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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Etwas OT: Step-up_Wandler mit 3V KonstantSPANNUNG (Ausgang)?


Autor: Meino Cramer (mcc)
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Hallo,

meine Schaltungssuche ist etwas Offtopic von der Anwendung her, denn
ich möchte eine 3V-Laserdiode mit zwei Akkus anstelle von zwei Batterien
betreiben, da das Teil Strom frisst, als sei es ein schwarzes Loch 
(nein,
kein Hochleistungslaserschwert für den angehenden Jedi, sondern ein 
grüner Laser mit menschenfreundlicher Ausgangsleistung, der aber mit 
einem IR-Laser
gepumpt wird und daher zeimlich STrom zieht..)

Wichtig ist: Es muss eine absolut konstante SPANNUNG von 3V sein -- die
KonstantSTROM-Step-Up-Wandler für LEDs sind hier nicht angebracht.

Input wäre 2V-3V und die Ausgangsspannung muss ziemlich genau 3V 
treffen,
weniger wäre schade mehr wäre tödlich für den Laser.

Kann mir dazu jemand einen Tipp geben -- ich würde mich sehr freuen.

Schönen Sonntag noch!
mcc

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Meino Cramer (mcc)

>Wichtig ist: Es muss eine absolut konstante SPANNUNG von 3V sein -- die
>KonstantSTROM-Step-Up-Wandler für LEDs sind hier nicht angebracht.

Dann nimm einen normalen Step Up Wandler. Siehe [[Versorgung aus einer 
Zelle]].

>Input wäre 2V-3V und die Ausgangsspannung muss ziemlich genau 3V
>treffen, weniger wäre schade mehr wäre tödlich für den Laser.

Dann taugt die Ansteuerung aber nicht viel.

MFG
Falk

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Da die Ausgangsspannung auch gleich der Eingangsspannung sein kann, 
können hier nur die folgenden Topologien zum Einsatz kommen: Buck-Boost, 
SEPIC oder Cuk.
Problematisch ist hier einzig und allein die geringe Eingangsspannung 
von minimal 2V, für die mir ad hoc kein Wandler einfällt. Anlaufadresse 
wäre hier zumindest einmal Linear Technologie, Maxim, Texas Instruments, 
... (falls Du Internetadressen der Hersteller suchen solltest, so schau 
mal bei www.aufzu.de vorbei (zunächst "Halbleiter-Ecke" dann 
"Hersteller-Ecke" auswählen).

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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So, habe ein bißchen bei LT gestöbert und den LTC3401 (1A) bzw. LTC3402 
(2A) 'ausgegraben'.
Die können mit +1.8V...+3V gefüttert werden und sind von +2.6V bis +5.5V 
mittels Spannungsteiler einstellbar - ABER, es sind Boost-Converter, 
d.h. die Eingangsspannung sollte ein paar hundert Millivolt geringer 
sein als die Ausgangsspannung. Bei Einsatz von NiCd-Akkus sollte das 
problemlos klappen - mit Primärzellen (also den üblichen Batterien) mit 
an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkleit nicht!
Alle anderen Schaltwandler-Topologien, zumindest was die Produktpalette 
von LT anbelangt, benötigen höhere Eingangsspannungen, d.h. sie fangen 
meist erst bei ca. 4V an zu funzen. Aber darauf geb ich keine Garantie - 
möglicherweise habe ich den einen oder anderen Chip übersehen. Die 
Websieten anderer Hersteller sollte man ggf. auch konsultieren und dort 
nach derartigen Bausteinen suchen.
Ein ganz großes Manko in Deiner Fragestellung ist noch, daß Du überhaupt 
keine Angabe zum Strom bzw. zur nötigen Leistung gemacht hast. 3 Volt 
hin oder her, ohne die Angabe ab wieviel Amperemuckel sich der Laser 
wohlfühlt, kann man eigentlich keinen Wandler aussuchen.

Autor: B.A. (Gast)
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Nimm doch eine LiIon-Zelle.

Autor: Meino Cramer (mcc)
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Hallo,


sehr herzlichen Dank für Eure Hilfen -- ich werde mal sehen,
an welche Teile ich so herankomme und dann berichten,
wenn es geklappt hat (Loch in durch die nächsten fünf Häuserblocks ;)
oder nicht...

Eine Frage hätte ich noch: Wie "schmutzig" 
(Oberwellen/HF/Spannungspitzen
geringer Energie aber hocher Spannung) ist denn eigentlich die
Ausgangsspannung solcher Step-Up-Wandler? Reicht ein fetter Elko, um
die Wogen zu glätten?

Herzliche Grüße und noch ein schönes kommendes Wochenende!
mcc

PS: ...sorry, dass ich mich erst jetzt gemeldet habe...aber hier
    war "Land unter"... :-/

Autor: Meino Cramer (mcc)
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HI,

ich nochmal...Nachtrag, habe etwas übersehen:
Also der Laser zieht in etwa 300mA ...
Bezüglich der unter 3V liegenden Eingangsspannung:
Das ließe sich ohne Probleme bewerkstelligen...ich nehme
einfach nur NiMHs.
Punktlandung 3V Ausgangsspannung:
Ich habe Gerüchte gehört von Leuten, die diese 3V um 0.2V
überschritten haben und damit ihren grünen Laser getötet haben.
Ich möchte die Qualität der Ansteuerlogik nicht testen und ausprobieren,
was oberhalb von 3V passiert...sooooo billig sind diese Laser nun auch
wieder nicht.
Der Laden selbst, der diese Lasermodule verkauft, macht auf mich einen
grundsoliden Eindruck und die Lasermodule ebenfalls. Aber Vtyp und Vmax
sind eben mit 3V spezifiziert.
Gehe ich über 3V und der Laser überlebt das, wird seine Leistung
gegebenenfalls über die Grenze seiner Zulassung gepusht.
Das will ich ebenfalls nicht.
Ich will diesen Laser für physikalische Experimente nutzen, bei denen
es ausschließlich auf das Wesen des Laserlichtes und nicht seine
(evetuelle) thermische Wirkung ankommt.
Ich will niemanden -- einschließlich mich ;) gefährden ... ich
kenne die Gefahren kohärenten monochromatischen parallelen Lichtes.
Dies ist einer der ganz wenigen Momente, wo ich bedauere, dass
die Evolution sich für unsere Augen nicht etwas ohne Linse und Bündelung
hat einfallen lassen :O) :O) X-}

Wenn ich mir allerdings diverse Anleitungen im Internet ansehe, wie
Typen mostly from USA grüne Laserpointer modden um damit Luftballons
zerschießen und gleichzeitig sehe, wie lax die mit diesen Teilen
dann umgehen, wird mir schwarz vor Augen...und ich wünsche mir inständig 
, dass den Moddern nicht ebenfalls schwarz vor Augen wird...
aus physikalischen Gründen...

Ok, ziemlich lang geworden, aber mir war danach...sorry
Gruß
mcc

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Wer seiner Regelung nicht traut, insbesondere imm Aus-/Fehlerfall von 
wichtigen Komponenten aus welchen Gründen auch immer, sollte über eine 
unabhängige Spannungsüberwachung nachdenken (sogenannte 
Crowbar-Schaltungen), die die Ausgangsspannung im Fehlerfall begrenzen 
oder brutalst kurzschließen. Die zusätzlich zu investierenden paar Euro 
sind aber vermutlich billiger als eine neue Laserdiode z.B. in der 
E-Bucht erstehen zu müssen. :-) Im simpelsten Fall benötigt man dazu 
lediglich einen Thyristor, eine Zener-Diode und einen Widerstand. Wenn 
aber eine erhöhte Genauigkeit gefordert ist, so wird aber möglicherweise 
ein paar mehr und/oder andere Bauteile einsetzen müssen.

Zur 'Sauberkeit' der Ausgangsspannung von Schaltreglern gibt's folgendes 
zu sagen: Im allgemeinen ist der Ripple umso kleiner, je höher die 
Schaltfrequnz wird (aber nicht immer zwangsläufig). Einen großen Einfluß 
hat die Wandler-Topologie, so kann man z.B. einen sogenannten 
Cuk-Converter so dimensionieren/aufbauen, das der Ausgangs-Ripplestrom 
und/oder der Eingangs-Ripple-Strom zu 0 wird.
Für viele digitale Schaltungen ist der Ausgangsspannungs-Ripple primär 
nicht von Bedeutung. Diese Netzteile haben ohne weiteres einen Ripple 
von 100mVss. Möglicherweise wäre das für Deinen Laser gerade noch 
vertretbar.

Danke übrigens für die Angabe des Diodenstroms mit 0.3A. Damit sind's ja 
bloß 0,9W (3V*0.3A). Ich hatte schon ein Multi-Ampere-Monster 
befürchtet.
Hast Du Dir dann mal den LTC3401/LTC3402 angeschaut? Bei dieser geringen 
Gesamtleistung sollte er ja perfekt passen.

Autor: Meino Cramer (mcc)
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Moin Raimund,

ersteinmal herzlichen Dank für Deine Erklärungen! :)

Du hattest befürchtet, ich würde ein Amperemonster benötigen um
einen eventuell in der E-Bucht erstanden Grünen Laser zu "füttern"...?

Ich weiss nicht, welche Vorstellung von meinem Laser hast...  ;)
aber der ist völlig harmlos, wenn man nicht wissentlich länger
direkt in den Strahl blickt. Vorsicht ist dennoch die Mutter
des Heimlabors... :O)))

E-Bucht:

"Man" kauft dort keine Laser -- vor allem keine grünen
Laser! Warum?
Die allermeisten grünen Laser sind DPSS Laser -- also Laser, die
"gepumpt" werden. Im Falle eines grünen Lasers wird mit einem IR-Laser
von  ~250mw ein Kristall (Neodym+???...hab's vergessen) bestrahlt, 
welches
dann nach ein paar weiteren Zwischenschritten schließlich einen grünen
Laserstrahl emittiert.
Die meisten Billig-Laser der E-Bucht haben KEIN IR-Filter im Strahl-
ausang. D.h. es ballern dort nicht nur die legale Laserleistung grünen
Lichtes, welches man sehr gut wahrnehmen kann, heraus sondern auch sau-
gefährliche 100te von IR-Laserleistung, die man nicht sieht.

Lieber einen etwas besseren Laser mit einer vernünftig kleinen Strahl-
aufweitung, einer garantierten Leistung, die bei ordnungsgemäßer 
Versorgung
nicht überschritten wird, halbswegs ordentlichem (im physik. Sinne) 
Laser-
licht nicht in der E-Bucht kaufen und seine Freiheit und sein Augenlicht
behalten als auf irgendwelchen seltsamen Kanälen ein "Fackel" erhalten.

Was im Internet an saugefährlichen Anleitungen kursiert, ist einfach
hahnebüchen:
Die Folge ist, dass auf der einen Seiten Australien alles über 1mW
verbannt und auf der anderen Seiten offizielle Statements gibt, die
behaupten alles unter 400mW Strahlleistung ist ungefährlich.

Und dass es immer noch Lasermodule gibt, deren Justierpoti frei 
zugänglich
ist, ist unglaublich!

Gefährlicher als ein Laser ist die Unkenntnis.

Ok...wo war ich stehengeblieben? Achja! Spannungsversorgung!

Den LTC3401/2 habe ich mir angesehen und hatte auch den Eindruck, dass 
er
passen würde ... allerdings schreckt mich ein wenig das 
Winzig-Gehäuse...

Und: Wo bekomme ich den her? Reichelt + Conrad haben ihn nicht und 
weiter bin ich noch nicht vorgedrungen.

Und unter einer Krähen-Schranken-Schaltung verstehe ich nichts...was
ist das? Ich bin zwar ein paar Krähen hier auf "Du" und die sitzen
auch wohl mal auch schrankenähnlichen Dingen...aber das meinst
Du sicherlich nicht ... ;)

Bitte noch ein bischen Infos oder Metainfos...
Ich bin diesbezüglich noch nicht soooo erfahren!

Schönes Wochenende noch!
Gruß
mcc

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Hallo Meino,

ja, ich stimme Dir prinzipiell in allen Punkten zu. Insbesondere der 
Satz
"Gefährlicher als ein Laser ist die Unkenntnis." hat mir sehr 
zugesprochen.

Aber gerade in der E-Bucht gibt's sicherlich genug Anbieter die eben 
selbst keine Ahnung haben was sie dort anbieten, weil sie selbst keine 
Elektroniker, Physiker o.ä. sind und sich damit mit der Technik gar 
nicht auskennen (können?!?).

Bezüglich der 'Krähen-Schranken-Schaltung' (aka 'crowbar') sollte auch 
immer ein Googeln von Erfolg gekrönt sein, da es ein recht gängiger 
Ausdruck in der Elektronik ist. Kurz gesagt ist damit eigentlich ein 
Thyristor gemeint, dessen Gate von der zu schützenden 
(Ausgangs-)Spannung selbts getriggert wird, sobald ein bestimmter 
Spannungswert überschritten wird - was meistens durch eine simple 
Zener-Diode erreicht wird - und die Ausgangsspannung dann schlichtweg 
kurzschließt. Die Schaltung selbst besteht dann (im einfachsten Fall) 
nur aus dem Thyristor, einer Zener-Diode und einem Widerstand.
Verschaltet ist das ganze wie folgt:
Thyristor-Anode an (+) der Ausgangsspannung (bzw. des zu schützenden 
Bauteils), Thyristor-Kathode an (-) der Ausgangsspannung (bzw. des zu 
schützenden Bauteils). Der Widerstand liegt zw. Gate und Kathode des 
Thyristors und die Zener-Diode zw. Anode und Gate, wobei die Anode der 
Zener-Diode am Gate anliegt.

Bei nur 3V wird die Schaltung allerdings in der einfachsten Ausführung 
nicht unbedingt zufriedenstellend funktionieren, weil entweder der 
Thyristor eine größere Gate-Spannung benötigt um überhaupt zu triggern 
und/oder die Bauteiltoleranzen dafür sorgen, daß die Schaltschwelle zu 
ungenau definiert ist. Eine etwas aufwendigere elektr. 
Sicherung(sschaltung) wäre hier angebrachter - möglicherweise sogar 
eine, die nicht die max. Spannung sondern eher den max. Strom überwacht.
Auch hier gilt ggf. nach 'elektronischer Sicherung' googeln.

Bezugsquelle für den LTC3401/2 wäre z.B. Linear Technology (LT) selbst - 
einfach ein Sample bestellen.
Ansonsten gilt's einen Distributor aufzutreiben, der LT im 
Lieferprogramm hat (z.B. Spoerle, RS-Components, ...), und anfragen.

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