Hi gibt es Stepdown-Regler ohne Spule? Also Eingang->IC->Elko??
Ja, müsste es eigentlich geben. Habe zumindest mal irgendwo step-up-Regler ohne Spule gesehen. Dann sollte es wohl auch step-down geben. Am besten mal bei den üblichen Verdächtigen schauen, also TI, Maxim, National...
Die einzige Möglichkeit geht über eine Ladungspumpe: Also meherer Cs in Reihe laden und dann parallel entladen.
Also TI hat 62 "Inductorless DC/DC Regulators (Charge Pumps)". Schau Dir die mal an. Vielleicht ist da ja drunter, was Du brauchst. Die meisten davon kann man übrigens bei Farnell kaufen. Ob wirklich alle, weiss ich nicht.
PWM ohne Spule -> C ... das hat den gleichen Wirkungsgrad wie ein Linearregler. Geht also nur (wie die Jungx schon sagten) über Ladungspumpe/Switched Capacitor.
luxnix wrote: > PWM ohne Spule -> C > > ... das hat den gleichen Wirkungsgrad wie ein Linearregler. Das glaube ich nicht - lasse mich aber gerne überzeugen... Da PWM entweder den Strom ein-, oder ausschaltet - Zwischenwerte kommen nicht vor. Es wird also keine Energie verbraten, wenn der PWM-Ausgang auf Null ist. Nachteil der PWM ist aber, daß auf jeden Fall ein Regler notwendig ist, um die Ausgangsspannung einzustellen, während eine Ladungspumpe ungeregelt eine verlustfreie Spannungsteilung im Verhältnis 1/n zuläßt - wenn die Welligkeit kein Problem ist
Uhu Uhuhu wrote: > luxnix wrote: >> PWM ohne Spule -> C >> >> ... das hat den gleichen Wirkungsgrad wie ein Linearregler. > > Das glaube ich nicht - lasse mich aber gerne überzeugen... > > Da PWM entweder den Strom ein-, oder ausschaltet - Zwischenwerte kommen > nicht vor. Es wird also keine Energie verbraten, wenn der PWM-Ausgang > auf Null ist. Das Problem ist: Am Ausgangselko liegen z.B. 6V und am Eingang 12V. Schaltet man den Mosfet also ein, fließen bei einem RDSon von sagen wir mal 0,1Ohm also 60A. Demzufolge hast du also 360W Verlustleistung. Bei sagen wir mal 1A Ausgangsstrom müsste die PWM also ein Tastverhältnis von 1,7% haben (1A/60A). Das macht im Mittel eine Verlustleistung von 6W. Genau dieselbe wie bei einem Linearregler...
Ziel ist es, eine Schaltung, welche ca 10mA zieht, wenn sie aktiv ist (Attiny) an 12V zu betreiben, und ich will so wenig wie möglich Strom verbraten, also auch, wenn sie aktiv ist. Ein Linearregler fällt deshalb raus, weil er sich schon ca 10-15mA im Standby genehmigt. Das geht ja mal gar nicht.... Ja ich dachte auh an PWM aber das mösste man wirklich mal nachmessen, ob das so ein Problem ist mit dem Strom
@Basti:
> Hi gibt es Stepdown-Regler ohne Spule? Also Eingang->IC->Elko??
Ich nehme an, Du meinst nicht die Linearregler, die gibt es massenhaft.
Ohne Spule geht nur mit Ladungspumpe. Die ist aber immer ungeregelt und
läßt nur ganzzahlige Teilungsverhältnisse zu. Für diskrete Schaltungen
ist nur eine Halbierung praktikabel. Eine geregelte Ausgangsspannung ist
nur mit einem nachgeschalteten oder kombinierten Linearregler mit
entstprechend schlechtem Wirkungsgrad realisierbar. Bei geregelter
Ausgangsspannung und höherer Leistung ist die Spule unverzichtbar.
Jörg
> Ja ich dachte auh an PWM aber das mösste man wirklich mal nachmessen, ob > das so ein Problem ist mit dem Strom Man kann mit einer PWM ohne Spule keinen besseren Wirkungsgrad hinbekommen, als mit einem Linearregler. Wie Benedikt schon ausgeführt hat, hat man in der ON-Phase einen stark erhöhten Verlust, so dass man im Mittel bestenfalls den gleichen Verlust hat, wie beim Linearregler. Man hat während der ON-Phase einen Energieüberschuss, den man möglichst verlustarm zwischenspeichern muss, damit er dann in der OFF-Phase wieder abgegeben werden kann. Das kann nur eine Spule leisten. Und PWM-Spule-Elko ist dann ja auch der klassische Schaltregler.
Stepdown ohne spule geht nur wenn die Spule in den IC integriert wird = Wirkungsgrad zum kotzen. Oder Kapazitiv, falls da jemand was anderes findet bin ich sicher das da ein Nobelpreis rauspringt.
Okay danke ihr habt mich überzeugt. Habe mir gleich mal ein paar Spulen und Stepdown-regler bestellt :-)) Für Schnell mal ist ein Linearregler immer zur hand, aber wenn es dann mal um eine Batterie- applikation geht is mir das einfach zu viel verschwendete Energie. Freue mich jetzt auf meinen ersten Step-Down (MIT) spule.
Das kann so nicht stimmen. Ehrlich gesagt habe ich die Rechnung (noch)nicht parat, aber folgendes ist doch Fakt: Wenn ich zwei gleiche Kondensatoren habe, einer auf 12V geladen und einer 0V. Jetzt schalte ich beide parallel, stellt sich eine Spannung von (zugegebenermassen knappen, immerhin brizelt es) 6V ein. Daher lief das ganze doch relativ verlustfrei. Insofern müssen die Umladeverluste eine Abhängigkeit vom Kontaktwiderstand aufweisen. Ich bin überzeugt, es gibt eine. Weiterhin spezifizieren Hersteller von Ladungspumpen (z.B. Spannungsverdopplern) ihre Bauteile mit einem Wirkungsgrad in der Gegend von 90%. Wie kommt's?
@Platy: > Das kann so nicht stimmen. Ehrlich gesagt habe ich die Rechnung > (noch)nicht parat, aber folgendes ist doch Fakt: Wenn ich zwei gleiche > Kondensatoren habe, einer auf 12V geladen und einer 0V. Jetzt schalte > ich beide parallel, stellt sich eine Spannung von (zugegebenermassen > knappen, immerhin brizelt es) 6V ein. Daher lief das ganze doch relativ > verlustfrei. Insofern müssen die Umladeverluste eine Abhängigkeit vom > Kontaktwiderstand aufweisen. Ich bin überzeugt, es gibt eine. Nein, interessanterweise ist in diesem Fall die Verlustrate immer genau 50%, unabhängig vom Kontaktwiderstand. > Weiterhin spezifizieren Hersteller von Ladungspumpen (z.B. > Spannungsverdopplern) ihre Bauteile mit einem Wirkungsgrad in der Gegend > von 90%. Wie kommt's? Das Geheimnis besteht darin, dass sich die Ladespannungen der Kondensatoren beim Lade/Endladevorgang nur minimal ändern und dadurch auch nur geringe (Um)Ladungsverluste entstehen. Dein Beispiel beschreibt den Extremfall, dass ein voll geladener Kondensator mit einem völlig entladenen verbunden wird. Dieser Fall tritt bei der Ladungspumpe nicht auf (außer evtl. beim Einschalten). Jörg
@Jörg Das Klingt interessant. Dennoch frage ich mich, wie dennoch eine Wirkleistung mit geringen Verlusten durch die Schaltung kommt. Ich muss da nochmal drüber nachdenken. Der WoW-Server ist down, eine günstige Gelegenheit :-)
Platy wrote: > Das kann so nicht stimmen. Ehrlich gesagt habe ich die Rechnung > (noch)nicht parat, aber folgendes ist doch Fakt: Wenn ich zwei gleiche > Kondensatoren habe, einer auf 12V geladen und einer 0V. Jetzt schalte > ich beide parallel, stellt sich eine Spannung von (zugegebenermassen > knappen, immerhin brizelt es) 6V ein. Daher lief das ganze doch relativ > verlustfrei. Insofern müssen die Umladeverluste eine Abhängigkeit vom > Kontaktwiderstand aufweisen. Ich bin überzeugt, es gibt eine. Lesestoff: http://www.hcrs.at/KOND.HTM > Weiterhin spezifizieren Hersteller von Ladungspumpen (z.B. > Spannungsverdopplern) ihre Bauteile mit einem Wirkungsgrad in der Gegend > von 90%. Wie kommt's? Steht in den AppNotes: Die Kondensatoren müssen hinreichend groß sein, und die Frequenz ausreichend hoch, so dass kaum eine Spannungsdifferenz entsteht. Dann ist der Verlust in der Tat nur der rein ohmsche Widerstand der Schalter mal dem Laststrom.
Du magst den Innenwiderstand eines Kondensators zwar nicht sehen, er ist jedoch elektrisch gesehen auch ohne dies wirksam. Wenn du z.B. 10V auf 5V ohne Spule nur mit einem C mit einem ESR von z.B. 50mOhm "transformieren" willst, so fliesen bei sonst idealen Schaltbauteilen beim auffuellen des Cs von z.B 5V -> 5.1V ein Strom von (10V-5.1V)/50mOhm = ~ 100A Diese 100A verbraten an den 50mOhm ~ 500W ... keine gute Idee Sind die Schaltbauteile nicht Ideal so wird dort die Spannungsdifferenz verbraten. So oder so hast du also Verlustverhältnisse wie bei einem Linearreglers. (kann sich noch jemand an die "etwas" tumulthafte Diskussion zum gleichen Problem mit unserm guten Ratber erinnern? ;-)
Angehängte Dateien:
-
C-Switcher.png
2 KB
Oh, Aua, da bin ich ja sogar mit meinem eigenen Beispiel reingefallen: Halbe Spannung ist halt nicht halbe Energie. Im Endeffekt denke ich nun über den Anhang nach.
Ok, die obige Spannungshalbierung setzt wohl voraus, dass die beiden Kondensatoren exakt gleiche Werte aufweisen, damit nicht schon ganz ohne Belastung ständig Energie vernichtet wird. In welcher Grössenordnung diese Verluste liegen, hängt von der Schaltfrequenz und der Kapazität ab, aber es kann dazu führen, dass die Schaltung keinerlei praktischen Nutzen besitzt.
@Schwurbl aka Platy: > Ok, die obige Spannungshalbierung setzt wohl voraus, dass die beiden > Kondensatoren exakt gleiche Werte aufweisen, damit nicht schon ganz ohne > Belastung ständig Energie vernichtet wird. Die Kapazitäten sind unkritisch und können auch völlig unterschiedlich sein. Wenn sie nur hinreichend groß und die ohmschen Verluste gering sind, ist der Wirkungsgrad sehr hoch. > In welcher Grössenordnung > diese Verluste liegen, hängt von der Schaltfrequenz und der Kapazität > ab, und natürlich vom Laststrom und den ohmschen Verlusten. > aber es kann dazu führen, dass die Schaltung keinerlei praktischen > Nutzen besitzt. Man kann so ziemlich jede Schaltung so dimensionieren, dass sie keinen praktischen Nutzen hat. Jörg
> (kann sich noch jemand an die "etwas" tumulthafte Diskussion > zum gleichen Problem mit unserm guten Ratber erinnern? ;- Oh ja... Bitte nicht schon wieder...
@Jörg R.
> und natürlich vom Laststrom und den ohmschen Verlusten.
Jo, sofern eine Last dran hängt. Ich bezog mich auf den lastlosen
Betrieb, der tatsächlich verlustfrei arbeitet. Na um so besser. Fehlt
nur noch ein Testaufbau, sofern das Ganze überhaupt noch von Interesse
ist.
> Ich bezog mich auf den lastlosen > Betrieb, der tatsächlich verlustfrei arbeitet. Trugschluss: eta = P_aus / P_ein für P_aus = 0 ergibt das: eta = 0 / P_ein = 0 Wirkungsgrad Null. Schlimmer geht nimmer.
Das ist es, was ich so an Entwicklern liebe. Hatte ich was von Wirkungsgrad geschrieben? Ich schrieb "verlustfrei". Damit wollte ich ausdrücken, dass keine Wärme entsteht. Ich denke, man konnte mir folgen. Dein "eta" kannst Du Dir sonst wo hin kleben.
So kann das nicht gehen. Beispiel 12V auf 6V: Der Kondensator hat 6V. Schaltet man nun 12V auf den Kondensator liegen an dem aber nach wie vor nur 6V an, also müssen 6V abfallen -> heiz. Man braucht einen unendlich hohen Strom, damit die Spannung sofort auf 12V hochgeht. Die Kondensatorspannung bekommt eben nur über vollladen auf 12V hoch, mit dem entsprechenden Verlust beim Laden. Aber das Umschalten von parallel auf reihe geht ja.
Naja, dass beim Umladen hohe Ströme entstehen, ist ja typisch für Ladungspumpen. Der Gag ist ja, dass sowohl Fusspunkt als auch der Pluspol umgeschaltet werden. Insofern stellt stellt sich doch ein eingeschwungener Zustand ein, in dem keine weiteren Umladevorgänge auftreten. Aber ich sehe schon: Was wir brauchen, ist eine Simulation.
Mein Senf war auf die Geschichte mit einem Elko bezogen. Bei 2 so wie in dem Bild oben müsste das wirklich verlustfrei ablaufen, dürfte aber schwer werden das mit Transistoren zu realisieren.
Ahso, ja ne is klar. Ein 74HC4053 dürfte ein wenig schwach auf der Brust sein. Eine pfiffige Anordnung von MOSFETs, evtl. mit Hilfsspannung per Bootstrap, könnte es schaffen. Allerdings hab ich auch Zweifel ob eine prinzipiell funktionierende aber praktisch mit einem Bauteilgrab verbundene Schaltung (dafür ohne Spulen lol) den OP zufrieden stellt.
Oh mann... Auch diese lustige Schaltung funktioniert nicht wie gedacht. Sie erzeugt exakt die gleichen Verluste wie jede andere "geniale" Schaltung ohne Spule. Die einen bauen immer wieder neue Perpetuum Mobile, die anderen bauen spulenlose Schaltregler. Das Ergebnis ist immer das gleiche: Es funktioniert nicht.
Es gab mal (lange her) eine einfache Schaltung mit Widerstand statt Spule. Wenn es interessiert scanne ich sie mal.
Das Teil von TI kann doch nur bis 6,5V am Eingang. Es sind 12V gefragt. Es ist mir ein Rätsel warum es ohne Spule sein soll. Jede Charge-Pump-Schaltung erzeugt starke Stromspitzen in der Eingangsversorgung. Ein Wandler mit Spule plus kleiner Filterspule am Eingang ist da viel besser.
Bravo Helmut!
jens' Posting bezog sich aber auf die Aussage von Realist. Lies doch da
bitte nochmal nach.
>Ein Wandler mit Spule plus kleiner Filterspule am Eingang ist da viel besser.
Das dürfte jedermann klar sein. Sonst würde der Betreff wohl kaum Sinn
ergeben, nicht wahr?
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