3,3 Volt Spannungsregler, DIY
Mikroprozessoren wie z. B. der ESP8266 oder der ESP32 benötigen für den Betrieb 3,3 Volt. Über den USB-Anschluss bekommen wir 5 Volt, Li-Po Batterien haben wir 3,7 Volt und sind somit auch zu hoch um die ESP’s direkt mit Spannung versorgen zu können. In einigen Projekten benötigen wir 12 Volt Spannung, z. B. für Projekte mit LED’s und auch hier wäre es ein grosser Vorteil, wenn wir mit nur einer Spannungsquelle unseren Mikroprozessor versorgen könnten.
Es gibt natürlich auch schon fertige Module, die ich euch nicht vorenthalten möchte. Die sind sehr einfach zu benutzen und kosten gerade einmal 2–3 Euro. Diese Module verwenden meistens den sogenannten AMS1117 Spannungsregler.
LDO Spannungsregler
Wer aber einen Spannungswandler lieber selber bauen will, dem stelle ich jetzt die drei gängigsten LDO Spannungsregler vor. LDO steht für Low Voltage Drop-out, der grosse Vorteil von diesen LDO’s ist, dass sie viel besser für den Betrieb mit einer Batterie geeignet sind als die Standard-Spannungsregler.
Von den drei Teilnehmern hat der LM1117 das schlechteste Voltage Drop Out. Aber was ist jetzt damit gemeint?
Das Voltage Drop Out ist die Spannung, die beim Einspeisen höher sein muss als die Spannung, die ausgegeben wird.
Vin = Vout + VDO
Sehen wir uns Anhand einer Entladekurve von einer Li-Po Batterie den Einfluss von VDO genauer an.
Hier sehen wir, dass mit dem LM1117 nur ca. 3 % von der Li-Po Batterie benutzt werden können bis die minimale Betriebsspannung eines ESP8266 von 2,5 Volt unterschritten wird. Mit dem AMS1117, der einen Drop-out von 1 Volt hat, können wir gut 65 % der Batterie Ladung nutzen. Mit dem HT7333 kommen wir auf über 90 % was einen sehr guten Wert für einen LDO im Li-Po Batterie Einsatz bedeutet.
Es gibt aber euch noch einen anderen wichtigen Parameter, den wir berücksichtigen müssen, und zwar ist das der Strom den ein LDO verträgt. Wenn wir ein paar Sensoren mit dem ESP versorgen, kommen wir mit den 250mA eines HT7333 recht schnell an die Grenze, aber mit Kondensatoren können wir solche Stromspitzen etwas glätten.
Sehen wir uns jetzt eine Schaltung an, wie wir einen Spannungsregler bauen können, inklusive der Kondensatoren.
Für unser Beispiel verwenden wir den HT7333 LDO. Am Eingang zwischen V-in und GND hängen wir einen Kondensator mit 1µF um die Eingangsspannung zu glätten. Auf der Ausgangsseite schalten wir einen grossen 1000µF parallel mit einem 100nF Keramikkondensator 104 von V-OUT zu GND. Da der 1000µF Kondensator gross genug ist, können wir alle Komponenten so unterbringen, dass wir ein Bauteil bekommen, dass sogar auf ein Breadboard passt. Unten im Bild könnt ihr den fertigen Spannungswandler ansehen, wie man ihn zum Beispiel fertigen kann.
►Spannungswandler
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