Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC Spannungsverdoppler


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von Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite


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Hallo,
ich suche auf die Schnelle eine Schaltung die mir eine DC Eingangsspg 
von 5V-14V verdoppelt, sie sollte ganz einfach sein.
Als Ausgangsstrom sollte sie so um die 500mA können.

Ich habe auf Sprut.de folgende Schaltung angesehen:

http://sprut.de/electronic/switch/schalt.html#pumpe

Soweit ist es kein Problem zum selberbauen, aber ich konnte mich noch an 
eine Schaltung vom blauen C errinnern:

http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/191060-as-01-de-DC_Spannungswandler.pdf

Diese gefällt mir ganz gut und würde auch für meine Anwendung reichen, 
allerdings ist mir folgendes nicht ganz klar:

Auf Seite 12 befindet sich der Schaltplan, mir ist allerdings nicht ganz 
klar wie der OP als Multivibrator arbeitet, da die Eingange eines OP's 
recht Hochohmig sind verstehe ich nicht wie er zum Schwingen kommen 
kann.
die SpgDifferenz zwischen INV - und NichtINV Eingang ist zwar NUll, aber 
woher soll der Strom Kommen um den Kondie zu Laden, Entladen?

Könnt ihr mir bitte weiterhelfen?

Grüße
Lukas

von HildeK (Gast)


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Schau einfach mal das Datenblatt an.
Der 'Kondi' (du meinst C2) wird gar nicht umgeladen. Er hält das 
DC-Self-Biasing am INV stabil, das aus dem IC kommt.
Das Bauteil ist auch kein OPA, sondern eine Audio-Endstufe. Die ist 
nicht, wie sonst üblich, gegengekoppelt, sondern mitgekoppelt. Deshalb 
schwingt der Baustein auch. Auch ein paar anderer Eigenschaften 
verhalten sich nicht so wie bei einem OPA.

von Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite


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OK ich schaute gerade ins Datenblatt (war ne Gute Idee...;))
Ich merkte auch, das der Audio-OP einen recht niedrigen 
Eingangswiderstand hat, aber das tut ja in dem Fall nicht zur Sache.

Ich habe nach "DC-Self-Biasing" gegoogelt und auch im Datenblatt 
gesucht, leider find ich nichts darüber, kannst du mir bitte kurz 
erklären oder ev. einen Link geben in dem das beschrieben wird.

Grüße
Lukas

PS: Irgendwoher habe ich sowas ähnliches schon  gehört, aber weis gerade 
nicht was ich damit machen kann....

von Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite


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Andere Frage:
Mir geht es vorallem darum, dass der Wirkungsgrad der Schaltung 
möglichst groß ist. Wäre es sinvoller einen Timer (z.B NE555) zu nehmen 
daraus einen Multivibrator zu machen (mit etwa 1kHz) und danach einen 
guten Fet zu nehmen und den im Schaltbetrieb zu schalten, dann hätte ich 
doch einen wesentlcih höheren Wirkungsgrad oder?

Grüße Lukas

von MaWin (Gast)


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> Mir geht es vorallem darum, dass der Wirkungsgrad der Schaltung
möglichst groß ist.

Dann ist ein Kondensatorwandler die falsche Wahl, bei 500mA hat er viel 
zu hohe Verluste, so dass aus 5V nicht 10V sondern vielleicht 5.5V 
werden, schon die Flussspannung von 4 Dioden frisst fast deine ganzen 5V 
auf, ganz zu schweigen vom Verlust des TDA2003.

Ein Schaltregler regelt, wenn du also nicht konstante 16V am Ausgang 
haben willst, sondern eben die doppelte Eingangsspannung, brauchst du 
einen flexibleren Schaltregler als wenn alles in einem Chip verstaut ist 
ohne Anpassungsmöglichkeit.

Man könnte dir jetzt exotische Chips anbieten, über deren Beschaffung du 
dann jammerst und die dir zu teuer sind. Also vergessen wir den Satz

> sie sollte ganz einfach sein.

und nehmen den MC34063. Der ist billig, ein Klassiker, und schafft deine 
0.5A, ausserdem ist bei ihm noch nicht alles integriert, so dass man den 
Regler zum Verdoppler machen kann.

Bau die Step-Up Schaltung nach (für: von 5V auf 10V bei mindestens 
0.5A).
und ersetze den bisherigen Spannungsteile an FB durch:

 Ausgang --+--
           |
          10k
           |
           +------+
           |      |E
           |  PNP >|-- Eingangsspannung
           |      |
          10k     +--- FB-Eingang
           |      |
           |     1k2
           |      |
 Masse ----+------+---

von Lukas B. (Gast)


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@MaWin:
Deine Idee find ich ganz Gut!
Ich habe sogar so einen Schaltregler IC (aus einem alten Handyladegerät 
bei mir zuhause :))
Die Schaltug mit dem Feedback find ich ganz gut.

Der Hintergrund meiner Schaltung ist:

Ich habe einen DC Generator der mir bei maximaler Drehzahl eine Spannung 
von 11,5V und einem Strom von 300mA liefert, wenn ich den Generator 
belaste bricht mir die Spannung ein auf z.B 5V und 750mA...
Ich möche damit einem Bleiakku mit 13,6V Laden, dazu ist die Spg zu 
gering die aus dem Generator kommt, darum muss ich eine Schaltung haben, 
welche mir die Spannung "Rauftransformiert" und sommit der Akku geladen 
wird.

Ich weis nicht ob diese Schaltung mit dem MC34063 funktioniert, da die 
Spannung am Eingang bei Belastung zusammenbricht.

Grüße Lukas

von MaWin (Gast)


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Du willst also überhaupt keinen Spannungsverdoppler, sonden einen 
Regler, der aus schwankenden 5 - 11.5V stabile 13.8V macht. Kein 
Problem, das ist eine Standardschaltung des MC34063 (Step-Up nach 
Datenblatt, inklusive Strombegrenzung), ohne den von mir gezeichneten 
Umbau zu benötigen.

von Lukas B. (Gast)


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OK
Ich habe nun etwas im Datenbaltt gelesen und im µC.net den Articel über 
den MC34063 durchgelesen.

Dort befindet sich ein Link zum berechnen der Bauteilwerte, abe bei der 
Berechnung von den Feedbackwiderständen komm ich nicht weiter, wie geht 
das?
Im Datenblatt kann ich nichts dazu finden, oder hab ich was überlesen?

Kann der Ic den Strom von 500mA ohne zusätzlichen Transistor überhaupt 
schalten?
Ich glaube nicht oder?

Grüße Lukas

von MaWin (Gast)


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Berechnen ist simpel, es ist ein Spannungsteiler der aus 13.8V nur 1.2V 
machen soll, mit 1.2kOhm im unteren Zweig also 12.4kOhm im oberen.
Aber wenn der MC34063 nicht nur verdoppel soll, sonder von 5 auf 13.8 
hochtransformieren soll, dann hast du richtig erkannt reicht sein 1.5A 
Schlttransistor nicht mehr, es muss ein 3A Schalttransistor sein. Das 
kann ein bipolarer PNP oder ein NMOSFET werden.
http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml
Natürlich kannst du dir auch bei www.ti.com, www.linear.com oder 
www.nsc.com mit den dortigen Berechnungstools einen Schaltregler 
vorschlagen lassen, aber du wirst merken, dass der eher schwer 
beschaffbar und teuer wird.
Ausahmen bilden noch die alten Simple Switcher LM25xx.

von Lukas B. (Gast)


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OK danke Vorerst.
nun würde mich intressieren wo im Datenblatt steht wie groß die 
FeedbackSpg sein musss, wie heist den die Bezeichnung oder Diagramm?

> ...Schlttransistor nicht mehr, es muss ein 3A Schalttransistor sein. Das
> kann ein bipolarer PNP oder ein NMOSFET werden...

Müsste es nicht ein NPN 0der PMos sein?
von meiner Logik her breuch ich einen NPN da ich gegen GND schalte, 
oder?

Grüße Lukas

von Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite


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was meint ihr:
würde ein bd139 als Schalttransistor reichen?

Grüße Lukas

von MaWin (Gast)


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> im Datenblatt steht wie groß die FeedbackSpg sein musss

COMPARATOR Threshold Voltage typ 1.25 V

> von meiner Logik her breuch ich einen NPN

Du liegst absolut richtig. Hab ich vertan.

von Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite


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>> im Datenblatt steht wie groß die FeedbackSpg sein musss
>
> COMPARATOR Threshold Voltage typ 1.25 V

OK Danke, wäre eigentlich logisch wenn ich das Prinzipschaltblid 
angeschaut hätte...

>> von meiner Logik her breuch ich einen NPN
>
> Du liegst absolut richtig. Hab ich vertan.

Ich werd mal den BD139 Testen

Grüße
Lukas

von Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite


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Noch ne Frage zwischendurch:
Im Datenblatt eines LM317 gibt es beispeilschaltungen mit (richtigen?) 
"Schaltreglern":
http://www.national.com/ds/LM/LM117.pdf
Seite 19

Taugen die Was oder sind die für Katz?
(Ich weiß sind nur StepDown...)

Grüße
Lukas

von MaWin (Gast)


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> würde ein bd139 als Schalttransistor reichen?

Der wäre mir zu knapp. Der hält im Mittel auch nur 1.5A aus. Die 3A nur 
Peak, aber wir haben 3.3A. Unser Mittel liegt auch drüber. Aber es war 
schon klug, einen nicht zu dicken Transistor auszusuchen, damit er noch 
halbwegs schnell ist, der BD139 hat 250KHz Ft. Ein BD241 hätte nur 3MHz, 
und einen mit halbwegs hoher Stromverstärung (obwohl man ja nur 2 
braucht, hilfe mehr, die Effizienz zu verbessern).

Bei externem Transistor darf die Frequenz nicht zu hoch werden.
Ich schlag mal den BD787 vor.

Zur Beschleunigung des Abschaltvorgangs kann man eine Spule investieren

Pin2 --+--+--10uH---- Basis
       |  |
       R  +-|<|-+ 1N4148, BA159, SB130
       |        |
      GND      GND

von MaWin (Gast)


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> Taugen die Was

Nein.

Gag.

Funktionieren nur unter günstigen Voraussetzungen.

von Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite


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MaWin schrieb:
>> würde ein bd139 als Schalttransistor reichen?
>
> Der wäre mir zu knapp. Der hält im Mittel auch nur 1.5A aus. Die 3A nur
> Peak, aber wir haben 3.3A. Unser Mittel liegt auch drüber. Aber es war
> schon klug, einen nicht zu dicken Transistor auszusuchen, damit er noch
> halbwegs schnell ist, der BD139 hat 250KHz Ft. Ein BD241 hätte nur 3MHz,
> und einen mit halbwegs hoher Stromverstärung (obwohl man ja nur 2
> braucht, hilfe mehr, die Effizienz zu verbessern).
>
> Bei externem Transistor darf die Frequenz nicht zu hoch werden.
> Ich schlag mal den BD787 vor.

Ich glaub so einen hab ich nicht zuhause muss mal genau nachschauen...

> Zur Beschleunigung des Abschaltvorgangs kann man eine Spule investieren
>
> Pin2 --+--+--10uH---- Basis
>        |  |
>        R  +-|<|-+ 1N4148, BA159, SB130
>        |        |
>       GND      GND

Kurz zur Schaltung:
die Induktivität "zieht" nach dem abschalten von Pin 2 den Strom über 
die Diode vom Transistor weg (Spule will strom aufrechterhalten).
Stimmt diese Auffassung?

Könnte ich zur erhöchung der Frequenz auch noch einen Kondensator (220nF 
oder so was) von der Basis zum Emitter einbauen, dadurch sollte sich die 
Basis schneller Entladen und die Schaltflanken sollten steiler werden 
oder?
(Hab den Trick mal irgendwo gehört/gesehen weis aber nicht mehr sicher 
ob das hier her passen würde)


Grüße
Lukas

PS: Ich werde die Schaltung morgen versuchen aufzubauen und dan mal 
berichten was sie macht, ich hoffe nur das der MC34063 noch funktioniert 
(hab ihn ausgelötet) mal schauen...

von MaWin (Gast)


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> Stimmt diese Auffassung?

Bin mir nicht sicher. Die Schaltung stammt aus Elrad 5/79. Ja, so alt.

Auf den ersten Blick erscheint es mir unlogisch, den in die Basis 
hieinfliessenden Strom aufrechtzuerhalten auch wenn man den Impuls 
ausschalten will, denn der Spulenstrom kehrt sich ja gerade NICHT um, 
wenn man die abklemmt.

> Kondensator

Würde das Einschalten (durch Überbrückung des Basisvorwiderstandes) 
unterstützen, aber das Abschalten nicht. Eine negative Basisspannung 
würde helfen, die hat man aber nicht.

An einer Spule bildet sich eine negative Spannung, wenn dadurch der 
Strom weiterfliessen kann, aber dazu müsste sie zwischen Basis und GND 
(Emitter) liegen

Pin2 --+-- Basis
       |
       R
       |
       L
       |
      GND

Die Schaltung aus der Elrad ist anders. Soll aber dasselbe bewirken. Ich 
weiss nicht, welche Tricks dabei wirken.

von Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite


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Hallo,
Leider habe ich den IC verheizt ( er wurde so sau heiß das ich mir den 
Finger richtig verbrannte), leider habe ich keinen mer da...

Ich hab jetzt aber die effektivste Lösung von allen gefunden, damit ich 
trozdem sehr gut laden kann:

Ich wickelte einfach einige viele Lagen Isolierband um die Achse und 
habe sommit die Übersezung geändert --> Generator dreht schneller und 
ich lade mit gut 500mA

Danke an MaWin

Grüße Lukas

von Thomas Bauer (Gast)


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Hallo Leute,
ich benötigen für unsere DC Generatoren-Steuerung einen exakten 
Spannungsdoppler. Eingangsspannung 9-18v DC Ausgangspannung 18-36v DC / 
2A.
Z.b.  12,2v eingang- exakt 24,4v Ausgang oder 12,5v zu 25v
Kann man so einen Wandler fertig kaufen.
Info über uns: www.bauer-innovationstechnik.de
Gruß
Thomas

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Thomas Bauer schrieb:
> Hallo Leute,
> ich benötigen für unsere DC Generatoren-Steuerung einen exakten
> Spannungsdoppler.

Dann mach dazu einen neuen Thread auf und grabe nicht eine 11 Jahre alte 
Leiche aus!

> Kann man so einen Wandler fertig kaufen.

Das würde dann wohl in das "Markt" Forum gehören

von Jens G. (jensig)


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Thomas Bauer (Gast) schrieb:

>Hallo Leute,
>ich benötigen für unsere DC Generatoren-Steuerung einen exakten
>Spannungsdoppler. Eingangsspannung 9-18v DC Ausgangspannung 18-36v DC /
>2A.
>Z.b.  12,2v eingang- exakt 24,4v Ausgang oder 12,5v zu 25v
>Kann man so einen Wandler fertig kaufen.

Nein, weil es kein reales "exakt" in der realen Physik gibt. Also 
definiere die nötigen Toleranzbänder ...

von Thomas Bauer (Gast)


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Was meist Du mit 11 Jahre alte Leiche

von Jörg R. (solar77)


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Thomas Bauer schrieb:
> Was meist Du mit 11 Jahre alte Leiche

Weil Du einen 11 Jahre alten Thread kapperst.

Und Werbung die keiner sehen will machst Du obendrein auch noch.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Jörg R. schrieb:
> Werbung die keiner sehen will machst Du obendrein auch noch

Ich frage mich ja ein bißchen, worin das Innovative seiner Einmann(?) 
Bude bestehen soll. Selbst die Idee, seine Arbeit von einem Heer 
unbezahlter freiwilliger Helfer machen zu lassen, ist ja nicht neu. 
Sondern als Crowdsourcing weithin bekannt.

von Fire H. (fireheart)


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MaWin schrieb:
> Bau die Step-Up Schaltung nach (für: von 5V auf 10V bei mindestens
> 0.5A).
> und ersetze den bisherigen Spannungsteile an FB durch:
>
>  Ausgang --+--
>            |
>           10k
>            |
>            +------+
>            |      |E
>            |  PNP >|-- Eingangsspannung
>            |      |
>           10k     +--- FB-Eingang
>            |      |
>            |     1k2
>            |      |
>  Masse ----+------+---

Kann mir jemand diese Trickschaltung erklären?
Mir ist klar, dass am Emitter des Transistors die halbe Ausgangsspannung 
liegt. Diese sollte gleich der Eingangsspannung sein. Wird der Ausgang 
höher, wird die Basis gegenüber Emitter negativ und der Transistor 
beginnt zu leiten und gibt damit auch dem Schaltregler eine höhere 
Feedback-Spannung sodass dieser runterregelt.
Aber der IC braucht 1.25V als Referenz ... wie kommt's dazu?

von MaWin (Gast)


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Fire H. schrieb:
> Aber der IC braucht 1.25V als Referenz ... wie kommt's dazu?

Der Transistor leitet im Regel-Gleichgewichtsmoment gerade so viel, daß 
diese 1.2V entstehen. Eventuell sind die 1k2 etwas klein, der 10k/10k 
Spannungsteiler wird dadurch ja belastet.

Die UBE ds Transistors, ca. 0.7V, kommen natürlich auf die halbierte 
Spannung drauf, Ausgang ist also (Eingang+0.7)*2.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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MaWin schrieb:
> Die UBE ds Transistors, ca. 0.7V, kommen natürlich auf die halbierte
> Spannung drauf, Ausgang ist also (Eingang+0.7)*2.

Das könnte man noch etwas verbessern, indem man dem unteren 10K 
Widerling eine Diode in Reihe schaltet.

Allerdings sind die Widerstandswerte in der Tat völlig daneben. Der 
Strom für die 1.2V an 1.2K muß ja vom Spannungsteiler kommen. Der wird 
also konstant mit 1mA belastet. Mit 10K:10K ist der effektive 
Innenwiderstand des Teilers 5K, was zu 5V(!) Spannungsabweichung führt.

Wenn man statt der 10K Widerlinge 1.3K nimmt, liegt die Abweichung bei 
0.65V und man kann diese Abweichung und die U_be mit zwei Dioden in 
Reihe zum unteren Widerstand kompensieren. Wirklich exakt wird die 
Verdopplung dadurch zwar nicht, aber besser als vorher allemal.

von Udo S. (urschmitt)


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Axel S. schrieb:
> Widerling

Diese Ausdruckweise ist ja widerlich.
Fast so schlimm wie "Wiederstand" :-)

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Tief in meinem bioneuronalen Archiv schlummerte noch, das ich schon mal 
einen Beitrag von dem TO gelesen hatte. "12V Generator-Steuergerät" 
lautete dieser und war im Herbst 2019 gepostet.

1. Hättest Du dafür besser einen neuen Thread aufgemacht.

2. Oder ergänzt bei einem bereits vorhandenen Thread von Dir.

Vermutlich hat er Betrieb für 12V hin bekommen, aber die Steuerung 
beharrt auf den 24V.

Viele wichtige Grundlagen findest Du dort:
Beitrag "Spannungsverdoppler"


Anbei ein fertiges Modul:
https://de.elv.com/kemo-gleichspannungswandler-m029-6-14-v-dc-11-26-v-dc-120155?fs=3239408326&c=317
Wenn es als Test mit einem oder zwei Stück davon funktioniert, dann 
macht es erst Sinn den Weg weiter zu verfolgen und das Weitere 
anzusehen.

Sowas hätte er wohl gesucht:
https://svane-el.dk/de/obsolet/403-variabler-spannungsverdoppler-5-38vdc-2a-mit-display-obsolet-41000256.html#product-details
https://www.kr26.de/el-0620-voltage-doubler-49.html

Mit dem Chip kann das realisiert werden:
https://www.analog.com/en/products/ltc7820.html
Fachartikel dazu:
https://www.elektronikpraxis.vogel.de/170-w-spannungsverdoppler-mit-mini-abmessungen-von-23-mm-x-165-mm-a-697247/

von Nutri (Gast)


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Lukas B. schrieb:
> Soweit ist es kein Problem zum selberbauen, aber ich konnte mich noch an
> eine Schaltung vom blauen C errinnern:
> 
http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/191060-as-01-de-DC_Spannungswandler.pdf

der Link existiert garnicht!! ERROR 404!

von Max M. (Gast)


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Nutri schrieb:
> der Link existiert garnicht!!

14J später.
Komisch, oder?

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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bald existiert diese Firma auch nicht mehr...

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