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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Suche Step-Up-Converter für 15V


Autor: julian (Gast)
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Hallo,

ich brauche mal wieder Eure Hilfe.

Auch brauche einen Step-Up-Converter für +(-)15V um einen 
Labor-Mess-Verstärker vom Typ...

http://www.laser2000.de/index.php?id=364548

...zu betreiben. Speisespannung ist ein 4-zelliger LiPo. Knapp unter 
15V. Akkus ist aber ausserdem sonst schon auch noch belastet. Schätze 
den Strom so auf 1,5A.

Es hängen zwei Verstärker dran mit je 25 mA. Siehe Datasheet.

Erst wollte ich ja einen DC/DC-Wandeler nehmen aber der macht ja 
furchterliche Dinge am Ausgang. Das ist nichs für das hochgenaue und 
sensible Messsignal das über den Verstärker läuft.

Habt ihr nen Tip was für einen step-up ich nehmen könnte bzw. was ich 
sonst für ne Möglichkeit hätte.


Danke, Julian.

Autor: Johannes (Gast)
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> Erst wollte ich ja einen DC/DC-Wandeler nehmen aber der macht ja
> furchterliche Dinge am Ausgang. Das ist nichs für das hochgenaue und
> sensible Messsignal das über den Verstärker läuft.

Mit einem Step-Up Konverter ist das nicht so viel anders. Das kommt 
immer drauf an, wie man ihn beschaltet und wie groß der Abstand zum Rest 
der Schaltung ist.

Wenn du es möglichst gut machen möchtest, dann verpacke den 
DC/DC-Wandler oder Step-Up Wandler in ein (geerdetes) Metallgehäuse und 
bau Ferritte an den Eingang und den Ausgang. Damit sollten die meisten 
Störungen im Gehäuse bleiben.

Ansonsten helfen Ferritte bei einem DC/DC-Wandler, die direkt auf der 
Platine bestückt werden, auch schon sehr viel. Hier wäre es dann 
sinnvoll, den Wandler möglichst weit von empfindlichen Analogbauteilen 
zu platzieren.

Autor: julian (Gast)
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danke für deine ausführliche antwort. kannst du mal einen stepup-regler 
empfehlen, der hier passen würde.

was bedeutet denn "bauen fertitte an den ausgnag" kannst du da mal 
genauer drauf eingehen?

Autor: MaWin (Gast)
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> Auch brauche einen Step-Up-Converter

Versteh ich nicht.

Du willst aus 4 LiPoly, also 12 bis 16.8V,
nun 15V erzeugen laut deiner Überschrift.

Inwieweit ist das "Step Up" ? Die meiste Zeit
wohl step down.

Desweiteren braucht dein Verstärker "± 15 Vdc"
also auch noch -15V.

Wo sollen die herkommen ?
Fragst du dann noch mal nach einem invertierenden
Regler der aus 4 LiPoly -15 V macht ?

Oder soll das gleich in einem Aufwasch miterledigt
werden ?

Wenn deine Verstärker schon ein Fertigprodukt ist
obwohl du es auch aus einem OpAmp selbst bauen könntest,
willst du nun den Spannungwandler als Fertigprodukt
oder aus ICs einzeln zusammenbauen ?

Fertig wäre:
http://www.conrad.de/ce/de/product/157022/DCDC-WAN...

Oder ist das alles nicht wichtig was du geschrieben hast,
sondern du willst einfach den Messverstärker betreiben,
egal wie die Dinger heissen und was sie machen
Hauptsache möglichst billig ?

Dann nimm die Spannung des LiPoly direkt, eventuell
gefiltert durch einen Widerstand von 22 Ohm und einen
Elkos von 47uF.
Und die negative Spannung macht ein LTC1144 in der
Standardbeschaltung (eventuell gefolgt von demselben
Widerstand und Elko), das ist sicher am einfachsten.

Es setzt voraus, daß der Verstärker nicht akribisch genaue
Betriebsspannung haben will/muss. Aber wenn am Ausgang
keine 12V rauskommen müssen, wenn der Akku nur noch 12V hat,
dann sollte das funktionieren, im Inneren sind ja auch
nur Operationsverstärker.

Diese Widerstand/Kondensator Kombination tut es auch an den
Ausgängen eines schlechteren DC DC Wandlers.

Autor: julian (Gast)
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Hallo MaWin,

danke für deine ausführliche Antwort. Also da hast du natürlich 
vollkommen recht: STEP-DOWN - aber wie du ja schon erwähnt hast, muss 
man auch damit rechnen, dass es auch mal step-up sein könnte.

Ideal wäre es sicherlich, wenn auch die -15V direkt anliegen würden.

Also so ein Verstärker in dieser Quali will ich erst mal nachgebaut 
sehen... Das Ding kostet 700Euronen und zählt im Laborbereich zu einem 
der sehr hohen Quali. Aber egal.

Mir ist es wichtig, dass es gut und vorallem reibungslos funktioniert. 
Ob das jetzt selber gebastetlt ist oder nicht ist mir Wurst. Preis ist 
auch nicht wichtig. Der Verstäker darf eben nachher nicht rauschen weil 
die Spannung die er bekommt total belastet ist. Der Verstärker muss 
einwandfrei funktionieren.

Danke

Autor: Johannes (Gast)
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> was bedeutet denn "bauen fertitte an den ausgnag" kannst du da mal
> genauer drauf eingehen?

Dein Wandler erzeugt Störungen auf der Ein- und Ausgangsspannung; die 
werden durch die Schaltvorgänge im Wandler verursacht. Die 
Schaltfrequenz liegt in üblicherweise im Bereich von einigen 100 kHz, 
die erzeugten Störungen können aber noch viel größere Frequenzen 
enthalten.

Um diese herauszufiltern, verwendet man Filterschaltungen entweder aus 
Widerstand + Kondensator oder Drossel + Kondensator, Stichwort: 
Tiefpass. Es soll möglichst nur die DC-Spannung durchgelassen werden und 
die Störungen nicht.

Mit Ferrit meinte ich sowas in der Art:
http://de.farnell.com/wuerth-elektronik/742792131/...

Das sind im Prinzip Drosseln mit einem Kern, der bei hohen Frequenzen 
relativ große Verluste macht, die verhalten sich also für hohe 
Frequenzen ähnlich wie ein Widerstand, für Gleichstrom sind sie relativ 
niederohmig.

Man macht üblicherweise ein C-L-C - Filter also zuerst ein Kondensator 
direkt vom Wandler-Ausgang nach Masse, dann der Ferrit und dann nochmal 
ein Kondensator.

Du kannst statt dem Ferrit auch einen Widerstand einbauen, der erzeugt 
aber etwas mehr Spannungsabfall, je nach Laststrom. Bei 50 mA und 22 Ohm 
ist das ungefär 1 V. Das kommt drauf an, was der Verstärker für eine 
Spannung braucht.

Ich würde Dir einen fertigen DC/DC-Wandler mit +/-15 Ausgangsspannung 
empfehlen, z.B.:
http://www.tracopower.com/fileadmin/medien/dokumen...

Mit einem selbstgebauten Schaltregler wird das relativ aufwendig und die 
Störungen sind hier eher schwieriger in den Griff zu bekommen als bei 
einem DC/DC-Wandler.

Autor: julian (Gast)
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So das war doch mal ne tolle Erklärung, die auch ich verstehe. DANKE.

Nun würde mich noch interessieren, was denn die Grenzfrequenz ist, die 
ich anvisieren muss. Ich muss ja meinen Tiefpass nach einer bestimmten 
Frequenz auslegen.

Bzw. anders gefragt was für Kondensatoren (Größe und Typ) und Drosseln 
(Größe, Typ) kommen kommen hier dann zur Anwendung?

Autor: Fralla (Gast)
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Bei einem nachgeschalteten LC filter musst du aufpassen das der 
Regelkreis stabil bleibt. Liegt die Granzfrequenz des zu nahe an der 
Crossoverfrequenz des gesammten Regelkreises kann instabilität 
auftreten.

Autor: Johannes (Gast)
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> Nun würde mich noch interessieren, was denn die Grenzfrequenz ist

Die genaue Grenzfrequenz ist eigentlich nicht so wichtig, wichtig ist 
viel mehr, dass man über einen relativ großen Frequenzbereich (100 kHz 
.. 10 MHz) eine gute Dämpfung hat.

> Bzw. anders gefragt was für Kondensatoren (Größe und Typ) und Drosseln
> (Größe, Typ) kommen kommen hier dann zur Anwendung?

Mit Tantal-Kondensatoren im Bereich 10µF liegt man meistens ganz gut, 
parallel dazu kann man noch einen kleinen Keramik-Kondensator (100nF) 
schalten.

Eine geeignete Drossel hab ich dir ja schon genannt, hier ist es 
wichtig, dass es ein Ferrit mit hoher Dämpfung ist. Die werden oft auch 
als Entstördrosseln oder EMV-Ferrit bezeichnet.
Induktivitäten, die für Schwingkreise oder Filter mit hoher Güte 
vorgesehen sind, sollte man eher nicht nehmen.

Autor: julian (Gast)
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ok vielen Dank. ich werde jetzt mal mein Glück versuchen und meld mich 
dann mal wieder hier, was rausgekommen ist.

Autor: julian (Gast)
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Hallo Johannes,

kannst du dir mal kurz den Schaltplan anschauen ob das dann soweit 
stimmt?

Viele Grüße, Julian.

anbei dann auch noch das Datenblatt von dem DC/DC-Wandler den ich 
rausgesucht habe. Vll kannst du noch kurz schauen ob die Pin-Belegung 
dann so stimmt. Wäre total nett.

http://www.tracopower.com/datasheet_g/tel5-d.pdf

Autor: Johannes (Gast)
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> kannst du dir mal kurz den Schaltplan anschauen ob das dann soweit
> stimmt?

Die Pins 9 + 16 (Common) sind die Bezugs-Masse für die Ausgänge, die 
müssen mit GND am Ausgang verbunden werden. Ich würde jeweils links und 
rechts der Drossel zwei Kondensatoren (10µF + 100nF) vorsehen; ob es 
tatsächlich einen Unterschied macht, kannst Du ja dann selber testen.

Die Verbindung vom Ausgang zu den Pins 2+3 braucht man nicht unbedingt, 
da der DC/DC-Wanlder potentialfrei ist. Evtl. ist es günstiger, diese 
Verbindung wegzulassen und den Masse-Anschluss des Messverstärkers 
direkt mit der Batteriemasse zu verbinden.

Es sollte auf jeden Fall nur eine Verbindung zwischen der Batteriemasse 
und der Masse des Messverstärkers geben, also entweder direkt beim 
DC-DC-Wandler oder in der Nähe des Messverstärkers, Masseschleifen 
sollte man möglichst vermeiden.

Autor: julian (Gast)
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hallo und zunächst 3x danke - also ich hab das jetzt mal kurz so 
umgesetzt wie du es meinst - hoffentlich habe ich es auch richtig 
verstanden?!?

* die verbindung zwischen 2,3 und GND-Ausgang habe ich gelöscht und 
stattdessen das GND vom PIN COMMON geholt (9,16).

* die kondensatoren habe ich jetzt jeweils doppelt angelegt.

passt das dann jetzt soweit???

danke, julian

Autor: Julian (Gast)
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Hallo,

leider hat niemand geantwortet. Könnte mal bitte jemand die Verschaltung 
anschauen und bitte kurz kucken ob das soweit stimmt? Ich bin mir nicht 
ganz sicher ob das so passt! Mir gehts vorallem um die Pinbelegung am 
Wandler.

Danke.

Autor: Johannes (Gast)
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Ja, das pass schon so. Bau das einfach mal auf (Lochraster-Platine), 
dann wirst du schon sehen, ob es funktioninert.
Evtl. könnte es sein, dass am Eingang auch noch Entstörmaßnahmen 
notwendig sind, aber ich würds zuerst mal so testen.

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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julian schrieb:
> Es hängen zwei Verstärker dran mit je 25 mA. Siehe Datasheet.

Laut Datenblatt hat ein Verstärker 28mA Eigenbedarf.

Du hast die Last noch nicht berücksichtigt, die am Verstärker dranhängt! 
Er kann bis zu 700mA in 50 Ohm treiben. Diese müssen natürlich auch von 
der Stromversorgung geliefert werden.

Autor: Johannes (Gast)
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> Du hast die Last noch nicht berücksichtigt, die am Verstärker dranhängt!

Da hast Du allerdings recht, wobei die Angabe

  "benötigte Spannung: ± 15 Vdc @ 28 mA"

schon etwas irreführend ist.

Wie kommst du auf 700mA? Dazu bräuchte man 35V?

Angegeben ist Output Swing: 12Vpp an 50 Ohm, das sind eher 120 mA. Die 
Stromversorgung muss also 2 x 120 mA + 2 x 28 mA, also etwa 300 mA 
liefern können, falls man den Verstärker an 50 Ohm betreibt. Bei 1 kOhm 
Ausgangsimpedanz wird es deutlich weniger.

Mit einem 5 W DC/DC-Wandler kann man einen solchen Verstärker auf jeden 
Fall versorgen, zur Not muss man die Schaltung zwei mal aufbauen.

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Johannes schrieb:
> Wie kommst du auf 700mA? Dazu bräuchte man 35V?

Das frage ich mich jetzt auch. Ich hatte die Leistung berechnet und die 
Werte durcheinandergeworfen.

Autor: Julian (Gast)
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ok dann werd ich das jetzt mal so versuchen und dann schauen ob es 
klappt oder nicht. der dcdc-wandler den ich jetzt rausgesucht habe macht 
200mA. das reicht dann hoffentlich.

danke nochmals

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