Ich versuche mich an einem Boost Converter von 5 Volt zu 48 Volt.
Dies würde ich gerne über eine einfache Schaltung mit einem NE555 und einem Mosfet erledigen. Dazu habe ich auch entsprechend Anleitungen gefunden.
Mein Problem ist aber, dass ich viel zu Viel Spannung erhalte und dass entweder der Mosfet oder die Spule heiss werden.
Ich verstehe aber nicht wieso und was ich wohl ändern müsste...
Im Anhang ist die Schaltung kurz aufgezeichnet (abgewandelt von den verschiedenen Anleitungen).
Die Berechnung der NE555-Schaltung habe ich ab da berechnen lassen:
https://www.digikey.ch/de/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-555-timer
Als Rechnungswerte habe ich für R1 + R2 jeweils 1 kOhm angegeben und 0.01uF für C1 verwendet. Dies ergab eine Frequenz von 48000 Hz.
Option für Astabil.
Die Berechnung und Schaltung vom Boost Converter selber habe ich ab da:
https://learn.adafruit.com/diy-boost-calc/the-calculator
Als Rechnungswerte habe ich folgende Werte verwendet: Frequency: 48000; Min Vin 5.0; Max Vin 5.1, Min Vout 45, Max Vout 48; lout 0.02; Vripple 0.01.
Erhalten habe ich für die Spule min. 266.92 uH und den Kondensator mit min. 4.1666 uF.
Und daraus habe ich mir dann die Schaltung zusammengestellt, die jetzt aber viel zu viel Spannung ausgibt:
70.1 Volt (da habe ich dann ausgesteckt)...
Ich verstehe nicht wieso das nicht geht und wo ich etwas anpassen muss?
Ich verstehe nicht wieso das nicht geht und wo ich etwas anpassen muss?
Ich vermute, du hattest zum Test keine Last dran?
So ein boost converter ist ohne Regelung schwierig, der ist nicht Leerlauffest, die Spannung steigt immer weiter.
Das ist auch ganz einfach zu erklären, mit jedem Puls wird Energie in die Spule gespeichert und dann an den Ausgang transferiert. Ganz unabhängig davon wie die Spannung am Ausgang ist. Das funktioniert also ohne Regelung nur in einem ganz bestimmten Lastpunkt.
So ein 555 ist auch ein sehr schlechter Schaltregler. Geht schon, aber halt nicht schön. Du könntest jetzt die Ausgangsspannung entweder mit einer Z-Diode begrenzen oder über einen Widerstand und einen NPN Transistor an den CV Pin (No. 5) zurückkoppeln. Das mit der Z-Diode ist deutlich einfacher, hat aber einen schlechteren Wirkungsgrad.
Ich versuche mich an einem Boost Converter von 5 Volt zu 48 Volt.
Dies würde ich gerne über eine einfache Schaltung mit einem NE555 und
einem Mosfet erledigen. Dazu habe ich auch entsprechend Anleitungen
gefunden.
Nicht sinnvoll. Nimm den MC34063. Der hat alles was du brauchst und ist auch leicht verfügbar und anwendbar.
So ein 555 ist auch ein sehr schlechter Schaltregler. Geht schon, aber
halt nicht schön. Du könntest jetzt die Ausgangsspannung entweder mit
einer Z-Diode begrenzen oder über einen Widerstand und einen NPN
Transistor an den CV Pin (No. 5) zurückkoppeln. Das mit der Z-Diode ist
deutlich einfacher, hat aber einen schlechteren Wirkungsgrad.
Da müsste ich mich nochmals informieren, leider habe ich das Prinzip einer Z-Diode und deren Einsatz einfach noch nicht verstanden :-/
hast du die schaltung beim testen mit ungefähr 20mA belastet?
Das mit der Last habe ich vergessen...
Ich habe wohl den Boost Converter falsch dimensioniert, wenn ich die Last anhänge, bekomme ich nach ein paar Sekunden gerade mal 22 Volt raus.
Da habe ich mich bei meinem Aufbau wohl verschätzt. Ich versuche es mal mit 30 mA.
Aber was ich nicht sicher bin richtig verstanden zu haben ist, dass ich bei grösserer Last eine "kleinere" Spule benötige?
Der Rest scheint ja gemäss dem Calculator noch zu passen?
dass ich viel zu Viel Spannung erhalte
Ich verstehe aber nicht wieso
Weil du keine Regelung drin hast, hast du abhängig von der Last mal zu viel und mal zu wenig.
und dass entweder der Mosfet oder die Spule heiss werden.
Ich verstehe aber nicht wieso
Weil die Spule in Sättigung geht. Und deine Schaltflanken zu flach sind. Dieses Schaltverhalten muss man mit dem Oszilloskop kontrollieren.
und was ich wohl ändern müsste...
Ich würde einfach einen funktionierenden Schaltregler aus der SimpleSwitcher-Ecke nehmen. Sieh dir das Datenblatt an und verstehe, was dort passiert, denn genau das passiert auch bei dir und genau das musst du für deinen eigenen funktionierenden Stepup nämlich auch machen:
Aber was ich nicht sicher bin richtig verstanden zu haben ist, dass ich
bei grösserer Last eine "kleinere" Spule benötige?
Sonst steigt der Strom gar nicht schnell genug auf die nötige Höhe an. Allerdings hast du dann auch einen höheren Spitzenstrom und brauchst demzufolge eine Spule, die dabei nicht in Sättigung geht.
leider habe ich das Prinzip einer Z-Diode und deren Einsatz einfach
noch nicht verstanden :-/
Und dann willst du selber einen Stepup mit Faktor 10 bauen? Du wirst einiges lernen. Mit das wichtigste Bauteil des Schaltreglers kann ich dir schon mal verraten: das Layout.
das ist keine regelung, der NE555 ist ein Rechteckoszillator mit 48kHz Festfrequenz und festem duty cycle.
Für eine In gewissen grenzen Lastunabhängige ausgangsspannung brauchst du einen PWM regler der dann den Duty cycle und ggf Frequenz anpasst anhand von einem Feedback dass er vom ausgang bekommt.
Ich kenne mich bzgl. der einschlägigen ICs nicht so gut aus, ist aber ein weitverbreitetes konzept.
Ich versuche mich an einem Boost Converter von 5 Volt zu 48 Volt.
Dies würde ich gerne über eine einfache Schaltung mit einem NE555 und
einem Mosfet erledigen. Dazu habe ich auch entsprechend Anleitungen
gefunden.
Nicht sinnvoll. Nimm den MC34063. Der hat alles was du brauchst und
ist auch leicht verfügbar und anwendbar.
Taugt aber nur für 40V, sofern man keinen Trafo einsetzt.
Ich versuche mich an einem Boost Converter von 5 Volt zu 48 Volt.
Dies würde ich gerne über eine einfache Schaltung mit einem NE555 und
einem Mosfet erledigen. Dazu habe ich auch entsprechend Anleitungen
gefunden.
Mein Problem ist aber, dass ich viel zu Viel Spannung erhalte und dass
entweder der Mosfet oder die Spule heiss werden.
Ich verstehe aber nicht wieso und was ich wohl ändern müsste...
Hauptproblem: 555 ist ein Timer und kein Wandler. Für jede Aufgabe braucht man passende Werkzeuge. Ein Mikroskop um Kleinigkeiten zu sehen, ein Hammer um Nagel einzuschlagen. Und nicht umgekehrt.
Mein Problem ist aber, dass ich viel zu Viel Spannung erhalte und dass
entweder der Mosfet oder die Spule heiss werden.
Ich verstehe aber nicht wieso und was ich wohl ändern müsste...
Du hast noch nicht verstanden wie die Schaltung arbeitet.
Der Transistor schaltet den Strom ein, der Strom durch
die Spule wird mit der Zeit immer größer. Die Spule
speichert dabei mit der Zeit immer mehr Energie.
Der Transistor schaltet den Strom ab und die Spule
gibt die gespeicherte Energie ab und läd über der Diode
den Kondensator. Wenn Mosfet oder die Spule zu heiß werden
bedeutet das, daß der Strom zu groß wird. Also mußt du
die Zeit wo der Transistor den Strom eingeschaltet hat verkürzen
oder eine Spule mit höherer Induktivität benutzen.
Die Spannung vom Ladekondensator wird bei dieser Schaltung
theoretisch mit der Zeit unendlich hoch. Praktisch natürlich
nicht, wegen Verluste und parasitäre Kapazität der Spule.
Aber sie kann schon sehr hoch werden. Das kann den Transistor
spannungsmäßig überlasten. Also brauchst du eine
Spannungsbegrenzung am Ladekondensator, am einfachsten eine
Z-Diode. Die Schaltung darf nicht ohne Last im Leerlauf
betrieben werden.
Ich versuche mich an einem Boost Converter von 5 Volt zu 48 Volt.
In deinem Dateianhang hast du den NE555 mit zwei 1k-Widerständen dargestellt. Da gibt (korrekt) ein Timing von rund 7us off und 14us on. Im "continous current mode" liefert der Wandler damit eine Ausgangsspannung von
$$V_{out} = 5V \cdot (14/7 + 1) = 15V$$
Für 48V brauchst du ein anderes Timing also andere Widerstände.
Aber wie andere hier schon gesagt haben, wenn keine Last dran hängt geht die Ausgangsspannung auf quasi beliebige Werte hoch. Da braucht es eine Regelung.
Zumindest eine Spannungsbegrenzung geht mit NE555 noch recht einfach, eine Strombegrenzung wird schon schwieriger. Das ganze wird mit einem fertigen IC für solche Zwecke viel einfacher.
BoostConverterCircuit.jpg
(170 KB)
