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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Step-up: was wenn Uin > Uout ?


Autor: Bernd Fischer (Gast)
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Was passiert eigentlich wenn die Eingangsspannung eines Step-Up Wandlers 
größer als die Ausgangsspannung ist ? Ist dies ein Zustand den man für 
den Wandler vermeiden sollte ?
Oder passiert gar nichts solange man den Strom innerhalb der 
Spezifikation einhält. Ich meine der Wandler schaltet einfach nicht mehr 
und der Strom fliesst durch die Spule durch den Wandler durch zum 
Ausgang.

Autor: JÜrgen Grieshofer (Firma: 4CKnowLedge) (psicom) Benutzerseite
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Wird höchst wahrscheinlich gar nix passiern solang die Spg die Schottky 
Diode nicht durchbrennt...

Autor: mbu (Gast)
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solange die Last am ausgang die spannung verkraften kann, ist wie 
bereits erwähnt nur noch die shottkydiode (evtl. auch die draun-source 
spannung des schaltenden fets der limitierende faktor.
Für solche Fälle gibt es allerdings buck-boost module.

Autor: Bernd Fischer (Gast)
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Danke für die Infos.

Ich wollte mir einen Buck-Konverter sparen indem hinter dem 
Boost-Konverter ein LDO zum Einsatz kommt. Der Step-up erzeugt eine 
Spannung von LDO_out + LDO_Drop. Ist die Versorgungsspannung geringer 
als die Step-up Ausgangsspannung, dann wird nur minimal Leistung über 
dem LDO verbraten. Ist die Versorgungsspannung höher schaltet der 
Step-up ab und nur der LDO regelt die Ausgangsspannung mit zugegeben 
schlechterem Wirkungsgrad.

Autor: avion23 (Gast)
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???
Wenn U_in > U_out, dann fließt U_in direkt über
U_in <--> Spule <--> Diode <--> U_out
Der Strom wird also nur von der Spule und Diode begrenzt. Die Spule wird 
von Zeit zu Zeit auch noch gegen Masse kurzgeschlossen und ist mit 
Sicherheit in der Sättigung. Das bedeutet, dass dein Mosfet die 
Versorgungsspannung mit Masse kurzschließt, nur begrenzt durch den 
ohmschen Widerstand der Spule. Dann ist nur die Frage welche Bauteil 
zuerst aufgibt.

Es ist also ein Zustand den man in jedem Fall vermeiden sollte. K.A. was 
meine Vorposter sagen wollten, vielleicht habe ich deine Frage nicht 
verstanden?

Autor: Philipp Burch (philipp_burch)
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avion23 wrote:
> ???
> Wenn U_in > U_out, dann fließt U_in direkt über
> U_in <--> Spule <--> Diode <--> U_out
> Der Strom wird also nur von der Spule und Diode begrenzt. Die Spule wird
> von Zeit zu Zeit auch noch gegen Masse kurzgeschlossen und ist mit
> Sicherheit in der Sättigung. Das bedeutet, dass dein Mosfet die
> Versorgungsspannung mit Masse kurzschließt, nur begrenzt durch den
> ohmschen Widerstand der Spule. Dann ist nur die Frage welche Bauteil
> zuerst aufgibt.
>
> Es ist also ein Zustand den man in jedem Fall vermeiden sollte. K.A. was
> meine Vorposter sagen wollten, vielleicht habe ich deine Frage nicht
> verstanden?

Wenn die Ausgangsspannung zu hoch ist, sollte der FET eigentlich mit 
einem Duty-Cycle von 0% angesteuert werden, der ist dann also immer aus. 
Kommt halt auf den Regler an, das Datenblatt dürfte da aufschlussreich 
sein.

Autor: Bernd Fischer (Gast)
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Leider schweigt sich das Datenblatt über dieses Thema aus. Allerdings 
liegt die max. Eingangsspannung über der Step-up Ausgangsspannung. Ich 
nehme deshalb an, dass der FET bei Uin>Uout nicht aktiv wird und hinten 
eben das rauskommt was vorne reingeht.

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Hängt von dem Regler-Chip ab, welchen hattest du geplant?

Wenn der Regler nur über PWM arbeitet, wird der FET wirklich jeden 
Zyklus mal angesteuert, wenn auch nur kurz.
Wenn der Regler auch Zyklen auslassen kann ("Burst mode" o.ä.), isses 
kein Problem.

Warum jedoch die Spule in der Sättigung sein sollte, wenn der Regler 
nicht arbeitet, leuchtet mir nicht ein. Die Gleichstrombelastung ist 
dann doch geringer als im regulären Betrieb.

Autor: Bender (Gast)
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Step Up heisst meiner Meinung nach dass Uin < Uout sonst ist es doch ein 
Step Down..

Autor: avion23 (Gast)
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Der Regler versucht eine bestimmte Ausgangsspannung zu halten,
U_out_soll. Diese Spannung ist immer höher als die Eingangsspannung, 
sonst würde ein Step-up wandler keinen Sinn machen.
Wenn U_out viel kleiner ist als U_out_soll, dann versucht der Regler die 
Ausgangsspannung zu erhöhen. Das macht er, indem er t_on erhöht und 
t_off verkleinert. Der Mosfet ist also längere Zeit an. Auf diese Weise 
kriegt er die Ausgangsspannung aber leider nicht höher, deswegen wird 
der dutycycle irgendwann maximal.

Zur Spule:
Das Kernmaterial ist nur begrenzt magnetisierbar. Deswegen ist die Spule 
nur bis zu einem bestimmten Strom zugelassen, obwohl der Draht an sich 
noch viel mehr vertragen würde.
Wenn der Strom von U_in nach U_out einfach so durch die Spule fließt, 
und diese dazu noch gegen Masse kurzgeschlossen wird, dann ist man weit 
außerhalb der Parameter einer verünftig dimensionierten Induktivität.
Wenn die Spule in der Sättigung ist wirkt sie als ein Stück Draht. D.h. 
der Mosfet schließt die Versorgungsspannung über ein Stück Draht an die 
Masse an. Den Rest kann jeder selbst ausprobieren.

Autor: Stefan Ernst (sternst)
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avion23 wrote:
> Der Regler versucht eine bestimmte Ausgangsspannung zu halten,
> U_out_soll. Diese Spannung ist immer höher als die Eingangsspannung,
> sonst würde ein Step-up wandler keinen Sinn machen.

Das ist der "Normalbetrieb". Der OP will aber offensichtlich wissen, was 
passiert, wenn U_in (warum auch immer) über U_out_soll hinaus ansteigt. 
Und da dann U_out größer als U_out_soll ist, sollte der Regler t_on auf 
0 (oder sehr nahe an 0) reduzieren.

Und damit die Spule in die Sättigung geht, müsste U_in schon sehr 
deutlich über U_out_soll ansteigen (und die Stromaufnahme der Last muss 
natürlich von der Spannung abhängen). Wenn U_in z.b. ungefähr gleich 
U_out_soll ist, fließt über die Spule der normale Ausgangsstrom des 
Wandlers, und der ist kleiner als der Strom in der On-Phase während des 
"Normalbetriebs".

Autor: Alexander (Gast)
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Muß es ein Boost Konverter sein?
Buck-Boost wäre doch eine Lösung.
Den LDO verstehe ich auch nicht ganz. Mit einem Buck-Boost braucht man 
den nicht mehr, es sei denn, die Ausgangsspannung soll sehr sauber 
seinn.

Autor: Winfried (Gast)
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Man könnte übrigens die Schottky Diode durch eine normale Diode 
ersetzen, damit UIn noch etwas höher werden darf. Der Wirkungsgrad 
leidet darunter zwar, trotzdem könnte das je nach Anwendung Sinn machen.

Autor: Winfried (Gast)
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buck-boost ist vermutlich aufwändiger, als boost-ldo.

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