O-Ring Spannungsversorgung

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29.11.2017, 19:13
demmy

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O-Ring Spannungsversorgung

Hallo zusammen,

Ich bin gerade eine Gerätschaft am Basteln die mit einer O-ring Spannungsversorgung ausgestattet sein soll.
D.h. das Gerät soll entweder per USB mit 5V betrieben werden können oder alternativ mit einer separaten Spannungsquelle von 5V - 24V DC.

Zudem möchte ich nicht, wenn das Gerät an einer separaten Spannungsquelle hängt und ich die USB-Schnittstelle benötige, das Gerät extra von der separaten Spannungsquelle trennen müssen. Sondern ich möchte dann auch einfach den USB-Stecker in den PC-stecken können ohne das etwas passiert.

Aus diesem Grund habe ich mir folgende Schaltung überlegt:

Anhang 33088

Zudem erhoffe ich mir durch die Verwendung der Mosfet anstelle von Dioden einen geringeren Leistungsverlust und daher eine geringere Wärmeentwicklung.

Verpolungssicher sollte das ganze auch sein.

Was haltet Ihr davon? Bzw. kann ich das so machen?

Viele Grüße
29.11.2017, 21:06
Klebwax

Was ein "O-Ring" in einer Schaltung zu suchen hat, weiß ich nicht. Was du sicher meinst ist "or" auf deutsch "oder". Und das macht man mit zwei Dioden, die bilden ein Oder.

Die Diode im jeweiligen Zweig bildet automatisch einen Verpolschutz, obwohl der beim USB-Anschluß eigenlich überflüssig ist. Hast du USB Kabel die intern verpolt sind oder liefert dein PC ab und an aus Spaß die USB-Versorgung verkehrt herum? Unwahrscheinlich, Verpolschutz überflüssig.

Nun zur Leistung. Ein USB-Anschluß darf bis zu 500mA belastet werden, bei einer Schottky Diode mit ca. 0,4V Durchlassspannung sind das maximal 200mW, das ist eigentlich unerheblich. Dein Regler, an dem 1,3V und bei 500mA 650mW abfallen ist da schon kritischer. Nehmen wir mal an, an der Diode würde nichts abfallen, müßte er 1,7V und 500mA, also 850mW aushalten (die Summe von 200mW und 650mW ergibt 850mW, die Abwärme deiner Schaltung bleibt die gleiche). Auch wenn du weniger Strom brauchst, bleiben die Verhältnisse gleich. Bei dem 24V Eingang spielt die Verlustleistung an der Diode im Vergleich zur Verlustleistung des Reglers gar keine Rolle. Wir haben wieder 0 oder 200mW an der Diode zu 10,35W oder 10,15W am Regler. Wie man sieht, Ist der Regler das Problem und nicht die Diode. Und wie man weiterhin sieht, ist die Gesamtleistung in deiner Schaltung unabhängig von der Durchlassspannung der Diode.

Der ganze Aufwand mit den "idealen" Dioden ist überflüssig, overengineered. Überflüssige Bauteile erhöhen die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers, von falschem Bauteil oder verkehrtherum bestückt bis zu gänzlichem Ausfall. Hier kost außerdem IMHO die FET-Konstruktion massiv mehr als der Regler. Das wirkliche Problem, die bis zu 10W am Regler abzuführen, ist damit noch nicht angepackt.

MfG Klebwax
29.11.2017, 21:38
demmy

Hi Klebwax,

du hast recht das war ein Schreibfehler, ich habe natürlich or-ing gemeint!

Bei dem Regler handelt es sich um einen Step-down Schaltregler, der in einem Eingangsspannungsbereich (laut Datenblatt) von 4,75 V bis 30V arbeiten kann.
Ich habe diesen Schaltregler schon in einigen Schaltungen eingesetzt und mir ist noch nie aufgefallen das er irgendwie signifikant warm geworden ist.

Die Lösung mit der idealen Diode ist mir in den Sinn gekommen um die minimale Eingangsspannung des Reglers nicht zu unterschreiten. Im USB-Betrieb mit 5V
Versorgungsspannung hätte ich ja bei Verwendung einer Schottkydiode mit 0,4V nur noch 3,6V am Regler. Ich weiß nicht ob der Regler dann noch sauber arbeitet,
zumindest wäre das außerhalb der Spezifikation laut Datenblatt.

An welche Diode hattest du denn gedacht?

Bei dem Verpolungsschutz ging es mir nicht so sehr um die USB-Versorgung, da diese ja wie du gesagt hast eig. Verpolungssicher ist.
Sondern mir ging es dabei hauptsächlich um die 24V Spannung, da diese leicht verkehrt herum angeklemmt werden kann.

Den Strombedarf der Schaltung wollte ich zudem über die Sicherung auf 200mA deckeln. Mehr darf die Schaltung eig. nicht ziehen.
Falls doch, dann stimmt was mit der Schaltung nicht.
30.11.2017, 00:18
Klebwax

Zitat:

Zitat von demmy

Bei dem Regler handelt es sich um einen Step-down Schaltregler, der in einem Eingangsspannungsbereich (laut Datenblatt) von 4,75 V bis 30V arbeiten kann. Ich habe diesen Schaltregler schon in einigen Schaltungen eingesetzt und mir ist noch nie aufgefallen das er irgendwie signifikant warm geworden ist.

Der Typ des Reglers ist für mich im Schaltplan nicht zu erkennen, er sieht für mich wie ein dreibeiniger Längsregler aus. Bei einem Schaltregler stimmen meine Rechnungen mit der Verlustleistung so natürlich nicht. Auch daß die Sicherung 200mA hat, ist nicht lesbar. Daher habe ich die 500mA der USB Spec. angenommen.

Zitat:

Die Lösung mit der idealen Diode ist mir in den Sinn gekommen um die minimale Eingangsspannung des Reglers nicht zu unterschreiten. Im USB-Betrieb mit 5V Versorgungsspannung hätte ich ja bei Verwendung einer Schottkydiode mit 0,4V nur noch 3,6V am Regler. Ich weiß nicht ob der Regler dann noch sauber arbeitet,

Ich komme da auf 4,6V.

Zitat:

An welche Diode hattest du denn gedacht?

An nichts spezielles, 200mA sind nicht die Welt, für eine BAR43, die ich gerne als kleine Diode einsetze aber zu viel. Die kann nur 100mA. Dafür gibts die als Doppeldiode, wenn man die richtige nimmt, braucht man nur ein SOT23 Gehäuse.

Zitat:

Bei dem Verpolungsschutz ging es mir nicht so sehr um die USB-Versorgung, da diese ja wie du gesagt hast eig. Verpolungssicher ist. Sondern mir ging es dabei hauptsächlich um die 24V Spannung, da diese leicht verkehrt herum angeklemmt werden kann.

Das erledigt die Diode automatisch mit. Ich versuche aber immer, ein Verpolen mechanisch zu verhindern. Man sucht sonst ewig, warum die Schaltung mit der USB-Versorgung funktioniert, aber mit 24V nicht läuft.

MfG Klebwax
30.11.2017, 06:45
Defiant

Der Schaltplan könnte echt größer sein... LM5050 halte ich für eine gute Wahl, Ich verwende den LM5050-2 zur Umschaltung der Akkus in meinem Roboter. Ich habe kurz in das Datenblatt des LM5050-1 geguckt, minimale Eingangsspannung ist 5V. Auch wenn USB nominell 5V hat, habe ich bei größeren Strömen eher so 4.8V gemessen (Zugegeben, das liegt vermutlich an den dünnen USB-Kabeln). Da hier die "alternative Spannung" deutlich größer als 5V ist, würde ich vermutlich nur ein LM5050 der zwei Mosfets ansteuert verwenden. Also bei Anliegen der 24V den Mosfet für 24V durchschalten und für 5V ausschalten.
30.11.2017, 11:24
demmy

Ich glaube gestern Abend war es doch einfach echt schon zu spät für mich! ;-)

Die Diodenvatiante habe ich auch aus dem Grund verworfen da ich keine passende Diode gefunden habe. Das Vf muss möglichst klein sein, so um die 0,1 - 0,2V bei gleichzeitigem If von min. 500mA und ich brauche ein Vr von min. 30 V wegen der 24V auf dem einen Kanal.
Ich hätte das evtl. lösen können indem ich eine hoffnungslos überdimensionierte Diode verwende die dann nur im unteren Bereich arbeitet.
Dann bleibt aber noch das Problem das bei diesen Dioden meistens der Ir sehr hoch ist.

Sorry für den schlechten Schaltplan, ich hab versucht ihn in besserer Qualität zu laden, hat aber irgendwie nicht funktioniert.
Ich versuche es heute Abend nochmal.

Defiant, wie soll denn die Schaltung aussehen mit den zwei Mosfet an einem LM5050 ?

Viele Grüße
30.11.2017, 19:03
Siro

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Hallo zusammen,
ich hatte grade eine Idee, ich weis aber nicht ob das so funktionieren kann:

Erklärung anhand des angefügten Schaltplans:
Die P-Channel Mosfets sind bewust verkehrt rum angeschlossen. Also Source und Drain vertauscht.
Damit kann ich die internen Bodydioden gegeneinander schalten.
Wenn ein Mosfet leitend wird, ist die Bodydiode überbrückt. Der Drain/Source Übergang wird extrem niederohmig, paar Milliohm je nach Mosfet
Ist der Mosfet gesperrt wirkt die Bodydiode wie eine normale Diode.
Die beiden Zenerdioden begrenzen die Gate Source Spannung jeweisl auf 10 Volt. Die meisten Mosfets können auch 20V am Gate.

Fall 1:
USB hat +5 Volt
Netzteil ist nicht angeschlossen.
T1 leitet, da das Gate über R1 nach Masse gezogen wird.
Es erscheint die USB Spannung am Ausgang.
Spannungsabfall bei einem IRFR5305 mit 65mOhm bei 500mA 32,5 mV
Am Ausgang erscheinen also bei 4,967 Volt unter Last von 500mA
Die Zenerdiode ist hierbei nicht erforderlich, liegt also brach.

Fall 2:
Netzteil ist angeschlossen
USB ist NICHT angeschlossen
T2 leitet, da das Gate über R2 nach Masse gezogen wird.
Es erscheint die Netzteilspannung am Ausgang.
Spannungsabfall bei einem IRFR5305 mit 65mOhm bei 500mA 32,5 mV
Am Ausgang erscheinen also die Netzteilspannung - 32,5 mV
! Da die Netzteilspannung regelbar von 5-25 Volt ist, werden die Zenerdioden beide
irgendwann leitend und schützen die Gates der Mosfets.

Fall 3:
Netzteil ist angeschlossen
USB ist angeschlossen.
Jetzt würden wieder beide Mosfets leitend werden, aber:
Der R3 zieht das Gate von T1 nach oben und damit sperrt T1
es ist also nur noch T2 leitend.
Es erscheint die Netzteilspannung am Ausgang.

Das ist die Theorie, ob das geht weis ich nicht......

Erster Versuch ein Mosfet IRF4905 an 5 Volt mit 500 mA Last (10 Ohm Widerstand)
Es fallen 0,028 Volt ab entspricht einem RDSon von 56mOhm.

Zufrieden bin ich leider noch nicht mit der Lösung :( hab grad rumprobiert.....
Das Prinzip an sich funktioniert schon, aber die Widerstände sind ganz entscheidend.
So kann es passieren, dass die Netzteilspannugn am USB ankommt, das geht natürlich garnicht........

Siro
30.11.2017, 20:55
Klebwax

Zitat:

Zitat von demmy

Ich glaube gestern Abend war es doch einfach echt schon zu spät für mich! ;-)

Die Diodenvatiante habe ich auch aus dem Grund verworfen da ich keine passende Diode gefunden habe. Das Vf muss möglichst klein sein, so um die 0,1 - 0,2V bei gleichzeitigem If von min. 500mA und ich brauche ein Vr von min. 30 V wegen der 24V auf dem einen Kanal.

Das löst dein Problem eigentlich auch nicht, der USB Anschluß garantiert dir nur 4,75V. Und die stimmen nach dem Widerstand deiner Entstördrossel auch schon nicht mehr. Sie hat, so sie denn nicht ein wirklich großes Teil ist, schon einen merkbaren ohmschen Widerstand.

Du machst dir das ganze aber unnötig schwer. Solange es nicht ein kommerzielles Produkt ist (dafür würde man einfach einen Schaltregler eindesignen, der auch mit einem normalen Diodendrop von 0,7V leben kann und die gibts für diese kleinen Ströme sicher zu Hauf), würd ich das einfach mal mit einer Diode versuchen. Es wird bestimmt funktionieren, die 3,3V mögen dann unter Vollast vielleicht nur 3,27V sein, Dafür entwickelt man sich nicht einen Wolf und muß alle möglichen Teile beschaffen sondern hat mehr Zeit für das eigentliche Gerät. Aber, es ist dein Projekt...

MfG Klebwax
30.11.2017, 22:09
demmy

Also grundsätzlich bin ich auch für die einfachste Lösung.

Welchen Schaltregler würde man denn in einem kommerziellen Produkt verwenden?

Ich habe eben mal ein wenig rumgesucht aber irgendwie nichts wirklich brauchbares gefunden.
Kennst du einen Schaltregler den du mir empfehlen könntest und der in die Anforderungen meiner Schaltung passt?

Gruß demmy
30.11.2017, 22:41
Klebwax

Zitat:

Zitat von demmy

Also grundsätzlich bin ich auch für die einfachste Lösung.

Welchen Schaltregler würde man denn in einem kommerziellen Produkt verwenden?

Kann ich dir nicht sagen. Der, der schon auf anderen Produkten eingesetzt wird, oder der den Hausdistributor auf seiner Linecard hat (womit man den Umsatz mit ihm und möglicherweise die Rabattstaffel verbessert).

Nimm den, den du hast. Es wird funktionieren. Und sollte es was kommerzielles werden, machst du gerade Überstunden und ich hab Feierabend.

MfG Klebwax
29.12.2017, 12:23
demmy

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Hallo zusammen,

ich möchte das Thema nochmal aufgreifen. Ich habe jetzt die Spannungsversorgung nach euren Vorschlägen optimiert und vereinfacht.
Was haltet Ihr davon? Ist das so besserer gelöst?
Lässt man eigentlich den Filter vor oder nach dem Spannungsregler sitzen?

Anhang 33144

Viele Grüße
30.12.2017, 08:33
Klebwax

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Zitat:

Zitat von demmy

ich möchte das Thema nochmal aufgreifen. Ich habe jetzt die Spannungsversorgung nach euren Vorschlägen optimiert und vereinfacht.
Was haltet Ihr davon? Ist das so besserer gelöst?

War da nicht von einem Schaltregler die Rede? Der MIC5239 ist aber ein Längsregler, da könnte, wie ich weiter oben schrieb, der Regler überlastet werden. Hast du das mal nachgerechnet?

Zitat:

Lässt man eigentlich den Filter vor oder nach dem Spannungsregler sitzen?

Ich würde ihn einfach weglassen. Aber wenn, dann passen die Werte nicht richtig. Was sollen die 22µF || 4,7µF? Für hohe Frequenzen sind die 4,7µF zu groß, 50-100nF wären da richtig. Das gilt auch für 4,7µF || 1µF. Sinn macht das ganze aber eher am Ausgang des Reglers. Solange aber nur digitale Bausteine versorgt werden, ist das unnötig. Kommen auch (wirklich) empfindliche analoge Schaltungsteile vor, dann gehört das Filter zwischen digitale und analoge Versorgung innerhalb der Schaltung.

Hier mal mein Vorschlag:

Anhang 33145

Der Regler ist ein Schaltregler von Recom, eigentlich kein Chip sonder ein Modul. Kompatible gibts auch von Traco und anderen Herstellern. Und bevor du nicht nachweislich Probleme mit Störungen hast, würde ich kein Filter einbauen.

MfG Klebwax
30.12.2017, 10:29
PICture

Hallo!

Ich möchte nur für 5V ausprobierten Verpolungsschutz zeigen. ;)

Code:

Ic --> o----- T -----o A v / A | --- | | | | | .-. | | | |R | Ui| | | |Uo | '-' | | | | | || | | Ib|| | | V| | | | | o------+------o (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
30.12.2017, 21:30
demmy

Hi zusammen, Hi Klebwax,

den von dir vorgeschlagenen Schaltregler von Recom kenne ich und den hatte ich auch zum testen schon in meiner Schaltung verbaut.
Mit diesem Regler habe ich das Problem gehabt, dass die Ausgangsspannung immer mal wieder kurz zusammengebrochen ist. Also auf dem Oszi waren ganz kurze Peaks nach unten zu sehen,
die dazu geführt haben, das der µC immer mal wieder neu gestartet hat.
Ich denke mal dies hängt damit zusammen das meine Eingangsspannung aufgrund der Dioden bei ca. 4,7V gelegen hat (gemessen mit Oszi) und das im Grenzbereich des Schaltreglers war.
Der Schaltregler braucht laut Datenblatt mindestens 4,75V, ich denke mal dann arbeitet er richtig?

Anders kann ich es mir nicht erklären?

Der MIC5239 ist zwar ein LDO Regler, kann aber laut Datenblatt von 4,3V bis 30V betrieben werden mit max. 500mA.
Meine Schaltung zieht aktuell weniger als 200mA.
Normal dürfte der Regler so doch nicht überlastet werden? Und selbst bei 500mA sollte er auch nicht sonderlich warm werden oder?
31.12.2017, 08:39
Klebwax

Zitat:

Zitat von demmy

Hi zusammen, Hi Klebwax,

den von dir vorgeschlagenen Schaltregler von Recom kenne ich und den hatte ich auch zum testen schon in meiner Schaltung verbaut.
Mit diesem Regler habe ich das Problem gehabt, dass die Ausgangsspannung immer mal wieder kurz zusammengebrochen ist. Also auf dem Oszi waren ganz kurze Peaks nach unten zu sehen,
die dazu geführt haben, das der µC immer mal wieder neu gestartet hat.
Ich denke mal dies hängt damit zusammen das meine Eingangsspannung aufgrund der Dioden bei ca. 4,7V gelegen hat (gemessen mit Oszi) und das im Grenzbereich des Schaltreglers war.

Das glaube ich nicht. Die negativen Peaks deuten auf ein Problem in deiner Schaltung hin. Die braucht kurzzeitig mehr Strom als deine Stromversorgung schnell genug liefern kann. Wobei Stromversorgung das ganze System bedeuted Regler, Layout, Abblockkondensatoren etc.

Es lässt sich aber leicht überprüfen, leg mal 5V mit dem Labornetzteil an. Wenn es an den 4,7V liegt, müssen die Peaks verschwunden sein. Du solltest aber nach dem wirklichen Problem suchen und es richtig beseitigen. Selbst wenn mit einem anderen Regler der µC nicht mehr resettet, fällt dir das später auf die Füße.

Zitat:

Der Schaltregler braucht laut Datenblatt mindestens 4,75V, ich denke mal dann arbeitet er richtig?

Anders kann ich es mir nicht erklären?

Ich schon, s.o. Es ist nicht gesagt, was passiert wenn die Eingangsspannung etwas zu niedrig ist. Am wahrscheinlichsten ist, daß er bei voller Last die Ausgangsspannung, die 3,3V, nicht ganz erreicht. Da du nur 200mA mittleren Strom benötigst, würdest du das nicht bemerken.

Zitat:

Der MIC5239 ist zwar ein LDO Regler, kann aber laut Datenblatt von 4,3V bis 30V betrieben werden mit max. 500mA.
Meine Schaltung zieht aktuell weniger als 200mA.
Normal dürfte der Regler so doch nicht überlastet werden? Und selbst bei 500mA sollte er auch nicht sonderlich warm werden oder?

Ich hab das schon mal vorgerechnet, aber hier noch mal: es fließen 200mA, sowohl durch die Schaltung als auch durch den Regler. an der Schaltung bleiben 3,3V * 0,2A = 0,66W liegen. Am Regler sinds (24V - 3,3V) * 0,2A = 4,14W, bei 500mA sogar über 10W. Im MSOP Gehäuse hat der Regler einen Wärmewiderstand von 80°/W, das macht bei 4,14W rund 330° über Umgebungstemperatur.

Soll sich der Regler nur um 30° erwärmen brauchst du eine Kühlung (gerechnet vom Chip bis zur Außenluft) mit 30°/4,14W also rund 7°/W. Das ist bei diesen kleinen SMD Gehäusen eigentlich nicht zu erreichen. Also: entweder geringe Eingangsspannung oder geringer Ausgangsstrom.

MfG Klebwax
31.12.2017, 14:11
demmy

Hi,

ich glaube ich hab meinen Fehler mit dem Schaltregler von Recom gefunden der Typ den ich verwendet habe ist ein R78E3.3-05 anstelle des R783.3-05 das ist offenbar im Eingangsspannungsbereich ein erheblicher unterschied.
Der R78E3.3-05 hat einen Eingangsspannungsbereich von 6V-28V und der R783.3-05 hat einen Eingangsspannungsbereich von 4,7V-32V !!!

Mit den 5V USB wäre ich ja eh schon unter den 6V des R78E3.3-05. D.h. bei 5V hat es gerade noch so funktionier. Sobald aber die Schaltung ein klein wenig mehr Strom gezogen hat und die Spannung evtl. minimal eingebrochen ist, schaltet der Schaltregler komplett ab und gibt keine Spannung mehr raus! Bzw. wenn ich am Labornetzteil eine Spannung von 4,8V einstelle und anlege, dann schaltet der Recom gar nicht erst durch. Ausgang bleibt bei 0V!

Ich denke ich besorge jetzt mal den passenden Regler und versuche das ganze nochmal.
Was so ein kleiner Buchstabe ausmacht, wenn man nicht richtig liest! ;)
01.01.2018, 06:56
Klebwax

Zitat:

Zitat von demmy

Ich denke ich besorge jetzt mal den passenden Regler und versuche das ganze nochmal.

Von Messen hälst du wohl nichts? Pack das ganze ans Labornetzteil und schau dir die Peaks auf dem Scope an. Dann erhöhe die Spannung und verfiziere bei welcher Spannung die Peaks aufhören. Dann weisst du, daß es an der Eingangsspannung liegt. Geht doch viel schneller (und ist auch billiger) als einen neuen Regler zu besorgen.

MfG Klebwax
05.01.2018, 20:04
demmy

Hallo zusammen,

genau das habe ich ja gemacht.

Also wenn ich 5V per USB an die Platine lege und messe, dann kommen da noch ca. 4,9V an. Die 0,1V scheinen schon an den Steckern bzw. der Leitung abzufallen. An der or-ing Diode fallen nochmal ca. 0,3V ab. Das macht dann am Schaltregler noch 4,6 V. In dieser Situation arbeitet er nicht richtig.
Lege ich die 5V direkt an den Schaltregler an, arbeitet er sauber.
Bei einer Spannung von 4,7V am Regler macht er auch noch Probleme.
Erhöhe ich die Spannung am Schaltregler auf 4,8V - 4,9V dann funktionier er.

Das scheint sich in etwa mit den Angaben im Datenblatt zu decken.

Jetzt habe ich nur das Problem, dass ich eine andere Lösung brauche. Dieser Typ scheint für meinen Anwendungsfall nicht die optimalste Lösung zu sein.
Entweder kann ich den Spannungsfall an der or-ing Diode weiter reduzieren oder ich brauche einen anderen Typ Regler.

Ich bin für alle Vorschläge offen.
06.01.2018, 00:26
PICture

Vielleicht hast du meinen Vorschlag (#13 ;) ) übersehen. Bei dem Verpolungsschutz ist die Differenz zwischen Ein- (Ui) und Ausgangspannung (Uo) auf gesättigtem Transistor T bei optimal angepasstem R im mV Bereich.
06.01.2018, 09:56
Klebwax

Gehen wir das Problem noch mal ganz von vorne an:

Zitat:

Zitat von demmy

Mit diesem Regler habe ich das Problem gehabt, dass die Ausgangsspannung immer mal wieder kurz zusammengebrochen ist. Also auf dem Oszi waren ganz kurze Peaks nach unten zu sehen,
die dazu geführt haben, das der µC immer mal wieder neu gestartet hat.

Deine Problemanalyse ergibt: es liegt am Regler

Zitat:

Zitat von demmy

Also wenn ich 5V per USB an die Platine lege und messe, dann kommen da noch ca. 4,9V an. Die 0,1V scheinen schon an den Steckern bzw. der Leitung abzufallen. An der or-ing Diode fallen nochmal ca. 0,3V ab. Das macht dann am Schaltregler noch 4,6 V. In dieser Situation arbeitet er nicht richtig.
Lege ich die 5V direkt an den Schaltregler an, arbeitet er sauber.
Bei einer Spannung von 4,7V am Regler macht er auch noch Probleme.
Erhöhe ich die Spannung am Schaltregler auf 4,8V - 4,9V dann funktionier er.

Das belegst du aber nicht. Bei 4,7V gibt es die Peaks auf der Versorgung, bei 5V geht die Schaltung. Wo sind die Peaks geblieben? Sind sie bei 5V weg? Oder sind sie nur etwas kleiner und die Schaltung funktioniert so gerade noch?

Spannungseinbrüche in der Versorgung deuten auf ein Problem in deiner Schaltung hin, sie sollten nicht vorkommen. Digitalschaltungen funktionieren in einem verhältnismäßig großen Spannungsbereich. Wenn es da irgendwo auf 100mV ankommt, stimmt etwas grundsätzlich nicht.

Was verursacht die Peaks? Ist da ein Bug in der Schaltung oder der Software, der sie verursacht? Schalten irgendwelche Lasten zu ungünstigen Zeiten? Fehlen Abblockkondensatoren an wichtigen Stellen? Ist das Layout der Stromversorgungsleitungen suboptimal?

Bevor ich jetzt weiter am Regler rumopereriere würd ich erstmal all diese Fragen klären, die Ursache der Peaks finden und sie beseitigen (aber das schrieb ich schon mal). Das mit dem Regler ist für mich das Kurieren am Sympton, und das wirkliche Problem wird dir später auf die Füsse fallen. Da altert ein Kondensator, korrodiert ein Stecker und der µC resettet wieder.

MfG Klebwax
06.01.2018, 16:50
demmy

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Hi PICture,

vielen Dank für deinen Beitrag, bei meinem Problem geht es aber weniger um Verpolungsschutz als eher das Problem das beide Spannungsquellen gleichzeitig angeschlossen sein können.

@Klebwax, ich muss dir grundsätzlich recht geben.

Ich habe den Fehler auch gefunden. Nachdem ich deinen letzten Post gelesen habe sind mir beim durchschauen der Schaltung zwei Dinge aufgefallen. Zum einen habe ich das Problem mit dem Resetten und dem komischen Verhalten der Schaltung nicht wenn ich diese über den Programmer mit Spannung versorge. Dann arbeitet alles richtig und ohne Probleme.
Diese Tatsache hat mich zum andern veranlasst nochmal ganz exakt den Strombedarf der Platine zu ermitteln. Dieser liegt bei 39mA. Und soweit ich das Messen konnte, steigt er auch nicht kurz mal sprunghaft an.
Aber die Tatsache das es über den Programmer problemlos funktioniert und auch funktioniert wenn ich eine externe Spannung (also nicht über USB) anlege, hat mich etwas stutzig gemacht.

Ich habe dann den Fokus meiner Suche mal auf den USB UART IC (CP2102) gelegt. Das ist das einzige Bauteil, welches rein über die USB-Spannung versorgt wird und nur dann, wenn USB eingesteckt ist.
Dummerweise habe ich den DTR-Pin des CP2102 über einen Kondensator an den Resetpin des µC gehängt, da ich einen Bootloader verwenden möchte. Was ja erst mal kein Problem ist denke ich.
Nur dummerweise habe ich wohl nicht bedacht das der µC mit 3,3V und der CP2102 mit 5V arbeiten.
Hier scheint wohl genau mein Problem zu liegen. Ich habe den Kondensator entfernt und jetzt funktioniert die Spannungsversorgung! Keine Peaks mehr und kein unkontrolliertes Resetten des µC.

Anhang 33154

Jetzt ist nur die Frage, kann ich den DTR Pin auch über eine Diode entkoppeln um Ihn verwenden zu können?
Oder habe ich mal wieder einen Denkfehler?

Viele Grüße