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Hallo Formummitglieder,
Ich möchte gerne für mein Projekt eine eigenes PCB für meinen ESP32C3/ESP32S2 entwerfen und ich bin gerade dabei mich tiefer in die Materie einzulesen.
Wenn ich Fachbegriffe oder ähnliches falsch benutze bitte nicht böse nehmen, ich kenn mich mit der Materie noch nicht so aus
Gerade versuche ich zu verstehen was ich alles beachten muss bei der Stromversorgung (und so dass ich alles richtig mache und es nicht irgendwie hingewurtschtelt wird
Als Stromversorgung möchte ich einen USB 2.0 Port verwenden. Dieser sollte normalerweise 5V liefern, da dies aber zu hoch ist brauche ich ein Bauteil welches meine Spannung runter regelt. Dafür wollte ich einen Linear Voltage Regulator verwenden.
Ich habe derzeitig folgende da:
LM1117MP-3.3/TR (SOT223) (Output 3,3 V) https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2008251033_HGSEMI-LM1117MP-3-3-TR_C498153.pdf
LM1117S-ADJ (SOT-223) (Output muss eingestellt werden) https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1809191821_HTC-Korea-TAEJIN-Tech-LM1117S-ADJ_C126029.pdf
LM1117F-3.3 (SOT-89) (Output 3,3 V) (75dB@120Hz 1A 1,3V@1A) https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1811092311_HTC-Korea-TAEJIN-Tech-LM1117F-3-3_C126019.pdf
AMS1117-ADJ (SOT-223) (Output muss eingestellt werden) (75dB@120Hz 800mA 1,3V@800mA) https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2104131903_KEXIN-AMS1117-ADJ_C369939.pdf
LM1117T-3.3 (TO-220) (Output3,3V)(LOD) https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2010101904_HGSEMI-LM1117T-3-3_C498321.pdf

Und einen AMS1117-3,3 welcher schon auf einen PCB mit Kondensatoren und einer LED verlötet ist. Leider habe ich dazu kein Datenblatt und dieses Bauteil ist nicht wirklich für ein PCB geeignet. Weshalb ich lieber die Versorgungschaltung auf dem eigentlichen PCB abbliden möchte.

Nun brauche ich wenn ich richtig verstanden habe zur stabilisierung des Spannungsreglers auch noch Kondensatoren am Eingang und Ausgang.
Dafür werden oft in Datenblättern Tantal-Kondensatoren verwendet, ist es nun aber auch möglich Keramikkondensatoren mit einem kleinen Widerstand (1 Ohm) zu verweden?

Würde ein Tantal-Kondensator einen größeren Mehrwert für meinen Anwendungfall bieten?

Werden die wie im Bild gezeigten Kondensatoren als Stützkondensatoren verwendt oder hat das einen anderen Grund (Überspannung)?
(Stützkondensatoren werden normalerweise Parallel geschaltet oder?)

Ich bin für jede (hilfreiche) Antwort dankbar. Falls noch mehr Informationen gebraucht einfach fragen.

Hallo,

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Wenn in Deiner Applikation Tantalkondensatoren vorgeschlagen werden und Du die
Bauteile eh noch kaufen musst, dann kauf sie.
Wenn Du dich an Bastler's Wühlkiste bedienst und keine hast, ist das was anderes.
Dann kann man sie durch normale Elektrolytkondensatoren (Elkos) ersetzen,
denen man einen kleinen Keramikkondensator oder Folienkondensator parallel
schaltet. Damit verbessert man die Hochfrequenzeigenschaften der Elkos.
Tantal bietet von sich aus schon bessere Eigenschaften, daher die Empfehlung.

Wichtig ist auch, dass in Deinem Schaltbild oben alle drei Massepunkte zu einem
einzigen Punkt und zwar dem Massepin des Reglers so kurz wie möglich
verbunden werden. Ansonsten kannst Du Pech haben und der Regler schwingt
auf hoher Frequenz (deswegen die kurzen Leitungen).

Wie groß ist denn der Strom, der hinter dem Regler fließen soll?
Evtl. kommt auch ein Schaltregler in Betracht.

Mikee

» Hallo,
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» Wenn in Deiner Applikation Tantalkondensatoren vorgeschlagen werden und Du
» die
» Bauteile eh noch kaufen musst, dann kauf sie.
» Wenn Du dich an Bastler's Wühlkiste bedienst und keine hast, ist das was
» anderes.
» Dann kann man sie durch normale Elektrolytkondensatoren (Elkos) ersetzen,
» denen man einen kleinen Keramikkondensator oder Folienkondensator parallel
» schaltet. Damit verbessert man die Hochfrequenzeigenschaften der Elkos.
» Tantal bietet von sich aus schon bessere Eigenschaften, daher die
» Empfehlung.
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» Wichtig ist auch, dass in Deinem Schaltbild oben alle drei Massepunkte zu
» einem
» einzigen Punkt und zwar dem Massepin des Reglers so kurz wie möglich
» verbunden werden. Ansonsten kannst Du Pech haben und der Regler schwingt
» auf hoher Frequenz (deswegen die kurzen Leitungen).
»
» Wie groß ist denn der Strom, der hinter dem Regler fließen soll?
» Evtl. kommt auch ein Schaltregler in Betracht.
»
» Mikee

Hallo,
beim LM1117 sind die Kondensatoren sorgfältig auszuwählen.
Es gibt Anforderungen an den ESR. Keramik-C's ohne Serienwiderstand
können einen zu kleinen ESR haben. Siehe:
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1117.pdf?ts=1649257977924&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F
Abschnitt 9.2.2.1.3 Output Capacitor.

Grüße
Altgeselle

» Hallo,
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» Wenn in Deiner Applikation Tantalkondensatoren vorgeschlagen werden und Du
» die
» Bauteile eh noch kaufen musst, dann kauf sie.

Es Stand im Datenblatt aber da das nur auf Chinesisch war, habe ich den Googleübersetzer drüberlaufen lassen. Und da wurde scheinbar Tantal Kondensatoren empfohlen so weit ich das richtig verstanden habe.

» Wenn Du dich an Bastler's Wühlkiste bedienst und keine hast, ist das was
» anderes.
» Dann kann man sie durch normale Elektrolytkondensatoren (Elkos) ersetzen,
» denen man einen kleinen Keramikkondensator oder Folienkondensator parallel
» schaltet. Damit verbessert man die Hochfrequenzeigenschaften der Elkos.
» Tantal bietet von sich aus schon bessere Eigenschaften, daher die
» Empfehlung.

Leider habe ich bis jetzt keine Tantalkondensatoren nur Keramik und Elkos.
Also das würde dann keinen Sinn machen (hatte ich gestern noch gefunden nach dem ich den Beitrag erstellt hatte)
https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/428691/lm1117---tantal-kondensator-instead-of-ceramic
Ich habe auch gelesen, das Tantal schnell Problme machen wenn unvorgesehene Spikes in der Schaltung auftreten. (Dachte deshalb an Keramik-Kondensatoren)

» Wichtig ist auch, dass in Deinem Schaltbild oben alle drei Massepunkte zu
» einem
» einzigen Punkt und zwar dem Massepin des Reglers so kurz wie möglich
» verbunden werden. Ansonsten kannst Du Pech haben und der Regler schwingt
» auf hoher Frequenz (deswegen die kurzen Leitungen).

Stimmt das habe ich jetzt auch schon öfters gelesen/gehört. Ich versuche gerade bevor ich ein PCB fertigen lasse auch einen Prorotypen mit Lochplatten zu bauen. Is der Abstand zuwischen den Löchern schon zu größ oder geht das noch?


» Wie groß ist denn der Strom, der hinter dem Regler fließen soll?
» Evtl. kommt auch ein Schaltregler in Betracht.

Also die Stromstärke ist unterschiedlich aber eigentlich will ich auf dem PCB bis jetzt eigentlich nur den ESP32S2/Esp32C3 verbauen (mit optional einer Statusled), einen MicroSD-Slot und einen USB-Port. Ich würde mal ausgehen das 500mA das absolute maximum ist was auftreten kann.
https://iotassistant.io/news/esp32-s2-vs-esp32/ wenn man dem hier trauen kann dann ist der Peak mit WLAN ca 310mA.

Ich würde am Ende gerne etwas ähnliches wie https://www.hackster.io/news/create-custom-usb-devices-with-the-esp32s2stick-458bf370a522 bauen

Vielen Dank schon mal für deine Antwort

» » Hallo,
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» » Wenn in Deiner Applikation Tantalkondensatoren vorgeschlagen werden und
» Du
» » die
» » Bauteile eh noch kaufen musst, dann kauf sie.
» » Wenn Du dich an Bastler's Wühlkiste bedienst und keine hast, ist das was
» » anderes.
» » Dann kann man sie durch normale Elektrolytkondensatoren (Elkos)
» ersetzen,
» » denen man einen kleinen Keramikkondensator oder Folienkondensator
» parallel
» » schaltet. Damit verbessert man die Hochfrequenzeigenschaften der Elkos.
» » Tantal bietet von sich aus schon bessere Eigenschaften, daher die
» » Empfehlung.
» »
» » Wichtig ist auch, dass in Deinem Schaltbild oben alle drei Massepunkte
» zu
» » einem
» » einzigen Punkt und zwar dem Massepin des Reglers so kurz wie möglich
» » verbunden werden. Ansonsten kannst Du Pech haben und der Regler schwingt
» » auf hoher Frequenz (deswegen die kurzen Leitungen).
» »
» » Wie groß ist denn der Strom, der hinter dem Regler fließen soll?
» » Evtl. kommt auch ein Schaltregler in Betracht.
» »
» » Mikee
»
» Hallo,
» beim LM1117 sind die Kondensatoren sorgfältig auszuwählen.
» Es gibt Anforderungen an den ESR. Keramik-C's ohne Serienwiderstand
» können einen zu kleinen ESR haben. Siehe:
» https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1117.pdf?ts=1649257977924&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F
» Abschnitt 9.2.2.1.3 Output Capacitor.

Das wäre dann das mit dem Keramikondensator und dem Widerstand was ich Initial machen wollte? Oder ist ein Serienwiderstand noch mal was spezielles (Oder nur eine Bezeichnung, das es aus den Standatisierten E Reihen kommt)?
Wenn ich größere Kondensatoren (höhre Kapazität), hat das keinen Nachteil oder?

Es fehlen noch eine Reihe von Dioden!

Thomas hat das unter anderem hier beschrieben:
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/ureg3pin.htm

Des Weiteren hat Thomas - auch für Dich - diesen Beitrag geschrieben:
www.elektronik-kompendium.de/news/im-fokus-3pin-spannungsregler-am-ein-und-ausgang-richtig-beschaltet/

Auch spannend:
https://www.elektronik-kompendium.de/news/thema/3-pin-spannungsregler/
https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/uregspec.htm

Es gibt hier im ElKo ganz viele spannende Grundlagenartikel, man muss sich nur durchschmökern!

» » Hallo,
» » beim LM1117 sind die Kondensatoren sorgfältig auszuwählen.
» » Es gibt Anforderungen an den ESR. Keramik-C's ohne Serienwiderstand
» » können einen zu kleinen ESR haben. Siehe:
» »
» https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1117.pdf?ts=1649257977924&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F
» » Abschnitt 9.2.2.1.3 Output Capacitor.
»
» Das wäre dann das mit dem Keramikondensator und dem Widerstand was ich
» Initial machen wollte? Oder ist ein Serienwiderstand noch mal was
» spezielles (Oder nur eine Bezeichnung, das es aus den Standatisierten E
» Reihen kommt)?
» Wenn ich größere Kondensatoren (höhre Kapazität), hat das keinen Nachteil
» oder?

Genau so ist es. Allerdings sind Keramikkondensatoren >10µF selten und teuer.
Tantalkondensatoren oder gute AL-Elkos haben den geringen aber hier
notwendigen ESR.
Nimm einfach die Schaltung von Seite 1 des Datenblatts.
Hintergrund:
Low-Drop Regler benötigen generell größere Kapazitäten
an Ein- und Ausgängen als z. B. Standard-LM 7805.
Das hängt mit dem internen Längsregel-Transistor zusammen. Bei Low-Drop
Reglern ist das ein PNP- bzw. PMOS-Typ. Der Emitter bzw. Source ist mit der
Eingangsspannung verbunden. Jede schnelle Änderung der Eingangsspannung steuert
sofort die BE (oder GS) Strecke, weil die Spannung an der Basis (oder Gate)
wegen der internen Kapazitäten zunächst konstant bleibt.
Durch große Kapazitäten sorgt man dafür, dass sich die Spannungen nicht schnell ändern können.
Der mindest-ESR wird benötigt, damit der interne Regler stabil arbeiten kann.

Hallo nochmal,
Leider hatte ich nicht so viel Zeit da einiges dazwischen gekommen ist. Ich habe nun mal versucht es grob als Schaltplan umzusetzen. Welchen Kondensator soll ich nun verwenden einen Tantal oder einen Kerko mit Elko? Scheinbar gibt es hier ja auch 2 verschiedene Meinungen

Das Gerät soll nicht zu groß werden aber trotzdem sehr zuverlässig funktionieren (und lange halten). (Ich würde es gerne später als Produkt verkaufen und möglichst alles was Sinn macht richtig umsetzen aber das wird noch dauern da die Software noch in Entwicklung ist).

Was eignet sich dafür besser? (das Gerät soll auch nicht größer als nötig werden)
Vielen Dank schon mal.

(Die Kondensatoren sind nur sporadische Platzhalter und werden ersetzt mit dem richtigen sobald ich weiß welche Kondensatortypen ich verbaue)

Wenn du die Kondensatoren so einbaust...




...dann wird das nur eines: sehr sparsam.

Und es spielt auch keine Rolle was für Kondensatoren das sind.

Und die Diode ist eh überflüssig.

» Wenn du die Kondensatoren so einbaust...
»
»
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»
» ...dann wird das nur eines: sehr sparsam.
Und was soll ich dann machen? Das ist der beschriebene Aufbau im Datenblatt ohne nähre Information oder Quelle ist die Antwort nicht hilfreich.
»
» Und es spielt auch keine Rolle was für Kondensatoren das sind.
»
» Und die Diode ist eh überflüssig.
Es wurde mir geraten eine Rückfluss-Diode einzubauen, und wenn man den Beitrag liest scheint diese ja durch aus Sinn zu ergeben.
» Thomas hat das unter anderem hier beschrieben:
» https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/ureg3pin.htm

» » Wenn du die Kondensatoren so einbaust...
» »
» »
» »
» »
» » ...dann wird das nur eines: sehr sparsam.
» Und was soll ich dann machen? Das ist der beschriebene Aufbau im Datenblatt

Ist er ganz sicher nicht!


» » Und die Diode ist eh überflüssig.
» Es wurde mir geraten eine Rückfluss-Diode einzubauen, und wenn man den
» Beitrag liest scheint diese ja durch aus Sinn zu ergeben.
» Thomas hat das unter anderem hier beschrieben:
» » https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/ureg3pin.htm

Die Diode ist bei 3,3V überflüssig!

» Und die Diode ist eh überflüssig.

Nicht immer. Siehe Kapitel 8.4 im Datenblatt von TI

» » Und die Diode ist eh überflüssig.
»
» Nicht immer. Siehe Kapitel 8.4 im Datenblatt von TI

Bei 3,3V Ausgangsspannung?

» » Wenn du die Kondensatoren so einbaust...
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» » ...dann wird das nur eines: sehr sparsam.
»
Der Humor von xy erschließt sich nicht jedem sofort.
Hier hilft es sich zu erinnern, dass die Kondensatoren mit einem Pol
an GND angeschlossen werden müssen.

Grüße
Altgeselle

» » » Und die Diode ist eh überflüssig.
» »
» » Nicht immer. Siehe Kapitel 8.4 im Datenblatt von TI
»
» Bei 3,3V Ausgangsspannung?

Ja, die schreiben,dass eine interne Diode nur 10-20 A Surge Strom aushält und wenn der Ausgangskondensator >1000uF ist, dann kann der Strom größer sein und den Regler zerstören.

» Ja, die schreiben,dass eine interne Diode nur 10-20 A Surge Strom aushält
» und wenn der Ausgangskondensator >1000uF ist, dann kann der Strom größer
» sein und den Regler zerstören.

Dem ist aber nicht so.