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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Boost Converter


Autor: Andi Kirchhoff (cerb)
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Mein Projektpartner und ich sind gerade in der Vorbereitungsphase zu 
unsren Maturaprojekt und haben eine Frage.

Da es zu aufwendig währe das gesamte Projekt  zu beschreiben komme ich 
gleich zu einem Problem.

Es soll ein Boost Converter ( DC/DC ) mit einer 5V Eingangsspannung ( 
welche von eine USB Adapter geliefert wird ) eine Spannung von 45V 
erzeugen , des weiteren sollte dieser Baustein frei in 10mV Schritten 
konfigurierbar sein . Zu meiner Frage gibt es ein solches Bauteil und 
wenn ja währe ich sehr Dankbar für dessen Bezeichnung.

 lg

: Verschoben durch Admin
Autor: holger (Gast)
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>sollte dieser Baustein frei in 10mV Schritten
>konfigurierbar sein

Guter Witz. Da ist die Welligkeit ja schon höher.

Autor: Andi Kirchhoff (cerb)
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Um das problem zu verdeutlichen hab ich mal ein vorläufiges 
Blockschaltbild beigefügt .

Autor: Nico Erfurth (masta79)
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Andi Kirchhoff schrieb:
> Um das problem zu verdeutlichen hab ich mal ein vorläufiges
> Blockschaltbild beigefügt .

Nichts für ungut, aber das kann ja kein Mensch entziffern ....

Autor: MaWin (Gast)
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Du wirst 3 Bauteile brauchen:
Einen Schaltregler, der aus 5V so 50V macht.
Eine D/A-Wandler mit mindestens 10 bit, der die Spannung in klein 
zwischen 0V und 4.5V vorgibt.
Einen Operationsverstärker, der die Spannung um den Faktor 10 verstärkt.

Welche Bauteile du nehmen wirst, hängt vom Strombedarf ab, über den du 
natürlich nichts gesagt hast. Bei USB als Quelle, also 100mA, sind aber 
nciht mal 10mA denkbar, also tun es simple Bauteile.

Auch ist unklar, ob die Spannung über USB vorgegeben werden muß, dann 
braucht der D/A-Wandler einen Umsetz von USB zum D/A hin, das koennte 
ein FTDI232 sein.

Als Schaltregler tut's nicht der billige MC34063, weil der keine 50V 
aushält. Auch mit Operationsverstärkern jenseits der 44V sieht's knapp 
aus, eine Bschaffung über Conrad oder Reichelt könnte an den Spannungen 
scheitern, man wird HV-Bauteile für 60V brauchen.

Autor: Andi Kirchhoff (cerb)
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MaWin schrieb:
> Du wirst 3 Bauteile brauchen:
> Einen Schaltregler, der aus 5V so 50V macht.
> Eine D/A-Wandler mit mindestens 10 bit, der die Spannung in klein
> zwischen 0V und 4.5V vorgibt.
> Einen Operationsverstärker, der die Spannung um den Faktor 10 verstärkt.

Zu welchen Zweck benötigen wir einen OPV ?

> Welche Bauteile du nehmen wirst, hängt vom Strombedarf ab, über den du
> natürlich nichts gesagt hast. Bei USB als Quelle, also 100mA, sind aber
> nciht mal 10mA denkbar, also tun es simple Bauteile.

Ich dachte mit USB sind 500mA (2,5W) erreichbar . In diesem Fall sollte 
der Strombedarf vernachlässigbar sein .

> Auch ist unklar, ob die Spannung über USB vorgegeben werden muß, dann
> braucht der D/A-Wandler einen Umsetz von USB zum D/A hin, das koennte
> ein FTDI232 sein.

Das ganze System sollte vom USB aus versorgt werden .

> Als Schaltregler tut's nicht der billige MC34063, weil der keine 50V
> aushält. Auch mit Operationsverstärkern jenseits der 44V sieht's knapp
> aus, eine Bschaffung über Conrad oder Reichelt könnte an den Spannungen
> scheitern, man wird HV-Bauteile für 60V brauchen.

Bei welchen Anbieter sind solche Bauteile erhältlich ?


Zum Projekt , es ist noch in der Planungsphase und ich bin für alle 
Fragen bzw. Unklarheiten / Schwierigkeiten offen , da wir uns selbst 
darüber noch im Unklaren sind .

Die Zeichnung ist aus dem einfach Grund so unleserlich , da diese ein 
Ausdruck eines Flipboards ist . Ich versuche diese noch in eine angenehm 
leserlichere form zu bringen .

Ich bin aber froh das ich hier so schnelle und kompetente hilfe gefunden 
habe .

Autor: MaWin (Gast)
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> Zu welchen Zweck benötigen wir einen OPV ?

Er muss die Spannung 0-4.5V des D/A-Wandlers auf 0-45V verstärken.

> Ich dachte mit USB sind 500mA erreichbar .

Nur nach Anmeldung und Arbitration. Schau halt mal in die USB Doku rein.

> Bei welchen Anbieter sind solche Bauteile erhältlich ?

Digikey wird sie sicherlich haben, aber meist sucht man günstigere 
Quellen.

> Zum Projekt , es ist noch in der Planungsphase

Man kann ICs einfacher zerstören, als langsam Spannung anlegen und 
gucken, bis der Stromm steigt. Ausserdem macht es wenig Sinn, ICs 
absichtlich zu zerstören.

Autor: Master Snowman (snowman)
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> Zum Projekt , es ist noch in der Planungsphase und ich bin für
> alle Fragen bzw. Unklarheiten / Schwierigkeiten offen ,
da scheint ihr mit euch selbst bereits gut bedient zu sein

> da wir uns selbst darüber noch im Unklaren sind .
aha, wir dürfen also raten, was ihr mal später eventuell wollt, das ihr 
selbst jetzt noch nicht wisst?

Autor: Gast (Gast)
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... Er muss die Spannung 0-4.5V des D/A-Wandlers auf 0-45V verstärken. 
...

Warum muß die Spannung des Wandlers verstärkt werden?

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Weil es keine DA-Wandler gibt, die direkt mit 45 V arbeiten. Ältere 
Typen können noch 10V oder sogar +/-15V, das sind vor allem 
R-2R-Wandler. Alle neueren haben 5V, vielleicht +/-5V oder nur 3,3V.

Ich suche auch gerade Step-up-Wandler mit >40V, da ist bei den üblichen 
Einzelhändlern nichts zu finden, bei Reichelt habe ich nur zwei 
step-down-Wandler LT1074HV und 1274HV gefunden. Das HV wie high voltage 
ist das übliche Kennzeichen von Schaltreglern bis etwa 65V.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Noch zur Auflösung : 45V / 10mV sind 4500 Stufen, also etwas mehr als 12 
Bit (4096 Stufen). Also wäre zum Beispiel der LTC1257 (Reichelt, Conrad) 
mit nachgeschaltetem OP möglich, ein LM675 (z.B. von RS-Components) kann 
viel Strom und verträgt auch die Spannung (bis 60V).
http://cds.linear.com/docs/Datasheet/1257fb.pdf
http://www.national.com/mpf/LM/LM675.html
Aber 18 mA Ruhestrom sind schon ziemlich viel, das sind auf 5V-Ebene 
entsprechend mehr.

Autor: Gast (Gast)
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... Weil es keine DA-Wandler gibt, die direkt mit 45 V arbeiten. ...

Wozu benötige ich einen DA-Wandler der direkt mit 45 V arbeitet?

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Außerdem ist das kein rail-to-rail-OP, eine negative Hilfsspannung müßte 
auch noch erzeugt werden - das ganze wird doch etwas aufwändiger.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Einfacher wäre ein einstellbarer Spannungregler vom Typ "LM317" 
(LT1083..1086 o.ä. natürlich wieder HV-Version), dessen Spannungsteiler 
über den DA-Wandler ( "multiplizierender" DAC) angesteuert wird. Ein 
Elektronisches Poti hat üblicherweise nur 8 Bit. Muß die Spannung bis 
Null Volt herunter einstellbar sein?

Autor: Mitbastler (Gast)
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Ein MC34063A mit externem Transistor müsste die 60V bringen können 
(funktioniert überraschenderweise sogar mit dem internen Transistor in 
einer Schaltung hier seit Monaten ohne Probleme).
Du musst dann nur gut filtern.

Autor: Andi Kirchhoff (cerb)
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> Elektronisches Poti hat üblicherweise nur 8 Bit. Muß die Spannung bis
> Null Volt herunter einstellbar sein?

Jap

Was sagt ihr zu dem

http://datasheet.digchip.com/060/060-51295-AS1340.pdf ?

Danke für die bisher erhaltene Hilfe bin echt froh darüber .

Autor: gast (Gast)
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für so ein projekt sollte der bearbeite eigentlich sein köpfchen mal 
anstrengen
ich hätte auch gerne das mein praktikathema sich von allein löst

Autor: Andi Kirchhoff (cerb)
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gast schrieb:
> für so ein projekt sollte der bearbeite eigentlich sein köpfchen mal
> anstrengen
> ich hätte auch gerne das mein praktikathema sich von allein löst

Ist kein Praktikathema sondern die Vorarbeit zum Matuarprojekt .. und es 
sollte schon etwas schaffbares rauskommen da der Erstentwurf laut meinem 
Betreuer in diesem zeitraum unschaffbar war , will ich jetzt estwas 
lösbares Liefern . Desweiteren ist es meine erste richtige Projektarbeit 
und daher bin ich noch etwas planlos .

Autor: Sebastian (Gast)
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Interessantes Bauteil, aber ein Exot. Stellt die Frage nach der 
Beschaffbarkeit. Technisch in Ordnung, denke ich.

Autor: MaWin (Gast)
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> Technisch in Ordnung,

Aber mit 1MHz nichts für Anfänger, und mit unter 50% Effizenz bei 5->50V 
bei eh nur ein paar mA Ausgangsstrom vielleucht nicht ausreichend.

Autor: Termite (Gast)
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Immer diese irrlichter in sachen usb

100mA darf man auch nur eine gewisse zeit entnehmen, danach hat man auf 
das was der host sendet auch gefälligst zu antworten.

Wenn der Host z.B. mal ein Suspend generiert, dann darf man danach auch 
nur noch 2.5mA entnehmen.
bei 500mA muss man das dem Host erst mal höfflich nachfragen, der sagt 
einem dann ob man das darf oder nicht.

nur wo kein kläger da kein richter, und wer keinen USB kuckuck haben 
will, braucht ja die USB Speck auch nicht zu lesen.

die USB Batary Charge Specification ist da sehr aufschlussreich.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Auch der MC34063 muß irgendwie in 10mV-Stufen gesteuert werden. Wenn die 
Ausgangsspanung bis Null gehen soll, werdet ihr um eine Hilfsspannung 
nicht herumkommen. Sie darf unstabilisiert sein, ein "switched 
capacitor" Wandler vom Typ ICL7660 (MAX660, LT1054) sollte reichen.
Für den OP gibts noch die Trickschaltung aus der 
Lautsprecher-Endstufentechnik mit zwei Transistoren in den 
Versorgungsleitungen des OP, das reduziert die Sapnnung am OP auf 
zulässige Werte.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Und nochmal zum Multiplying DAC:
http://category.alldatasheet.com/index.jsp?sSearch...
Analog Devices   AD7943  +3.3 V/+5 V Multiplying 12-Bit DACs
Maxim MAX551 +3V/+5V, 12-Bit, Serial, Multiplying DACs
National Semiconductor DAC1218 DAC1020
Intersil AD7521LN
da gäbe es Auswahl - mit der Einschränkung auf 4095 Stufen, wenn die 
4500 keine harte Forderung sind.

Autor: Andi Kirchhoff (cerb)
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noep die 12bit reichen vollkommen aus

Autor: Michael (Gast)
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Na ja, so ein OPAMP benötigt ja auch einen Ruhestrom (gern mal so 10mA).
Den OpAmp als Linearregler zu betreiben bedeutet dass er im Extremfall 
die volle Velustleistung verbraten muss.
Außerdem sinkt die entnehmbare Leistung mit der eingestellten Spannung 
:( da der Strom konstant ist.

Besser nimm doch einen StepUp Wandler und Regele dessen 
Soll-Ausgangsspannung. Kann man analog machen mit einem Schaltregler-IC, 
oder wenn Du eh USB hast, dann könntest Du auch einen uController nehmen 
(mit USB on Board/ der Einfachheit halber auch mit FTDI) und per PWM 
eine klassische Hochsetzsteller regeln.

Da lernt man eine ganze Menge :)

Autor: Andi Kirchhoff (cerb)
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Michael schrieb:
> Na ja, so ein OPAMP benötigt ja auch einen Ruhestrom (gern mal so 10mA).
> Den OpAmp als Linearregler zu betreiben bedeutet dass er im Extremfall
> die volle Velustleistung verbraten muss.
> Außerdem sinkt die entnehmbare Leistung mit der eingestellten Spannung
> :( da der Strom konstant ist.
>
> Besser nimm doch einen StepUp Wandler und Regele dessen
> Soll-Ausgangsspannung. Kann man analog machen mit einem Schaltregler-IC,
> oder wenn Du eh USB hast, dann könntest Du auch einen uController nehmen
> (mit USB on Board/ der Einfachheit halber auch mit FTDI) und per PWM
> eine klassische Hochsetzsteller regeln.
>
> Da lernt man eine ganze Menge :)

Das mit nen µC hab ich mir auch schon gedacht nur leider darf ich einen 
solchen nicht verwendet :( . Es muss einen vernünftigen Hardware aufbau 
geben und anscheinend ist ein µC da zu wenig . Wobei wie du schon 
erwähnt hast der Lernfaktor wirklich große währe .

Autor: Andi Kirchhoff (cerb)
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Hab mich mal überwunden und Visio geöffnet und das Ergebnis ist oben 
sichtbar , ich hoffe es ist einiges klarer als das andre File .

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Andi Kirchhoff (cerb)

>Das mit nen µC hab ich mir auch schon gedacht nur leider darf ich einen
>solchen nicht verwendet :( .

???

> Es muss einen vernünftigen Hardware aufbau
>geben und anscheinend ist ein µC da zu wenig .

Bitte? Willst du das alles diskret aucfbauen. So wie man es heute 
keinesfalls mehr sinnvoll macht? Tolles Projekt!

MFG
Falk

Autor: geb (Gast)
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Zur USB Versorgung:

500mA bei 5 V ist leider eine naive Vorstellung. Der Innenwiderstand des 
USB-Schrotts ist ca. 2Ohm, d.h. mehr als 2W (4V @500mA)kann man nicht 
entnehmen.

Grüße Gebhard

Autor: Jankey (Gast)
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Du brauchst 3 Bauteile.:

- Ein DCDC wandler der in der lage ist auf 5V dir 45V zu generieren
- Poti mit Impendanzwandler nachgeschalten das deinen FB Pfad so 
Manipuliert das du bei 0V OP ausgangsspannung 45V am DCDC ausgang hast 
und bei 5V der DCDC einfach nur auf 5V Regelt. Im endeffekt eine 
Rechnung die aus 3 Widerstanden und etwas hirnschmalz besteht was uns 
zum 3.ten Bauteil kommen lässt
- du brauchst jemanden der der das durchrechnet

lg

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