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1,2V > 4-5V boost converter ICHallo Leute, ich bin auf der Suche nach einem möglichst effizienten boost converter IC, der an einer AA Batteriezelle (1,5-1,2V zB. Eneloop) ca. 3,5-5V/200mA erzeugen kann. Module mit BL8530 kenne ich bereits, hier hatten Versuche mit verkleinerter Induktivität ein bisschen Verbesserung gebracht. Ich hatte noch MP3120 und ME2108 entdeckt, bin mir aber unsicher ob diese ICs besser sind. Was kennt ihr noch für ICs und was würdet ihr empfehlen? Viele Grüße Alexander
Du willst also die Zelle mit einem knappen Ampere belasten (100% Wirkungsgrad angenommen), und das evtl. auch noch dauerhaft?? Wenn der aus 1 Zelle arbeiten soll, muss er bis 0.9V laufen. Wenn er 200mA liefern soll, muss er bis 1A schalten können. TPS61026DRC wäre da wohl seriös, Fertigplatinen kenne ich aber nicht. Ich hab nochmal nachgemessen und benötige doch nur 50mA an 4V. Was würdet ihr empfehlen? Hab noch TPS61071 gefunden. Der BL8530 zieht an 1,3V leider 300mA.
Also 200mW
Immerhin 400mW und damit nur 50% Wirkungsgrad. Offenbar machst du dir da irgendwie den Wirkungsgrad kaputt, denn der Hersteller verspricht typisch 85%.
Das könnte an der Drossel liegen. (Amseln sind dort nicht geeignet)
Für so wenig Leistung würde ich meine Allzweckwaffe MCP1640 nehmen. Ich weiß nicht, ob es den auf einem Modul gibt, aber als IC ist der sehr angenehm. Braucht nur das Minimum an externer Beschaltung und ist in SOT-23-6 auch nicht fizzelig klein. Vielleicht hilft dir die angehängte Übersicht von TI weiter.
Finde ich auch sehr interessant. Und auch noch in einem bastlerfreundlichen Gehäuse. Ja, definitiv komme ich nur auf 50% Wirkungsgrad. Hab lang probiert und bin mit der Spule von 22uH auf 0,8uH (umgewickelte SMD Spule). Darüber und darunter wurde es extrem schlechter bzw. mit noch kleinerer Induktivität sinkt auch die Ausgangsspannung. Danke für die Vorschläge.😀
Waren die ausprobierten Drosseln denn alle für StepUps und 0,2A geeignet? Ja, die Spule war sogar ursprünglich aus einem StepUp. Ich hatte einige Spulen probiert und die Drahtstärke variiert, besser ging’s nicht. Also werd ich mal den MCP1640 testen, hört sich gut an. Wenn ich das richtig sehe sind 5V/100mA an 1,3V mit 80% Effizienz möglich, das ist top. Der TPS61071 kann da nur 75mA.
Vielleicht liegt es auch noch am Layout der Platine. Das kann den Wirkungsgrad schön verhageln. Vor nicht so langer Zeit war es am Schluss die Zuleitung gewesen. Zu wenig Querschnitt für die Länge wäre es bereits gewesen, wenn es Cu gewesen wäre ... Hab mal den TPS61071DDCR benutzt um von 1,2V auf 1,8V zu boosten. Hat einwandfrei funktioniert - vlt taugt der für deine Anwendung.
Ah wurde schon vorgeschlagen 🙈
Ein "steinaltes" Teil - 500kHz PWM ist mittlerweile schon echt überholt^^ Braucht man viel größere (physisch und vom Wert her) Induktivitäten als beim TPS mit 1.2MHz und der Wirkungsgrad ist viel schlechter.
Bla bla. Immerhin hat da die Induktivität noch einen Wert und wird nicht durch kleinste Layout-Defizite ruiniert.
Mega- nicht Gigahertz. Ein Faktor 2.4 in der Frequenz bringt das Layout nicht plötzlich durch kleinste Defizite zum Zusammenbruch. Das müssen dann schon gröbere Schnitzer sein.
Wenn zwei Komponenten 10% Verluste verursachten, dann ergibt sich in der Kette 1,1²=1,21 also 21% Wenn zwei Komponenten 10%*2,4=24% Verluste verursachen, dann ergibt sich in der Kette 1,24²=1,5376 also 54%
Klar, man muss schon wissen, was man macht. 😋
Wessen Glaskugel (Modell, Typ, Hersteller, Quelle) zeigt das Layout des realen Aufbaus?
FIGURE 5-1 oder FIGURE 5-2 im DB
Wenn man mitdenkt, entspricht das Layout des realen Aufbaus dem Layout Example aus dem Datenblatt. Für den TPS6107x gibts das auch im Datenblatt als "Figure 30. PCB Layout".
wie schon genannt sollte der Regler dann bis 0,9 oder 1 V runter funktionieren. Wichtig ist bei NiMH-Zellen dann aber dass Du nicht weiter runter entlädtst, sondern die möglichst bald ins Ladegerät packst. Tiefentladung schadet den Akkus. Wenn Du einen Mikrocontroller in Deiner Schaltung hast, dann nimm einen ADC-Kanal um die Batteriespannung zu vermessen. Wenn Du Deine Untergrenze erreicht hast blink ne rote LED oder so und schalte ab. Wenn Du keinen Mikrocontroller verwendest, dann nimm statt dem MCP1640 lieber einen Regler mit integrierter Unterspannungsabschaltung. Z.B. der ST L6920. Natürlich sind auch Lösungen mit zusätzlichen ICs zur Spannungsüberwachung denkbar. Z.B. der ICL7665 käme in Frage. Da die aber meist eine höhere Betriebsspannung als die 0,9V brauchen, musst Du die mit der geboosteten Spannung betreiben und dann mit einem Latch, welches auch mit 0,9V klar kommt, dauerhaft das Anschalten des Reglers blockieren. Das Latch selbst darf natürlich auch kaum Strom verbrauchen. Ist also aufwändiger als der L6920.
Nunja, der Entwurf einer Platine für Frequenzen bis ca. 150kHz ist noch einigermaßen einfach. Bei höheren Frequenzen ist das Layout wichtiger als die Wahl der Bauelemente.
Ja, die "alten" NiCd-Akkus hatten damit weniger Probleme.
Wobei das eine Annahme von Dir sein duerfte, weil in dem Thread des TO dazu nichts steht. Nachdem der Bedarf des Verbrauchers sich erst im Thread ergab, duerften die Layouts aehnlich lax umgesetzt sein. Bei so niedrigen Spannungen einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen ist eine Herausforderung. Voraussetzung sind ausgewählte Bauteile. Jedes mV Spannungsabfall zählt. Wenn an einer C-E Strecke 0,2V abfallen, habe ich schon 20% Verlust. Ich hatte mal einen Selbstschwinger diskret aufgebaut. (mit BJT,THT) Allerdings nur bis 5V/20mA, mehr brauchte ich nicht. Bei unter 0,9V setzte die Schwingung aus. (gut für den Akku) Und die Schaltung zog nur noch Ruhestrom. Wirkungsgrad war 50-60%. Mehr geht wohl nicht mit BJT.
Vielleicht hättest Du C und E vertauschen sollen (Inversbetrieb).
Kann sein. War aber Standartschaltung mit Zenerdiode. Also kein LED-Treiber. Gab es mal ähnlich in irgendwelcher Fachliteratur, Franzis, und von Elektor. Den Schaltplan von Elektor hatte ich hier mal gepostet. Finde ich aber leider nicht mehr. Aber warum nur eine Zelle? Solarbetrieb? Thomas B. Hab mal einen Testwandler mit MCP1640 aufgebaut. Rtop=976k, Rbot=300k, Vin 1,2V, Vout leider nur 4,5V. 4,7uF Eingangselko, 10uF am Ausgang. Als Spule eine 4,7uH mit ca. 1,2mm Draht, also recht groß. Die Ausgangsspannung und Strom bricht unter geringer Last (50mA) leider viel zu stark ein, auf 2,5V bei nur 30mA. Im Netz findet man leider überhaupt keinen 1,2V>5V Wandler mit MCP1640. Die AN1311 kenne ich bereits, aber auch da steht nur wenig im Detail. http://ww1.microchip.com/downloads/en/appnotes/01311a.pdf Wahrscheinlich sind die Werte der Spule (Induktivität, Widerstand usw.?) und die Dimensionierung der Elkos extrem wichtig. Und natürlich ein niederohmiges Layout. Hätte ein DE-5000 LCR Meter hier, also kann ich prinzipiell die Spulen ausmessen. Auf welche Werte muss ich da achten? Hat hier jemand schon mal erfolgreich so einen Wandler mit dem MCP1640 aufgebaut? Der MCP1640 müsste doch in Lage sein, aus 1,2V 5V/50-100mA zu erzeugen?
Gast
#7796918
Nimm besser eine mit eimergroßem Eisenkern.... Oder mal einen Blick ins Datenblatt werfen, SRF und ESR. Das Layout ist sehr wichtig, möglichst kleine Stromschleifen. Zeig mal nen Foto von Deinem Aufbau und nen Screenshot oder so in dem man das Layout um den Wandler in Details erkennt.
Der führt die Verlustleistung gut ab, notfalls noch mit Wasser füllen. Selber habe ich für solche Schaltungen nur 4 x 4 mm² Spulen. Aber die bleiben erstaunlicherweise auch kalt.
Bedienungsanleitungen lesen nur Weicheier. Datenblätter auch. ;o) Vielleicht wäre das eher ein Spruch für den Ing-Alltag?
Ja. Daher stehen in Schaltbeispielen Typen und Hersteller mit denen es funktioniert hat drin. Warum eigentlich nur eine einzelne Zelle mit 1,2V? Es gibt belastbare Lithium Einwegzellen mit etwa 1Ah. Alternativ wiederaufladbare 18350 Lithium Akkus mit ca 700 - 1000mAh. Letztere haben einen nutzbaren Spannungsbereich von ca 4V - 2,8V. Wobei man die mit 20mA eher nur bis3,3 - 3,5V entladen sollte weil darunter nicht mehr viel kommt. Die Platzverhältnisse lassen nur eine AA Zelle zu. Bin mit dem MCP1640 nicht weiter gekommen. Je nach Spule war bei maximal 4,5V Schluss. Hab zwei Aufbauten und viele verschiedene Spulen getestet, mit identischem Ergebnis. Unter Last bricht die Spannung auf 2,5V ein. Also so wie's aussieht, hat das hier noch keiner realisiert mit dem MCP1640? Bin dann deim BL8530/ME2108(Ebay Module)gelandet. Der liefert mit der richtigen Spule und Elkos stabile 4,5-5V bei 70mA. Effizienz um die 75%.
Angehängte Dateien:
Gast
#7797530
Mit ahnungsloser Murkserei klappt das natürlich nicht. Aber kaum macht mans richtig, schon funktionierts.
Wie wäre denn richtig?🙂 Im Netz hab ich jedenfalls kein Beispiel für 1,2>5V/100mA gefunden. Bei dem Layout kein Wunder dass das nicht klappt, sorry. Das ist ein 500 kHz Schaltregler, da kannst Du nicht einfach ne THT-Spule inkl. Anschlussbeinen quer danebenlegen und irgendwelche Kondensatoren ans andere Ende der Platine hängen. Das muss richtig kurz sein, es kommt auf jeden halben Millimeter an. Mach einen sauberen Aufbau mit kleinen SMD-Kondensatoren, kleiner SMD-Spule, auf minimale Größe optimierte Leiterschleifen und Massefläche drunter. Dann läuft der MCP1640 sauber, hab ich schon oft so verwendet. So ein Layout wie bei Dir funktioniert mit 20 kHz oder 50 kHz Schaltreglern noch ohne murren wenn man nicht grad in die EMV-Messkammer damit geht. Aber bei viel schnelleren Schaltreglern ist das Layout ein ganz integraler Bestandteil der Schaltung und muss sitzen. Ansonsten läuft das Teil entweder gar nicht stabil oder die Leistung bricht ein wie bei Dir. Hier noch ein paar gute Tipps fürs richtige Layout:
Nee, so eng muß man das nicht sehen. Wenn ich an meine ersten MW-Sender denke, da waren Drehko und EL84 viel viel größer, als dieser Lochrasteraufbau ;-) Es kommt wesentlich auf die Spule selber an, die bei der Frequenz nicht zu hohe Verluste aufweisen darf. Das gezeigte Teil sieht eher nach Enstördrossel aus, um bei 500 kHz Ernergie zu absorbieren als zu speichern und wieder freizugeben. Als brauchbares Beispiel: https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/chip-induktivitaet_1212fps_4_7_h-138605
Die 500 kHz sind ja nur die Grundfrequenz. Das wird hart geschaltet, da ist also ein beträchtlicher Teil der Energie in den Oberwellen. Du wirst vermutlich bis im Bereich um die 100 MHz was messen können. Deshalb sollte das Layout darauf ausgelegt sein auch die nicht allzusehr abzustrahlen, sondern statt dessen als Ausgangsleistung zur Verfügung zu stellen.
Ja, die erscheint mir auch geeignet. Dazu dann z.B. sowas als Kondensatoren: https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/smd-vielschicht_0805_22_f_x5r_10_6_3v_85_c-207090 Natürlich bleiben von der Nennkapazität 22µF bei 5V nur noch etwa 60% übrig, daher dann z.B. 2 am Ausgang parallel verwenden. Solche Kerkos sind aber meist dennoch der beste Weg um hohe Kapazität auf engem Raum hinzubekommen. Siehe: https://www.kemet.com/en/us/product/C0805C226K9PACTU.html Aber muss ich deswegen gleich eine Platine machen? Mein Aufbau ist schon richtig klein, das geht auf Lochraster kaum kompakter. Ich kann’s immer noch nicht glauben, dass der MCP1640 überhaupt von 5V/100mA aus 1,2V erzeugen kann, denn gesehen hab ich dergleichen nirgends. Vielleicht kann hier jemand mal testen, falls ihr euch so sicher seit. Entsprechende Ideen zum Aufbau(keine Platine) wären gut.
Gast
#7797623
Längst passiert, mit passenden Bauteilen und passendem Layout.
Dann auch keine Kekse.
Gast
#7797624
Letztendlich macht das nicht der Chip, sondern die Spule, der Kondensator und das Layout. Der Chip wird hier nicht das Hindernis sein.
Wer in das Datenblatt schaut, wird es abschätzen können. Dort steht: IOUT > 100 mA @ 1.2V VIN, 3.3V VOUT D.h. für 5V müsste dort stehen: IOUT > 60 mA @ 1.2V VIN, 5V VOUT
Die gezeigten Spuken sind Drosselspulen mit großem Streufeld. Hier braucht man verlustarme Spulen mit geschlossenem Kern und Luftspalt, auch als Speicherdrosseln bekannt. Entweder mit geschlossenem Ringkern, dessen Material zur gewählten Schaltfrequenz passt oder Schalenkerne mit definiertem Luftspalt, sofern sie für die gewählte Frequenz passend erhältlich sind. mfg
Klar, das kann wie Sau stören, nur abstrahlungsarm steigt der Wirkungsgrad vielleicht von 85% auf 87%. Ein altes KW-Radio kann bei der Bewertung weiterhelfen. Wie geschrieben sind kleine SMD-Kerkos (X5R, X7R) das A+O bei diesen Wandler.
Dann wird das wohl so sein.
Das klingt nach Seefahrt ... ;-)
Habe ich mich wieder so toll vertippt. Antwort schreiben |
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