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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Welcher DC-DC-Converter


Autor: Alain F. (fox82)
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Hallo Zusammen

Seit langem habe ich mich immer damit abgefunden, dass ich viel Spannung 
brauche und diese auch wieder vernichte, wenn ich 5V haben möchte. So 
z.B. 6x NiMH-Zellen. für eine Versorgung von 5V.

Damit möchte ich nun aufhören. Es ist auch ein Platzproblem für kleine 
Schaltungen. Ich würde gerne 2x NiMH (Maximum 3xNiMH) für eine 
konstannte Versorgung von 5V verwenden. Die Problematik, ich möchte 
damit auch PowerLEDs speisen von 350mA. Danach kommt noch der 
Mikrokontroller dazu und dieser braucht auch noch ein paar mA. Also so 
500mA bei 5V sollte ich schon haben.

Mit welchem Baustein wäre das möglich?

Danke für die Hilfe.

Gruss Alain

Autor: Christian O. (easter)
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Autor: Alain F. (fox82)
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>All-Ceramic-Capacitor 2-Cell to 3.3V at 500mA Step-Up Converter
>Li-Ion to 5V at 300mA, 1MHz Step-Up Converter

Mit ein wenig untertakten der LED, reichen auch 300mA.
Wow voll cool!


Danke

Autor: Alain F. (fox82)
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LT1302: 2-Cell to 5V/600mA DC/DC Converter

:-) 2 Zellen zu 5V@600mA

Autor: eProfi (Gast)
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Für diese Aufgabe kommen nur eine Hand voll Hersteller in Frage.

Wenn Du auf einigermaßen Wirkungsgrad kommen willst, überlege Dir auch 
gleich, wo Du die Induktivitäten und Kapazitäten herbekommst.

Autor: Tim R. (vref)
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ähnliche fragestellung wie hier:
Beitrag "Simpler Spannungswandler als USB Notlader"

Autor: Alain F. (fox82)
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Im Datenblatt von LT1302 wird eine Diode MBRS130S130LT3 30V, 1A, forward
Voltage 0.395V verwendet.

1. was ist forward Voltage?
Spannungsabfall über der Diode ja?

2. kann ich auch eine andere Schottky Diode verwenden, welche eine
andere forward Voltage hat? Oder stimmt danach die Regelung nicht mehr?

Autor: Frank B. (frankman)
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Alain Fuchs wrote:
> Hallo Zusammen
>
> Seit langem habe ich mich immer damit abgefunden, dass ich viel Spannung
> brauche und diese auch wieder vernichte, wenn ich 5V haben möchte. So
> z.B. 6x NiMH-Zellen. für eine Versorgung von 5V.
>
> Damit möchte ich nun aufhören. Es ist auch ein Platzproblem für kleine
> Schaltungen. Ich würde gerne 2x NiMH (Maximum 3xNiMH) für eine
> konstannte Versorgung von 5V verwenden. Die Problematik, ich möchte
> damit auch PowerLEDs speisen von 350mA. Danach kommt noch der
> Mikrokontroller dazu und dieser braucht auch noch ein paar mA. Also so
> 500mA bei 5V sollte ich schon haben.
>
> Mit welchem Baustein wäre das möglich?
>
> Danke für die Hilfe.
>
> Gruss Alain


Kauf Dir doch was fertiges von Traco, Recom, C+D, die integrierten DC/DC 
Wandler gibt es doch schon in allen Größen, Formen, Farben, Leistungen 
und Spannungen.... für 5 Euro hast du etwas, das sofort funktioniert.
Wenn du Stunden um Stunden in ein Layout steckts, und keine Stückzahlen 
baust, ist das meiner Meinung nach sinnlos!

Autor: Alain F. (fox82)
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Fertige Lösungen würde ich ja kaufen, finde aber keinen DC-DC-Converter, 
welcher fertig ist und z.B. mit 2-3 Zellen eine Spannung von 5V bei 
einer Belastung von 500mA liefern kann. Vielleicht weisst du da ein 
Bauteil? Traco hat mindestens 4.5V Input für 5V und C+D mal abgesehen, 
dass ich diese nicht einfach beschaffen kann, haben 3.3V Minimum für 5V. 
Bei Recon selbes Dilema, mindestens 3.3V.

Autor: Alain F. (fox82)
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Hallo Zusammen

Habe mal den Converter zusammen gebaut. Siehe Bild. Problem: Der 
DC-DC-Wandler wird sau heiss. Jetzt meine Frage:

Er hat ja ein Shutdown. Wie funktioniert das genau? Werder nicht  ganz 
schlau aus dem Datenblatt, da steht:

>The LT1302 contains a thermal shutdown feature which
>protects against excessive internal (junction) temperature.
>If the junction temperature of the device exceeds the
>protection threshold, the device will begin cycling between
>normal operation and an off state. The cycling is not
>harmful to the part. The thermal cycling occurs at a slow
>rate, typically 10ms to several seconds

Für was ist dann der Ausgang Shutdown? Mein DC-Converter hat 90°C bei 
Betrieb einer Power-LED, maximum operation temperature ist aber 70°C. 
Was kann man dagegen tun? Schaltung erfolgt wie auf der ersten Seite 
Figure 1. 2-Cell to 5V/600mA DC/DC Converter.

Danke für die Hilfe.

Autor: Alain F. (fox82)
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Bild des Converters.

Autor: Stefan Wimmer (wswbln)
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Alain Fuchs wrote:
> Hallo Zusammen
>
> Habe mal den Converter zusammen gebaut. Siehe Bild. Problem: Der
> DC-DC-Wandler wird sau heiss.

...bist Du sicher, dass Dein "Rattennest" bei 400kHz Schaltfrequenz und 
Schaltflanken, deren Fourier-Komponeneten sicher in den mehrstelligen 
MHz-Bereich reichen so optimal ist? Da werden einfache Drähte gerne mal 
zu (Streu-)Induktivitäten und verursachen Spannungsspitzen und Verluste, 
die man so nicht erwarten würde. Nicht umsonst ist im Schaltbild im 
Datenblatt u.a. eine sternförmige Masseverteilung eingezeichnet.

Autor: Alain F. (fox82)
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Also bei so 35mA habe ich beim Pin7 200kHz und bei einer Last von ca. 
100mA habe ich so 6.5Mhz.

Autor: Arc Net (arc)
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Keine Ahnung was deine PowerLED an Strom zieht, nehme mal 100 mA an.
5 V * 100 mA = 0.5 W (Verluste des Reglers aussen vor)
Maximale interne Temperatur des Reglers laut Datenblatt: 125 °C
thetaJA = 100°C/W d.h. pro W wird das Teil um 100 °C wärmer d.h bei den 
0.5 W hier 50 °C, Raumtemperatur 20 °C -> 20 °C + 50 °C = 70 °C
90 °C hieße, der Regler verbrät nochmal 0.2 W, könnte hier (s.o.) 
hinkommen.

Autor: Alain F. (fox82)
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Aber der Regler kann ja 600mA mit 5V liefern. Müsste doch nicht gleich 
bei 100mA verglühen? Habe noch die GND-Sternförmig verteilt. Keine 
Besserung.

Autor: Alain F. (fox82)
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Wenn das Teil so viel Wärme produziert, wieso hat es dann keinen 
Kühlkörper???

Autor: Arc Net (arc)
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Kurze Korrektur:
Im Datenblatt auf Seite 12 sind die korrekten Formeln angegeben
deltaT = PD * thetaJA (die 50°C von oben) stimmt schon, nur verbrät 
nicht der Regler die gesamte Leistung, sondern Teile der Schaltung.
D.h. die Verluste im Regler selber müssten deutlich geringer sein, wenn 
die Schaltung sauber aufgebaut ist. Siehe Post von Stefan Wimmer

Autor: Alain F. (fox82)
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OK habe die Schaltung wie im Figure 9. Suggested Component Placement for 
LT1302 aufgebaut. GND ist jetzt auch Stern-Förmig.

Für die Spule verwende ich eine 2.5 A 10 uH 0.025 Ohm. Die Diode ist 
eine Schottky 3A 1N5821.

Zum Test habe ich auch mal eine andere Spule verwendet mit 3A 10 uH und 
0.3 Ohm.
Einen zweiten LT1302-5 verwendet = Gleiches Verhalten.

Müsste die Arbeitsfrequenz um die 300kHz liegen? Bei einer Last von 
100mA habe ich schnell mal 1Mhz und mehr.

Komisch ist auch, dass ich mit der LED, 5.5V habe und bei Last 4.9V 
danach bricht die Spannung ein auf 4.2 und der IC wird immer wärmer.

Gehe jetzt mal schlafen, morgen wieder.

Autor: Alain F. (fox82)
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Wer hat Erfahrung mit diesem Konverter? Konnte das Problem noch nicht 
lösen.

Danke und Gruss

Alain

Autor: Günny (Gast)
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Hast Du das Kapitel "Capacitor Selection" im Datasheet gelesen? Da steht 
recht deutlich, dass es bei Verwendung eines Elkos als 
Ausgangskondensator zu Problemen kommen kann! Dem Foto zufolge 
verwendest Du Standardelkos, die wahrscheinlich einen eher hohen ESR 
haben. Wie auf Seit 8 weiter zu lesen ist, führt dies zu einem 
ineffizienten "Mode-Hopping" -> Verlustleistung steigt -> Regler wird 
warm.

Autor: Günny (Gast)
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Bei www.csd-electronics.de gibt es z.B. spezielle Low-ESR-Tantal-Elkos. 
Könnte helfen. Dein Problem könnte allerdings auch mit dem suboptimalen 
Platinenaufbau zusammenhängen. Für höherfrequente Anwendungen eignen 
sich grundsätzlich SMD Bauteile besser, schon deshalb, weil sie auf 
Grund der Baugröße näher am Regler plaziert werden können.

Autor: Alain F. (fox82)
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Hallo Danke für die Antwort.

Werde das mit den Elkos respektive mit den Tantals mal probieren.

Autor: Alain F. (fox82)
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Hallo Günny

Der Tipp mit dem Elko war Gold richtig! Bleibt jetzt bei 60-65°C Stabil. 
Habe einfach mal einen Tantal ausgegraben mit der Aufschrift 105. Das 
heisst der hat 10^5 nF richtig? = 0.1uF richtig?

Sieht man auch im Bild. Werde wahrscheinlich noch das Design verbessern 
müssen und mir mal richtige 100uF Talntals mit low ESR besorgen.

Danke und Gruss

Alain

Autor: Alain F. (fox82)
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Durchbruch 2:

Konstante 46°C Wenn ich nach dem Tantal beim Verbrauchen einen 
Kondensator anbringen.

Aber anstatt 5V habe ich jetzt immer 5.5V??? Haha für was habe ich die 
5V Version gekauft. LOL! Habe mich verrarscht. Auf dem Multimeter steht, 
5.06V. Beim Oscilloskop Cyc RMS 5.5V. Ach man komme doch nicht draus, 
hätte ich nur Elektroniker gelernt. Kann auch auf Mean schalten, dann 
steht auch 5.5V. Beim Multimeter 5.5V Wem soll ich jetzt glauben? Was 
ist überhaupt CycRMS?

Autor: Paul Baumann (Gast)
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105 müßte aber 1µF sein.

MfG Paul

Autor: Alain F. (fox82)
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Hallo Paul

Ja 1µF. 10*10^5. War walsch mit 1*10^5. Danke.

Input: 2.5V@138mA = 345mW
Output: 5V@104mA = 520mW

Effizienzs = 100/520*345 = 66%
Nicht gerade super :-(

Autor: Martin Schneider (Gast)
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Oszi von Owon? Ich würde eher dem Multimeter trauen...

Autor: Alain F. (fox82)
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>Oszi von Owon? Ich würde eher dem Multimeter trauen...

Hehe vielleicht hast du recht!

So habe jetzt den DC-Converter im Griff! Habe mit meinen 2xNiMH Zellen 
eine schöne Spannung von 5V (Nach Multimeter). Der Chip selber hat eine 
Temperatur von 36°C!!! Ist mit den NiMH Zellen noch ein wenig tiefer als 
mit den Alkaline-Batterien.

Juhu! Danke euch allen!

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