USB zur Modulstromversorgung nutzen?

Dieses Thema im Forum "Lötkunst" wurde erstellt von serge, 15. März 2013.

  1. serge

    serge ||

    Vorab: Ich bin blutigster Anfänger in Sache DIY und benötige daher (wie hieß es seinerzeit im Sportunterricht?) "Hilfestellung" bei folgender Aufgabe.

    Ich habe ein kleines Modularmischermodul, das ich live gerne alleinstehend betreiben würde. Es benötigt rund 20mA ±15V. Ich muss ohnehin einen aktiven USB-Hub mitschleppen und würde gerne die USB-Versorgungsspannung nutzen, um das Mischermodul zu versorgen.

    Dieser DC-DC-Spannungswandler
    http://www.reichelt.de/Wandler-Modu...2;ARTICLE=121344;GROUPID=4956;artnr=TMH+0515D
    liefert ausgangsseitig max. 65mA ±15V.
    Bei Volllast braucht er eingangsseitig bei 5V 510mA.
    Der Mischer fordert da ja keine Volllast, sondern rund ein Drittel. Das macht eingangsseitig rund 170mA (oder ist das eine naive "Milchmädchenrechnung"?), und das sollte ein Ausgang eines aktiven USB-Hubs doch liefern können (ist doch bis 500mA spezifiziert, oder)?

    Ich nehme also eine USB Typ B Buchse, greife an Pin1 +5V und an Pin2 Masse ab,
    führe diese an Pin1 +Vin und Pin2 -Vin (Gnd) des Spannungswandlers,
    und kann dann an Pin4 -Vout (-15V) und an Pin6 +Vout (+15V) abgreifen.

    ±15V und Gnd leite ich dann an den Mischer, fertig.

    Oder ist das zu naiv? Muss da noch da noch irgendeine Art von Schutzschaltung rein? Danke im voraus!
     
  2. serge

    serge ||

    Kann niemand helfen?
     
  3. Yep, das ginge grundsätzlich, allerdings sind 150mVpp Restwelligkeit nicht grad audiophil. Man müsste ausprobieren, ob das 'funktioniert' i.S.v. ob diese Restwelligkeit sehr hörbar ist oder nicht. Wahrscheinlich wird es als breitbandiges Rauschen auf den +/-15V Rails verbleiben, man könnte es halt wahrscheinlich auch wieder raussieben, wird auch im Datenblatt empfohlen. Vielleicht passiert das auch schon in deinem Mixer. Und halt bedenken, dass USB2 im schlechtesten Falle nur auf 500mA spezifiziert ist, wie du bereits geschrieben hast. Kann aber auch leicht sein, dass auf nem aktiven Hub mehr drauf ist, die Apple Ladegeräte haben z.B. oft 1A zur Verfügung.
    Wenn du die Zeit und das Geld hast, würd ichs einfach mal ausrpobieren, klingt spannend ;-)

    //edit:
    Oh, Verzeihung, Korrektur! Die 5V Variante hat anscheinend nur 75mVpp Ripple - noch besser also.
     
  4. serge

    serge ||

    Vielen Dank für die Hinweise! Wenn ich das mit der Restwelligkeit von ±75mV richtig verstanden habe, ist das so ein "Gezappel" um die ±15V herum. Das gibt einen Fehler von ±0,5%, also 1% in der Versorgungsspannung.

    Ich habe zwei Optionen:

    (1) Die Schaltung wie eingangs beschrieben aufbauen, den Mischer anschliessen und seinen Ausgang aufnehmen. Dann den Mischer in seinen "normalen" Rahmen (der Mischer "lebt" normalerweise in einem speziellen Rahmen, der ihn mit "ordentlichen" ±15V versorgt (siehe http://www.eardrill.com/modules/ModuleModule/)) einbauen und seinen Ausgang aufnehmen. Wenn ich beide Aufnahmen vergleiche, sollte ich hören können, wieviel mehr Rauschen die selbst gebastelte Schaltung produziert, und dann entscheiden können. Ein Oszilloskop steht nicht zur Verfügung.

    (2) Ich ergänze die Schaltung gleich um ein "Sieb", um die Restwelligkeit zu entfernen. Nur weiss ich nicht, aus welchen Bauteilen dieses Sieb wie aufgebaut sein muss, und wie diese Bauteile dimensioniert sein müssen. Ich stelle mir die Restwelligkeit ganz naiv als Rauschen vor, mit einer Bandbreite von 20MHz, wenn ich das Datenblatt richtig verstanden habe – und dann brauche ich praktisch ein Tiefpassfilter dafür, oder? Was für eine Schaltung müsste ich da nehmen? Ein RC-Siebglied (siehe http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210251.htm)? Aber mit welchen Bauteilwerten? Und dieses Sieb müsste ich zweimal bauen, einmal für +15V und einmal für -15V, richtig?

    Vielleicht ist es am besten, erstmal mit (1) weiter zu machen, um zu sehen, wie groß das Problem wirklich ist.

    Zu den im Datenblatt erwähnten Kondensator: Wenn ich das richtig verstanden habe, soll dieser doch am Eingang sitzen, um den "Reflected input ripple current" (was ist das denn?) zu dämpfen. Muss der sein? Und wie muss der verschaltet sein? Einfach zwischen den Anschlüssen +5Vein und GND?
     
  5. microbug

    microbug |||

    Ich habe neulich eine Schaltung gesehen, da saßen die Kondensatoren IN den Leitungen, muß ich nochmal nachschauen, war ein Korg-Synthi.

    Was Du unbedingt machen solltest: einen Kondensator zwischen der Schirmung der USB-Buchse und der restlichen Masse der Schaltung, niemals direkt mit der Restmasse verbinden. Damit handelst Du Dir sonst Einstreuungen von Netzteilen auf dem Audiozweig über die Masse ein, war hier schon öfter Thema.

    USB2 ist auf maximal 500mA ausgelegt, USB3 kann maximal 900mA dürfen. Diese Werte kann man aber im Controller nach unten hin ändern. Apple hat das zB beim iPad auf 300mA begrenzt, um die Akkulaufzeit auch bei angeschlossenen externen Geräten zu gewährleisten.

    Apple USB-Netzteile, zumindest die kleinen quadratischen fürs iPad, liefern mehr Strom als das normale USB-Current.

    Es gibt auch inzwischen USB-Hubs mit solchen Hochstromports, wie zB die neuen Schwarzen von D-Link. Solange da kein Rechner dransteckt und eingeachaltet ist, liefert der genug Strom zum Laden des iPads. Für Windowsrechner gibt's gar eine Software, die den Lademodus auch bei angestecktem Rechner freischaltet. Ich habe den kleinen 4er Hub aus dieser Serie hier, der hat einen solchen Port, der Größere 7er genau zwei davon. Funktioniert wirklich gut und ist sehr praktisch.
     
  6. serge

    serge ||

    Vielen Dank für den Hinweis – da ich wirklich ein blutiger Anfänger bin, verzeih meine Frage: Welchen Kondensator muss ich wie zwischen USB-Schirm und GND-Leitung meiner Miniwinzwanzschaltung legen?
     
  7. microbug

    microbug |||

    Keramisch oder Styroflex, eher letzteres, aber kein Elko. Guck mal in ein USB-Festplattengehäuse rein, selbst in den billigen Dingern sitzt so ein Kondensaor an dieser Stelle. Wert in etwa wie die Blockkondensatoren an den Stromversorgungspins der ICs, das sollte genügen.
     
  8. serge

    serge ||

    Habe ich gemacht, aber ich werde aus dem Bild nicht recht schlau:

    Dieses Ding mit der Aufschrift 10uF/35v ist das einzige "Großbauteil" in Nähe des USB-Anschlusses, auf dem Rest der Platine tummeln sich noch zahlreiche mit "C" markierte SMD-Bausteine, deren Beschriftung ich aber nicht entziffern kann. Aber ist dieses Riesending nicht doch ein Elektrolytkondensator (ich dachte, die würde man an dieser Einschnürung erkennen).

    Also einfach einen keramischen oder Styroflex-Kondensator mit den Werten 10uF/35v zwischen Pin2 Masse der USB-Buchse und der "Restmasse" einbauen?
     

    Anhänge:

  9. Hallo serge

    ich würde das sein lassen. Der USB-Hub ist ja beim Auftritt nicht mit dabei, damit er mal wieder an die frische Luft kommt, sondern der soll digitale Daten transportieren. Ich bin mir sehr sehr sicher, dass Du dir mit der geplanten Versorgung eines Audiomoduls aus der digitalen Stromversorgung jede Menge Fizzel und Zirp einfängst. Nicht umsonst trennen professionelle Geräte peinlichst genau zwischen den Grounds für digitale und für analoge Signale.

    Ich würde mir ein Traco TMP 15215C besorgen, Stromkabel und das Mischpultmodul anschliessen (Schraubklemmen!). Fettich.
    Kosten 46,50 bei Reichelt. Das genügt dann auch noch für ein paar Module mehr, ist Kurzschlussfest, Überlastfest.

    Besten Gruß an die Damenwelt...

    Florian
     
  10. microbug

    microbug |||

    Das ist offensichtlich ein Gehäuse für 3,5" Platten oder gar optische Laufwerke, denn das große Bauteil ist wirklich ein Elko, daneben eine Spule. Diese Komponenten gehören zu einem Stepup-Wandler, der aus 5V eine zusätzliche 12V macht. Der hat aber mit der USB-Buchse nichts zu tun, sondern sitzt an der Stromversorgung.

    Styroflex sind viel kleiner. Du brauchst einen Kondensator mit 100nF, den Du zwischen die USB-Schirmung und die restliche Gerätemasse klemmst.
     

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