenden, kann der Konstantstrom 750 mA erreichen, aber die Spitze wird deutlich höher sein. Es gibt einen netten Wiki-Eintrag zu hausgemachten RPi-Netzteilen, wenn Sie einen Blick darauf werfen möchten. Die meisten erfolgreichen sind mit bis zu 1,5 A oder 2 A bewertet.
Ich glaube nicht, dass es beim Start einen so großen Anstieg gibt, da viele Telefonadapter, die nur für 750 mA ausgelegt sind, recht gut mit dem Pi funktionieren. Höchstwahrscheinlich hat es eher damit zu tun, dass sich der Pi wie eine Last mit konstanter Leistung verhält (mehr Strom bei niedrigerer Spannung zieht) und nicht wie eine Last mit konstantem Widerstand (wie ein Widerstand).
@Madmanguruman Telefonadapter verwenden eine Schaltmodusregelung, häufig mit zyklusweiser Strombegrenzung bei Schaltfrequenz. Außerdem würde es eine Ausgangsbeinentkopplung geben. Das Schema des OP ist ein (vermutlich) Linearregler mit 3 Anschlüssen, und es fehlen die Kondensatoren.
@AnindoGhosh Schau dir mein Profil an. Ich weiß, was ein Schaltregler ist. Der Einschaltstrom wird im Allgemeinen durch Kondensatorladung in der Last oder Lasten mit konstanter Leistung erzeugt, die einen hohen Strom ziehen, wenn die Eingangsspannung niedrig ist. Ich bezweifle, dass der Pi deutlich mehr als seinen maximalen Dauerstrom zieht, was die Definition von "Überspannung" ist.
@Madmanguruman Schönes Profil.
Vielen Dank! Ich werde auf jeden Fall die Kondensatoren gemäß Datenblatt hinzufügen.
@Madmanguruman Ich habe es endlich geschafft, ein RPi auszuleihen und den Einschaltstrom zu überprüfen. Es erreicht kurzzeitig 1,21 Ampere , bevor es sich auf viel vernünftigere 280 mA einpendelt, ohne dass etwas darauf läuft und keine Peripheriegeräte.
Wie lange ist momentan, aus Neugier? Ich frage mich, ob es sich um den tatsächlichen CPU-Verbrauch (> Hunderte von Millisekunden) oder um das Aufladen von Kondensatoren handelt.
@Madmanguruman Fast definitiv Kondensatoren. Es liegt unter meiner minimalen Cursormessung, also unter 1 Millisekunde.

Beachten Sie neben den in einer anderen Antwort erwähnten Entkopplungskappen, dass der Regler abführen muss:

P = U × ich = ( 19 v − 5 v ) × 0,75 EIN = 18 W

Ein Standard-TO-220 7805 ohne großen Kühlkörper wird thermisch abgeschaltet.

Sollte das Datenblatt für max. Verlustleistung, aber ich muss laufen.
Ja. Das Poster möchte nicht , dass ein wesentlicher Bruchteil eines Verstärkers bei 5 V betrieben wird, der von 19 V mit einem Linearregler heruntergefahren wird . Das ist eine Aufgabe für einen Schaltregler.
Ich denke, das war das Problem. Wenn Sie dies mit einer 9-V-Versorgung anstelle von 19 V versuchen, tritt das Problem nicht auf. Vielen Dank für Ihre Informationen; Ich habe einige Nachforschungen über Schaltregler angestellt und sehe jetzt, warum sie für diese Situation nützlich sind.
Der Spannungsregler verhält sich unter bestimmten Bedingungen falsch
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