Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC-DC-Wandler hat Spannungsspitzen


von Mikrofun R. (mikrofun)


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Ich habe mir gerade einen solchen DC-DC Wandler gekauft:

http://www.ebay.de/itm/DC-100w-Step-up-Boost-Voltage-Converter-Module-5V-12V-19V-24V-Adjust-Regulator-/141870776563?hash=item21082840f3:g:4jgAAOSw8-tWapue

Die Idee ist, ein HP Notebook mit bereits geladenen AA-NiMH-Akkus (14 
Stück in Reihe) nachzuladen. Diese 14 Akkus liefern am Anfang je nach 
Strom so um die 17 bis 19.5 V Spannung, welche während des Entladens auf 
ca. 13 V absinkt. Das HP-Notebok läd aber nur, wenn die Spannung 
konstant auf ca. 18.5 bis 19 V gehalten wird.

Den obigen DC-DC-Wandler habe ich nun mit 12 Volt Eingangsspannung 
versorgt und an den Ausgang zunächst eine Last (Widerstandsdraht) von 
ca. 11.5 Ohm gehängt, um die Stabilität der Ausgangsspannung zu 
überprüfen. Diese liegt bei den eingestellten 19 V, jedoch gibt es alle 
paar 10 bis 100 Millisekunden winzige Spannungsspitzen auf 24 V von ca. 
10 Nanosekunden Dauer. Ein einfacher 220 µF Kondensator parallel zum 
Ausgang bewirkt kaum eine Änderung.

Die Frage ist, ob diese Spannungsspitzen dem Notebook schaden können und 
wie ich diese ggf. glätten kann.

Das zweite Problem ist, dass die Teile (High Power MOS, Schottky 
Barrier, Spule oberhalb vom High Power MOS) relativ warm bis heiß 
werden. Die müssen bei einem Wirkungsgrad von 75 % größenordnungsmäßig 
10 Watt Wärmeleistung abgeben. Für die beiden Halbleiter-Teile lag ein 
kleiner Kühlkörper bei, aber ich bin unsicher, wie warm z. B. diese 
Spule werden darf.

von Mikrofun R. (mikrofun)


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Mir wurde soeben klar, dass ein einfacher 100 nF Kondensator hier 
deutlich bessere Dienste leistet als der 220 µF Kondensator. Damit gehen 
die Spannungsspitzen ziemlich gut weg. Falls das hier jemand gut 
erklären kann, würde mich das freuen.

Die andere Frage mit der Erwärmung habe ich aber immer noch.

von Nop (Gast)


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Mikrofun R. schrieb:
> Falls das hier jemand gut
> erklären kann, würde mich das freuen.

Innenwiderstand zu groß bei dem 220µ?

von Torsten B. (tbrox)


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Hallo!

Spannungsnadeln mit < 10ns Breite bestehen aus Frequenzen die im hohen 
MHz-Bereich liegen.
Ein 220µ Kondensator, was vermutlich ein Elko ist, hat in diesen 
Frequenzbereichen auf Grund seiner Technologie bereits induktives 
Verhalten, so dass er keinerlei Effekt auf diese Ereignisse haben kann.
Die 100n sind vermutlich Folie oder Keramik. Diese Materialien können 
auch noch im UKW-Bereich ausreichend Dämpfung erzielen.

Gruß

von Mikrofun R. (mikrofun)


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Das ist doch mal ein Hinweis. Danke.

Weiss jemand, wie warm eine solche Spule typischerweise werden darf?

von Homo Habilis (Gast)


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Mikrofun R. schrieb:
> Für die beiden Halbleiter-Teile lag ein
> kleiner Kühlkörper bei, aber ich bin unsicher, wie warm z. B. diese
> Spule werden darf.

Auslegung der Frage so: Ja, ohne Kühlkörper geht´s nicht. (Falls Du ihn 
weglassen wolltest.)

Oder so: Ja, grundsätzlich wäre ein größerer Kühlkörper besser als ein 
kleinerer. (Falls Du einen größeren in Betracht ziehst.)

von Homo Habilis (Gast)


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Mikrofun R. schrieb:
> Weiss jemand, wie warm eine solche Spule typischerweise werden darf?

Naja, da gibt´s teils größere Unterschiede. Solche Teile haben aber 
zumeist ein Datenblatt/datasheet, welches man über deren Bezeichnung 
(Aufdruck) und evtl. ein, zwei gute Fotos auffinden könnte.

von Mikrofun R. (mikrofun)


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Die Spule hat leider keinen seitlichen Aufdruck und oben drauf steht nur 
"4R7". Auf angehängtem Bild sieht man ausserdem unten noch die beiden 
schwarzen Halbleiterbausteine.

Ich fand gerade ein Datenblatt für einen SD 1040, in dem ein "Storage 
Operating Temperature Range" von -55°C bis 125 °C angegeben wird. Für 
einen NTMD4184PF Power MOSFET finde ich -55°C bis 150 °C. Ich bin mir 
nicht sicher, ob das dieser Baustein ist.

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Mikrofun R. schrieb:
> Für
> einen NTMD4184PF Power MOSFET finde ich -55°C bis 150 °C. Ich bin mir
> nicht sicher, ob das dieser Baustein ist.

Nein, der ist es höchstwahrscheinlich nicht: das Gehäuse und die extra 
Diode sprechen dagegen. Ich vermute es ist der AOD4148, dazu passt auch 
das Logo der Fa. Alpha & Omega Semiconductor. Der geht bis 175°C.

von Homo Habilis (Gast)


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HildeK schrieb:
> Ich vermute es ist der AOD4148, dazu passt auch
> das Logo der Fa. Alpha & Omega Semiconductor. Der geht bis 175°C.

Ich finde nur einen AOD484, mit 30V, 25A - der geht schon bis 175°C. 
Stelle ich mich zu blöd an?

von Torsten B. (tbrox)


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Homo Habilis schrieb:
> HildeK schrieb:
>> Ich vermute es ist der AOD4148, dazu passt auch
>> das Logo der Fa. Alpha & Omega Semiconductor. Der geht bis 175°C.
>
> Ich finde nur einen AOD484, mit 30V, 25A - der geht schon bis 175°C.
> Stelle ich mich zu blöd an?

http://www.datasheetarchive.com/AOD4184-datasheet.html

von Homo Habilis (Gast)


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Homo Habilis schrieb:
> Stelle ich mich zu blöd an?

Anscheinend schon. @tbrox: Vielen Dank! ;-)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Homo Habilis schrieb:
> der geht schon bis 175°C
Allerdings wird (abgesehen von der Versprödung des Lötzinns) eine 
Heizung mit 175°C auf dieser Platine auch die Elkos gut mitheizen und 
für eine kurze Lebensdauer sorgen...

Mikrofun R. schrieb:
> Weiss jemand, wie warm eine solche Spule typischerweise werden darf?
Fazit: die darf meist heißer werden, als die Bauteile nebenan gerne 
hätten.

von Mikrofun R. (mikrofun)


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> die darf meist heißer werden, als die Bauteile nebenan gerne
> hätten.

Das war jetzt schön formuliert. :)

In der E-Bay-Beschreibung stand übrigens, dass der Schaltkreis bei 12V 
-> 19V und 3 Ampere Belastung am Ausgang noch so um die 95 % 
Wirkungsgrad erreicht. Wenn das so wäre, hätte ich wohl kein 
Temperaturproblem. Bei meinem 11.5 Ohm Widerstand am Ausgang liegt der 
Ausgangsstrom nur bei ca. 1.7 Ampere und selbst da messe ich einen 
Wirkungsgrad von nur um die 76 %, wenn ich mich nicht verrechnet habe. 
D. h. dass ca. fünf mal soviel Wärmeleistung produziert wird als 
angegeben. Vielleicht darf man bei solcher China-Ware bei den Preisen 
auch nicht mehr erwarten. Ursprünglich hatte ich geplant, die Platine in 
ein geschlossenes Gehäuse zu packen, was bei der Wärmeentwicklung nun 
auch schwierig wird.

Kennt jemand ein besseres Produkt für diesen Zweck?

: Bearbeitet durch User
von Anon Y. (avion23)


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Mikrofun R. schrieb:
> Kennt jemand ein besseres Produkt für diesen Zweck?

Nach http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1871fe.pdf ist der 
Wirkungsgrad bei 10mA - 10A bei über 80%. Bei 2A - 10A sind es sogar 
90%.

In der Ebay-Beschreibung findest du auch Messwerte der realen Schaltung. 
Das sieht auch viel besser aus, als von dir beschrieben.

Welche Eingangsspannung hast du denn? Diese bitte an der Platine selber 
messen.
Welche Ausgangsspannung kannst du messen? Diese auch auf der Platine 
messen.

Welche Eingangsspannung und Strom will der Laptop?

von Simpel (Gast)


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Ich hatte so einen ein paar Tage in Betrieb:

http://www.ebay.de/itm/80W-Universal-Laptop-Auto-car-Ladegerat-Notebook-Netzteil-Charger-adapter-12v-/371326968612?hash=item5674cfe324:g:is8AAOSwBLlVU4MM

Der ist aber für gleichzeitigen Betrieb und Akkuladen zu schwach auf der 
Brust, so dass er mir bald abgeraucht ist.

Also Platine rausgeschmissen und diese hier in das Gehäuse eingebaut:

http://www.ebay.de/itm/150W-DC-DC-Boost-Converter-10-32V-to-12-35V-6A-Step-Up-Voltage-Charger-Power-/391401793258?hash=item5b215d66ea:g:5mQAAOSwwpdW3sJY

Die Platine muss an 2 diagonalen Ecken abgeknipst werden, dann passt sie 
ins ansonsten recht zweckmässige Gehäuse rein. Hab noch die 
Lüftungsschlitze erweitert und Füsse untergeklebt, damit von unten 
überhaupt Luft rein kann...

Damit habe ich nun Ruhe in jeder Betriebsart und es wird auch deutlich 
weniger heiß als mit der urspr. Platine, die ein Murksdesign besitzt.

von Mikrofun R. (mikrofun)


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@Anon Ymous:
Ich bin gerade nicht zuhause, kann das aber heute abend noch mal genauer 
messen. Die Eingangsspannung lag bei 12V am Netzteil, also geringfügig 
weniger an der Platine. Die Ausgangsspannung hatte ich an der Platine 
gemessen und die lag ungefähr bei 19 V. Der Eingangsstrom wurde am 
Netzteil angezeigt mit ca. 3.5 A. Der Wirkungsgrad kann auch wenige 
Prozent von den 76 % abweichen.

Wenn ich das Datenblatt zum LTC1871 richtig lese, gilt der von Dir 
genannte Wirkungsgrad für 3.3 V Input auf 5 V Output. Die Frage ist 
auch, ob in meiner Platine entsprechend hochwertige andere Bausteine 
(Spule, Kondensatoren) stecken.

@Simpel:
> Also Platine rausgeschmissen und diese hier in das Gehäuse eingebaut:
>
> Ebay-Artikel Nr. 391401793258

Welchen Wirkungsgrad hat diese Platine und unter welchen Bedingungen 
(Ströme, Spannungen) betreibst Du die?

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

bisher hat die Mehrzahl der China-Wandler gehalten was versprochen 
wurde.
Schrott-Einstellregler mal ausgenommen und die Frage der Kühlung.

Wenn 12V 3,5A reingehen sind das 42W. Selbst bei 90% Wirkungsgrad wären 
also gut 4W abzuführen. Da erwarte ich schon einen Kühlkörper, der den 
Namen verdient und danach sehen die Bilder eigentlich nicht aus.

Was nicht ausschließt, daß ich bei dem Preis nicht auch erstmal auf die 
"vielen schönen Extras" reingefallen wäre.

Vielleicht hat das Exemplar auch einfach einen (Bestückungs-)Fehler, 
sowas hatte ich bei China-Modulen durchaus schon.

Gruß aus Berlin
Michael

: Bearbeitet durch User
von Mikrofun R. (mikrofun)


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Diese "Extras" wie Taster und Display brauche ich nicht. Das machte die 
Sache eher zweifelhaft, da somit weniger Geld in die wichtigen Teile 
fließt. Das ganze soll ja in einem geschlossenen Gehäuse verschwinden.

Der beigelegte Kühlkörper ist auf einem der Bilder im Angebot recht gut 
zu sehen. Es ist die schmale Variante mit länglichen Rippen, die von den 
Eingangsbuchsen bis zu den Ausgangsbuchsen reicht. Er hat ein schwach 
klebendes doppelseitiges Klebeband auf der Unterseite. Die thermische 
Kopplung ist sicherlich nicht die beste.

Ich habe noch eine zweite Platine und kann beide heute abend mal genauer 
durchmessen. Somit sollte ein Bestückungsfehler erkennbar werden.

von Mikrofun R. (mikrofun)


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Jetzt muss ich wohl beim Hersteller um Entschuldigung bitten. Ganz so 
schlecht sind die Wirkungsgrade nicht, wenn man etwas genauer misst. Die 
Spannungen wurden jetzt direkt auf der Platine abgegriffen.

Da ich möglichst viele Messgeräte gleichzeitig verwenden wollte (es 
waren 3), kam auch ein billiges mit zum Einsatz sodass auch diese Werte 
nicht super präzise sind.

Demnach lagen doch alle Wirkungsgrade über 85 %.

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