Schaltung mit Spannungsregler

International Deutsch
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Hallo zusammen,

ich bin gerade dabei eine Schaltung für mein Motorrad aufzubauen.
Ich bin selbst Programmierer, sodass der Code nicht das Problem sein wird. Meine E-Technik Skills hingegen sind leider etwas eingerostet. Es wäre super nett, wenn ihr über meinen aktuellen Schaltplan drüberschauen (siehe Anhang) und Feedback geben könntet und mir vllt auch ein 1-2 Fragen beantworten könntet.

Im Grunde möchte ich nur eine 12V Pumpe (2,5A - max. 3A) über den Arduino ansteuern (per PWM an den MOSFET).
Das Ganze wird an einer KFZ Batterie betrieben, dessen Spannung üblicherweise so zwischen 12V und 15V schwankt. Deshalb, und weil ich das Arduino Board schonen möchte, habe ich einen linearen Regler (LP2950) eingebaut, der die 5V für den Arduino (am 5V Eingang, nicht VIN) bereitstellt. Der Regler benötigt laut Datenblatt einen 1µF Kondensator am Ausgang. Den Widerstand habe ich vorgeschaltet, damit der LP2950 weniger zu tun hat und kühler bleibt (macht das Sinn?).
Ganz links habe ich dann noch eine Suppressordiode, die ab 30V kurzschließt und die Sicherung oben raushaut. Eine KFZ-Batterie kann ja gerne mal kurzzeitig mehr liefern als die sonst üblichen 12-15V.

Frage 1:
Sehr ihr irgendwelche gravierenden Fehler in der Schaltung?
Bzw. habt ihr Verbesserungsvorschläge?

Frage 2:
Denkt ihr der lineare Regler LP2950 passt, oder sollte man aufgrund der Wärmeentwicklung lieber zu einem Step Down Regler wie dem LM2576-5 greifen, der jedoch weitere Bauteile erfordert (Spule, mehr Kondensatoren etc.) und vllt andere Nebeneffekte hätte?

Frage 3:
Im Datenblatt des LP2950 ist ein Beispielplan enthalten, bei dem nur der Ausgang des Reglers mit einem Kondensator versehen ist. Nach ein bisschen Googlen findet man aber auch öfter Pläne, wo auch vor dem Eingang des Reglers noch ein Kondensator geschaltet wird, oder mehrere. Manchmal auch noch eine Diode oder eine Spule. Was davon benötige ich, damit meine Fahrzeugelektronik nicht abraucht? :slight_smile:

Viele Grüße und Danke im Voraus für eure Hilfe,
da-mkay

Schaltung.png
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Hallo,

ich würde auf jeden Fall den Widerstand weg lassen, der kann sich nur negativ auswirken. Zudem fallen da bei 100mA ja bereits 5V ab. Nimm doch einen Spannungsregler LM7805 im TO220 Gehäuse und befestige den an einer Fläche die die Wärme abgeben kann. Oder ein kleines Kühlblech. Oder einen LM2576T-005 Schaltregler, Step-Down, 5V, 3A, 4,75-40Vi, TO220-5.

Heinz

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(deleted)

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Ein Stepdown-Regler sehe ich hier eigendlich besser geeignet und bringt an der Stelle auch keine mir bekannten Nachteile. Den gibt es ja auch schon fertig auf Platine, somit sollte der Nachbau auch einfach sein.
Allerdings wirst du sicher mit anderen Problemen kämpfen dürfen, die üblicherweise bei allen Verbrennern auftreten, das sind Spannungsspitzen, die man nur mit entsprechenden Entstörfiltern sauber weg bekommt.
Auch da ist die Auswahl riesig.
Alles nur Beispiele.

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Motorrad .... Pumpe.... hört sich nach einer Kettenschmierung an. Hast du schon den Rehoiler gefunden? Rehtronik
Hab meine schon lang rumliegen und noch nicht eingebaut :confused:
Zumidest kann man sich da eine Anregung holen.

Spannungsversorgung würde ich, wie von HotSystems vorgeschlagen, eine Schaltregler nehmen. Du möchtest die Elektronik bestimmt wasserdicht in ein Gehäuse bauen, da kommt nicht viel Luft ran.
Falls du dennoch den Längsregler einsetzen möchtest, verhindern die Kondensatoren das Schwingen (also Keramikkondensatoren). Auch in der Datenblatt zum LP2950 ist am Eingang ein Kondensator vorgesehen LP2950

Ich würde noch eine leistungsfähige Schottky-Diode parallel zum MOSFET machen.

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Und die Freilaufdiode an der Pumpe nicht vergessen.

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Vielen Dank für die zahlreichen Antworten.

Rentner:
ich würde auf jeden Fall den Widerstand weg lassen, der kann sich nur negativ auswirken. Zudem fallen da bei 100mA ja bereits 5V ab. Nimm doch einen Spannungsregler LM7805 im TO220 Gehäuse und befestige den an einer Fläche die die Wärme abgeben kann. Oder ein kleines Kühlblech. Oder einen LM2576T-005 Schaltregler, Step-Down, 5V, 3A, 4,75-40Vi, TO220-5.

Den LM2576 hatte ich auch auf dem Schirm, aber dann die Suche nach der passenden Spule aufgegeben. Die im Datenblatt verlinkten Spulen konkreter Hersteller scheint es hier nicht (mehr?) zu geben.

Der L7805 scheint an sich eine einfache Möglichkeit zu sein. Allerdings hat mich da das Temperaturlimit abgeschreckt (0 bis 125°C). Zumindest steht das auf der Reichelt Seite. Im Datenblatt ist zumindest der L7805ABV mit -40 bis 125°C angegeben. Könnte also doch gehen. 8)

HotSystems:
Allerdings wirst du sicher mit anderen Problemen kämpfen dürfen, die üblicherweise bei allen Verbrennern auftreten, das sind Spannungsspitzen, die man nur mit entsprechenden Entstörfiltern sauber weg bekommt.

Das habe ich erstmal mit der Suppressordiode+Schmelzsicherung gelöst. Sollte die Sicherung dann tatsächlich ständig abrauchen würde ich da nochmal nachhaken.

OtmarK:
Motorrad .... Pumpe.... hört sich nach einer Kettenschmierung an. Hast du schon den Rehoiler gefunden?

Es geht tatächlich um einen Öler hier und den Rehoiler kenne ich auch. Allerdings wartet der Arduino schon Jahre in der Schublade auf seinen "echten" Einsatz. Außerdem möchte ich ein simples zeitbasiertes System haben ohne Tachosignal/Reed (bitte keine Diskussion dazu :P).

OtmarK:
Spannungsversorgung würde ich, wie von HotSystems vorgeschlagen, eine Schaltregler nehmen. Du möchtest die Elektronik bestimmt wasserdicht in ein Gehäuse bauen, da kommt nicht viel Luft ran.

Am liebsten würde ich auch den LM2576-5 step down Regler nehmen, aber da tue ich mich mit der Wahl der richtigen Spule schwer, da das Datenblatt explizit nur die auflistet, die mit dem Teil funktionieren sollen (die finde ich aber bei Reichelt etc nicht).

OtmarK:
Falls du dennoch den Längsregler einsetzen möchtest, verhindern die Kondensatoren das Schwingen (also Keramikkondensatoren). Auch in der Datenblatt zum LP2950 ist am Eingang ein Kondensator vorgesehen LP2950

Ich bin nicht auf den LP2950 festgelegt. Nehme auch gerne einen anderen Regler. Interessant, dass in diesem Datenblatt auch am Eingang ein Kondensator hängt. Bei dem Datenblatt, das ich von der Reichelt-Seite hatte, war der nicht eingezeichnet (anderer Hersteller).

OtmarK:
Ich würde noch eine leistungsfähige Schottky-Diode parallel zum MOSFET machen.

HotSystems:
Und die Freilaufdiode an der Pumpe nicht vergessen.

Ich habe beide Dioden mal eingebaut. Habt ihr das so gemeint (siehe Anhang, neuer Plan)? Die Freilaufdiode erschließt sich mir, aber wozu dient die Schottky genau?

In dem neuen Schaltplan hab ich erstmal auch den L7805ABV Regler eingebaut mit den Kondensatoren am Eingang und Ausgang wie im Datenblatt gezeigt (0,33µF und 0,1µF).
Im Schaltplan vom Rehoiler habe ich nun gesehen, dass dieser ebenfalls einen 7805 nutzt. Allerdings mit mehreren 100nF Kondensatoren und einem zusätzlichen Elko. Außerdem noch zwei weitere Dioden (An GND unten und an der 12V+ links).
Sollte ich davon auch noch etwas in meinem Plan aufnehmen?

Schaltung2.png
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Störungen wirst du nicht alleine durch eine Diode verhindern können, dazu ist die zu langsam.
Da muss ein Filter rein.

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Hi

Warum willst Du das Rad neu erfinden und selber mit Spulen eine Schaltregler zusammen backen?
Die Dinger gibt's mittlerweile in 3x2cm (man möge mich wegen der genauen Maße steinigen) - an jeder Ecke ein Pin und fertig - Da wäre besagte Spule bereits fix und fertig drauf - wohl auch Eine, Die 'tut'.

KFZ-Störungen:
dse-faq.elektronik-kompendium.de

MfG

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HotSystems:
Störungen wirst du nicht alleine durch eine Diode verhindern können, dazu ist die zu langsam.
Da muss ein Filter rein.

Der Plan ist zumindest noch eine Spule reinzupacken, damit ich diesen Transientenschutz direkt drin habe.

postmaster-ino:
Warum willst Du das Rad neu erfinden und selber mit Spulen eine Schaltregler zusammen backen?
Die Dinger gibt's mittlerweile in 3x2cm (man möge mich wegen der genauen Maße steinigen) - an jeder Ecke ein Pin und fertig - Da wäre besagte Spule bereits fix und fertig drauf - wohl auch Eine, Die 'tut'.

Eigentlich will ich es nur so einfach wie möglich haben, und wenn der lineare Regler ausreicht ohne extrem heiß zu werden (wovon ich nach den Google-Ergebnissen mal ausgehe), dann passt das für mich. Und zur Not habe ich eine Sitzheizung geschenkt :stuck_out_tongue:

Vielleicht könnt ihr mir noch ein paar Fragen beantworten :wink:

  1. Ich habe mir noch viele Schaltpläne angeschaut, wo ein 7805 verwendet wird, und viele Forenbeiträge gelesen. Während das Datenblatt sagt, dass in vielen Fällen keine zusätzlichen Kondensatoren nötig sind, schreiben die auch, dass ein 330nF und 100nF aber gut wären. In Foren wird aber oft dazu geraten (zusätzlich) auf beiden Seiten noch ein 47µF (Eingang) bzw. 10µF (Ausgang) Elko einzubauen. Soweit kein Problem. Kann ja nicht schaden bei einem linearen Regler. Deshalb habe ich die eingebaut. Wie sind hier die Meinungen dazu?

  2. In vielen Schaltplänen habe ich gesehen, dass eine Freilaufdiode um den Regler gebaut wird (von Out nach In). Laut Datenblatt ist das notwendig in diesem Fall:
    "Application with high capacitance loads and an output voltage greater than 6 volts need an external diode (see Figure 23. Reducing power dissipation with dropping resistor) to protect the device against input short circuit. "
    In einem anderen 7805er Datenblatt waren die etwas genauer und haben geschrieben, dass ab 10µF als hochkapazitiv anzusehen sind.
    Wie ist denn das Arduino Board da einzuordnen?
    Wenn ich den 10µF Kondensator am Ausgang einbaue, wie in (1) genannt, dann habe ich ja auf jeden Fall schon die Hochkapazitivität und sollte folglich die Freilaufdiode um den Regler einbauen.
    Woanders hier habe ich dann allerdings gelesen, dass das mit dem Arduino ein Problem sein kann, wenn man den per USB anschließt (externe Stromversorgung aus), bspw. zum Flashen. Denn dann liegt am Ausgang vom Regler mehr an als am Eingang, was der 7805er wohl gar nicht mag und kaputt gehen kann.
    Sollte ich die Freilaufdiode also einbauen? Zum Flashen könnte ich ja den Arduino von der Schaltung trennen.

  3. Ich bin mir gerade noch unsicher, ob ich beide Dioden benötige: die Freilaufdiode für die Pumpe und die Schottky für den MOSFET.
    Hier hatte einer eine ähnliche Frage und die Aussage in der Antwort war eigentlich, dass die Freilaufdiode an der Pumpe ausreicht. Im automotive Bereich hingegen ist es wohl auch sinnvoll beide einzubauen. Ich denke mal der Motorrad-Bereich zählt auch dazu. Leider verstehe ich die Begründung an dieser Stelle nicht ganz. Kann mir hier jemand erklären, warum in dem Fall beides sinnvoll ist? Oder vllt auch warum tatsächlich nur die Freilaufdiode der Pumpe aureicht?

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Ich bin kein Profi, aber da ich schon öfters mal eine gewischt bekommen habe, kenne ich mich mit Strom etwas aus. Lasse mich gerne korrigieren.... :wink:

Zu1: "größere" Kondensatoren am Eingang sind Stützkondensatoren (Elko, Wickelkondensator). Denke auf den kannst du bei deiner "dicken" 12V-Spannungsversorgung verzichten. Kleine Kondensatoren (Schichtkondensator, Keramik) solltest du rein machen, die verhindern das Schwingen (schaden auch nicht). Der am Ausgang ist ja ok.

Zu2: Oft nehmen es elektronische Bauteile übel wenn eine Spannung am Ausgang die Versorgungsspannung überschreitet. Eine Diode schadet nicht und nimmt kaum Platz weg.

zu3: Da ich schreibfaul bin, hier zwei Links FredFET Diskussion

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damkay:
Der Plan ist zumindest noch eine Spule reinzupacken, damit ich diesen Transientenschutz direkt drin habe.

Das ist auch ok und könnte reichen.

Eigentlich will ich es nur so einfach wie möglich haben, und wenn der lineare Regler ausreicht ohne extrem heiß zu werden (wovon ich nach den Google-Ergebnissen mal ausgehe), dann passt das für mich. Und zur Not habe ich eine Sitzheizung geschenkt :stuck_out_tongue:

Ob der Regler heiß wird, hängt alleine vom Verbrauch deines Projektes ab. Ob du das schon in Google so fertig findest, kann ich nicht sagen.