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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC DC Wandler - Step Up Converter, 12 auf 16 - 18V


Autor: Gollum (Gast)
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Servus Leute,

ich bin grade auf er Suche nach einem für meinen Einsatzzweck geeigneten 
Step Up Converter. Hier eine kurze Auflistung der geforderten 
Eigenschaften:

- möglichst hoher Wirkungsgrad, da Akkubetrieb

- möglichst hohe Spannungsstabilität, da der Wandler dynamisch belastet 
wird

- Spannung von 12 auf 16 - 18V (den genauen Wert weis ich jetzt noch 
nicht), muss dann aber nach einmaliger Anpassung aber nicht regelbar 
sein

- geforderte Leistung max. 30W (diese Leistung wird lediglich für 
Sekundenbruchteile während Dynamikspitzen erreicht, die mittlere 
Leistung liegt um 20W.

In Erwägung gezogen habe ich bis jetzt folgende Vorschläge:

1) NE555

http://www.eleccircuit.com/a-low-cost-step-up-conv...

Die Spannungsregelung scheint hier aber eher primitiv zu sein, da der 
BC547 lediglich den Reset Pin des 555 beim erreichen des Ausgangspegels 
auf GND zieht. Der Darlington Transistor ist ziemlich teuer. Ist es 
möglich
einen Standard N-MOSFET über den Ausgang des 555 zu steuern, so dass 
dieser auch schnell genug schaltet?

2) LM2577

http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.modd...

Sehr simple Schaltung, aber relativ teuer und ich bin mir nicht sicher, 
ob der 2577 ausreichend belastbar ist. Wie gut ist die Spannungsregelung 
des LM?

3) Sollte ich doch lieber in die Vollen gehen und irgendwas mit einem 
TL494 aufbauen?

PS: Eure Vorschläge sollten preislich im Rahmen bleiben und beschaffbar 
sein.

Vielen Dank schon ma vorab.

Viele Grüße

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Mein Favorit ist immer noch der LTC3780.
Kann fast alles (Buck und Boost) bei sehr hohem Wirkungsgrad, dank 
ext. Strommessung mit einem sehr niederohmigen Shunt und der Wählbarkeit 
geeigneter externer MOSFETs (4 Stk.) mit einem (evtl. exorbitant) 
niedrigem RDSon (z.B. kleiner 10 Milliohm) - das lässt das 
Elektronikerherz auf jeden Fall höher schlagen. ;-)
Ach ja, die Spule sollte natürlich auch einen (exorbitant) kleinen 
Gleichstromwiderstand haben.

Autor: Gollum (Gast)
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Hallo Reinmund,

zunächst möcht ich mich erst mal für deinen Vorschlag bedanken.

In Sachen Wirkungsgrad scheint der 3780 in Verbindung mit geeigneten 
MOSFETs ja schon ziemlich gut darzustehen.

Kannst du vielleicht bezüglich der oben genannten, geforderten 
Eigenschaften einen Vergleich vom 3780 zur Fertigvariante, dem LM2577 
ziehen? Der 3780 ist ja auch nicht ganz billig (ich hab ihn bis jetzt 
nur bei Reichelt für 6,55€ gesehn). Zusammen mit Spule, Kondensatoren 
und MOSFETs mit kleinen Rds,on wird das ganze definitiv teurer und 
aufwändiger als die LM Lösung.

Vor allem interessieren würde mich die Qualität der Ausgangspannung in 
Abhängigkeit der Last. Da der Converter zur Versorgung einer 
Audioanwendung benötigt wird, darf sich die Spannungsversorgung unter 
keinen Umständen auf den Signalausgang auswirken.

Viele Grüße

Autor: Michael O. (mischu)
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Gollum schrieb:
> Vor allem interessieren würde mich die Qualität der Ausgangspannung in
> Abhängigkeit der Last. Da der Converter zur Versorgung einer
> Audioanwendung benötigt wird, darf sich die Spannungsversorgung unter
> keinen Umständen auf den Signalausgang auswirken.

Schaltnetzteil zu Audio verhält sich analog wie Feuer zu Wasser.
Zumindest muss man einen deutlich größeren Aufwand treiben, mit SNT in 
Audioanwendungen dieselbe Qualität hinzubekommen, wie mit klassischen 
Netzteilen (EMV, Einkopplung, HF-Gleichrichteffekt, Masseschleifen).

Hmm, die ganze Beschreibung der Anforderungen ist mehr als schwammig!
Da Du nicht schreibst was es soll, kann hier nur gemutmaßt werden.
Typische Verstärker haben eine Gegenkopplung und können langsame 
Schwankungen der Betriebsspannung sehr gut verkraften/ausgleichen!!
Dagegen machen die Schaltflanken hier meist das krassere Problem aus!


Schreib bitte was Du machen willst, mit so dürftigen Infos kann man Dir 
nicht sinnvoll helfen.

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Gollum schrieb:
> Hallo Reinmund,

Nicht Reinmund, sondern Raimund - soviel Mühe sollte man sich schon 
geben. ;-)

> zunächst möcht ich mich erst mal für deinen Vorschlag bedanken.
>
> In Sachen Wirkungsgrad scheint der 3780 in Verbindung mit geeigneten
> MOSFETs ja schon ziemlich gut darzustehen.

Nicht nur ziemlich gut, sondern bislang ist es der 
Switch-Mode-Controller mit dem (mir bekannten) höchsten erreichbaren 
Wirkungsgrad, den man sich (noch) leisten kann. :-)

> Kannst du vielleicht bezüglich der oben genannten, geforderten
> Eigenschaften einen Vergleich vom 3780 zur Fertigvariante, dem LM2577
> ziehen? Der 3780 ist ja auch nicht ganz billig (ich hab ihn bis jetzt
> nur bei Reichelt für 6,55€ gesehn). Zusammen mit Spule, Kondensatoren
> und MOSFETs mit kleinen Rds,on wird das ganze definitiv teurer und
> aufwändiger als die LM Lösung.

- Der erste Punkt Deiner Forderungen war der Wirkungsgrad, deshalb habe 
ich gleich den LTC3780 erwähnt.
- Wenn Du den (Bau-)Aufwand scheust, dann schau doch mal bei LT vorbei, 
ob Du nicht eines der LTC3780-Demo-Boards bekommen kannst. Da gibt's 
zwei Varianten (wenn ich mich recht erinnere) eine die +6V...+35V als 
Eingangsspannung akzeptiert und am Ausgang +12V bei 5A zur Verfügung 
stellt. Die andere Variante hat den gleichen Eingangsspannungsbereich 
und die gleiche Ausgangsspannung, kann aber 15A (oder so) liefern.
- Der LM2577 hat, so wie es scheint auch einen Bipolar-Transistor als 
Schaltelement, über den immer 0,7V (max. 0,9V) abfallen. Hat also allein 
dadurch schon mehr Verluste als die LTC3780-Lösung.
- Der LTC3780 ist nur der Controller selbst, dadurch kann man ihn durch 
eine externe Beschaltung so skalieren, dass man seine 
gewünschte/benötigte Leistungsklasse realisieren kann. Ich habe ihn 
Pseudo-Modular aufgebaut: Eine PCB-Seite trägt den LTC3780 mit allen 
benötigten Kleinteilen drumherum und von der anderen Seite können 
verschiedene Spulengrößen und Leistungs-MOSFETs (größtenteils mit 
bedrahteten Bauteilen) bestückt werden. So habe ich eine PCB mit 
mannigfaltigen Bestückungsmöglichkeiten für verschiedene 
Leistungsklassen (von etwa <10W...>200W).

> Vor allem interessieren würde mich die Qualität der Ausgangspannung in
> Abhängigkeit der Last. Da der Converter zur Versorgung einer
> Audioanwendung benötigt wird, darf sich die Spannungsversorgung unter
> keinen Umständen auf den Signalausgang auswirken.

Auch da ist der LTC3780 besser, da man ihn bei Taktfrequenz von 200kHz 
bis 400kHz betreiben kann. Der LM2577 kann da nur mit etwa 50kHz bis 
60kHz aufwarten.
Je höher die Schaltfrequenz, umso kleiner kann die Induktivität werden, 
und umso schneller kann (theoretisch) auch auf Änderungen (z.B. Last- 
und Eingangsspannungsschwankungen) reagiert werden.
Ansonsten gilt das übliche wie für alle Schaltregler - sie haben 
eigentlich immer einen Ripple auf der Ausgangsspannung.
Ausnahme mag da, bei richtiger Auslegung, der Cúk-Konverter sein 
(benannt nach Slobodan Cúk), den man auf Null Eingangs- oder 
Ausgangs-Ripple 'züchten' kann. Mit gekoppelten Induktivitäten soll man 
sogar auf Null Ein- und Ausgangs-Ripple kommen können. Aber da habe 
ich mich auch noch nicht rangewagt.

Autor: murphy1885 (Gast)
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Der TPS40210 in Verbindung mit Ciclon Mosfets ergeben auch sehr gute 
Wirkungsgrade.In dieser Kombi kann man den wandler mit 500-600kHz 
betreiben. IC und Mosfet kommen beide von TI.

Autor: Michael O. (mischu)
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murphy1885 schrieb:
> Der TPS40210 in Verbindung mit Ciclon Mosfets ergeben auch sehr gute
> Wirkungsgrade.In dieser Kombi kann man den wandler mit 500-600kHz
> betreiben. IC und Mosfet kommen beide von TI.

... und sind daher wie alle TI-Produkte derzeit nicht lieferbar :)


(nee Farnell hat welche)

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