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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik welchen buck-Regler für geringe Ströme nehmen


Autor: Vorname Nachname (felixx)
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Hallo,

für eine Konvertierung von ca. 24VDC auf 3.3VDC recherchiere ich gerade 
nach einem geeigneten DC/DC-Regler. Wichtig ist ein Wirkungsgrad >60% 
bei einem maximal zu erwartenden Laststrom von 35mA Strom. Auch ein 
niedriger Eingangs-Ripple ist wichtig, da die Quelle nur mit 10mA 
belastet werden darf. Momentan sind auf meiner "Liste" der TPS54040, der 
LM5009 und der AS7620A. Keiner erfüllt aber wirklich alle Anforderungen.
Hat jemand mit den genannten Konvertern Erfahrung oder kann mir eine 
Empfehlung für einen anderen Baustein geben?

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Was ist so schwierig an einer Recherche ? Dabei geht man zu den 
Webseiten der ueblichen Hersteller, wirft die parameterische Suche an 
und sortiert nach Eigenverbrauch. Da kann schon mal ein Abend 
draufgehen.

Autor: Lars S (Gast)
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Ein Tiefsetzsteller schaltet ja den Eingangsstrom. Du hast also 
kurzzeitig am Eingang immer auch die 35mA.

Lösung:
Erst Hochsetzsteller auf zB. 48V Zwischenlkreisspannung, eingestellt auf 
max. 10mA. Pufferung der Zwischenkreisspannung. Und dann ein 
Tiefsetzsteller.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Lars S schrieb:
> Du hast also kurzzeitig am Eingang immer auch die 35mA.
Nein. Das ist nicht die ganze Wahrheit... :-/
Diese 35mA kommen nämlich nicht aus der Quelle, sondern aus dem 
eingangsseitigen Puffer-C. Dort der glebe Kreis:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layo...
Wenn das nicht so ist, dann ist am Design was falsch...

> Lösung: ...
Das nenne ich eher
> Obfuscation: ...
Denn nicht alles, was sich aufwendiger und komplizierter anhört, ist 
automatisch besser!

Autor: Lars S (Gast)
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>Denn nicht alles, was sich aufwendiger und komplizierter anhört, ist
>automatisch besser!
Dem stimme ich auch zu.

Das C am Eingang benötigt aber zum Aufladen mehr als die 10mA.
Also muss man in irgend einer Form den Eingangsstrom regeln/begrenzen.
Und das Regeln des Eingangsstroms ist eine Eigenschaft des 
Boost-Converters (Current-Mode)

Autor: Lars S (Gast)
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Achnee - Gedankenfehler. Auch bei offenem Transistor hätte ich dann den 
Stromfluss über die Diode in den Zwischenkreis.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Lars S schrieb:
> Achnee - Gedankenfehler
Korrekt, denn zum Schluss bleibt einfach U1*I1 = U2*I2*n
Und damit ist für die Stromquelle I1<10mA. Ob der lokal im Schaltregler 
mal größer wird, ist uninteressant, das darf nur nicht nach aussen 
dringen... ;-)

Autor: Vorname Nachname (felixx)
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Danke erst einmal für die rege Diskussion. Recherchiert habe ich ja 
schon: es sind momentan 22 Typen auf meiner Liste. Die meisten scheiden 
aber wegen einem "quiescent current" oberhalb 3mA aus. Mit einer 
eingangsseitigen Drossel sollte der Eingangsripple ja begrenzbar sein. 
Ich frage mich nur, warum ich in den ANs der Hersteller so eine 
Eingansdrossel bisher nicht finden konnte.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Vorname Nachname (felixx)

>eingangsseitigen Drossel sollte der Eingangsripple ja begrenzbar sein.

Den Ripple begrenzt im wesentlichen der Eingangskondensator.

>Ich frage mich nur, warum ich in den ANs der Hersteller so eine
>Eingansdrossel bisher nicht finden konnte.

Weil sie meist schlicht unnötig ist, wahrscheinlich auch in deinem Fall.

MFG
Falk

Autor: Vorname Nachname (felixx)
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@Falk: zwischen Eingangs-C und Quelle müßte eigentlich noch ein R, damit 
es ein Tiefpaß wird, oder hab ich da grade ein Brett vor dem Kopf. 
Dieser R in der Eingangsleitung würde dann aber den Wirkungsgrad 
verringern :-(

Autor: Quellensteuer (Gast)
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Vorname Nachname schrieb:
> da die Quelle nur mit 10mA belastet werden darf.

Welche Quelle ist gemeint?
Verträgt diese keinen kurzeitig höheren Strom, um einen Elko zu laden?
Das glaube ich nicht.

Autor: Lars S (Gast)
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>Die meisten scheiden aber wegen einem "quiescent current" oberhalb 3mA aus.
Das soll ja nicht das Problem sein.
http://parametric.linear.com/html/micropower_buck

Autor: Vorname Nachname (felixx)
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@Quellensteuer: Ist für ein Niedervolt 2 Draht-Bussystem, auf dem per 
Impedanzmodulation auch ein Datenaustausch stattfindet (vgl. opentherm, 
EIB etc.)
@Lars: cool. Ich schau mir den LT1934 nun mal genauer an. Der Preis 
(2.68$) ist aber schon beachtlich.

Autor: Quellensteuer (Gast)
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Vorname Nachname schrieb:
> Dieser R in der Eingangsleitung würde dann aber den Wirkungsgrad
> verringern :-(

Und wie wäre es dann mit einem BF245B, der als Konstantstromquelle 
beschaltet wird?
Im einfachsten Fall Gate direkt mit Source verbinden. Der 
Spannungsabfall wäre gering und der Strom sicher begrenzt.

Autor: Vorname Nachname (felixx)
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Habe mit LTspice mal einen LT1934 mit vorgeschaltetem JFET als 
Strombegrenzer simuliert. Vin=28V, Vout=3V1. Die Initialisierungsphase 
zum Aufladen der Cs dauert natürlich länger, weshalb ich den Verbraucher 
(I1) erst nach 30ms von 1 auf 30mA anschalten lasse.

Autor: Quellensteuer (Gast)
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Und?
Kannst Du damit leben und wie hoch ist der Spannungsabfall über J1?

Autor: Vorname Nachname (felixx)
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Wenn die Praxis die Theorie bestätigt, ist es gut so. Das hängt 
natürlich von den konkreten Bauteilen ab (ESR und so). Beim Start fallen 
über dem FET ja max. die 24V ab; im Betrieb sind es nur noch wenige mV.
Haben asynchrone Wandler eigentlich immer einen relativ großen 
Ausgangs-Ripple? Sind momentan etwa 80mV.

Autor: Michael H. (michael_h45)
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Wie wärs mit einer Ladungspumpe? Wirkungsgrad >90%

Autor: Vorname Nachname (felixx)
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Ich will ja runter mit der Spannung 24V->3V3. Geht das mit einer 
Ladungspumpe?

Autor: Michael H. (michael_h45)
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doppelte spannung kriegst du durch reihenschaltung parallelgeladener 
kondensatoren.
halbe spannung kriegst du durch parallelschaltung reihengeladener 
kondensatoren.

in 3 stufen kriegst du also 3V. alternativ gibts z.b. von maxim gleich 
geregelte ladungspumpen.

Autor: Vorname Nachname (felixx)
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Kennt jemand einen Ladungspumpen-IC mit einer akzeptierten 
Eingangsspannung größer als 15V ?

Autor: Quellensteuer (Gast)
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Suchst Du den Stein der Weisen?

Den Ripple eines Schaltreglers kannst Du durch nachgeschaltetes Filter 
(68µH+47µF) kompensieren, oder Vin auf 4V herabregeln und einen LDO 
folgen lassen.
Von Maxim würde ich die Finger lassen, sofern Du mehr als ein einziges 
'Sample' brauchst.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Vorname Nachname schrieb:
> Habe mit LTspice mal einen LT1934 mit vorgeschaltetem JFET als
> Strombegrenzer simuliert.
Aber Achtung: die langsame Anstiegszeit kann für manchen uC (und evtl. 
auch für andere Schaltungen) ein Problem darstellen...

Autor: Vorname Nachname (felixx)
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> Suchst Du den Stein der Weisen?
Wer sucht den nicht ;-)

> Den Ripple eines Schaltreglers kannst Du durch nachgeschaltetes Filter
> (68µH+47µF) kompensieren, oder Vin auf 4V herabregeln und einen LDO
> folgen lassen.
Mit C2=220uF geht der Ripple auch schon auf <30mVss runter. Ich 
versuch's aber auch noch mal mit der Filteridee.

> Von Maxim würde ich die Finger lassen, sofern Du mehr als ein einziges
> 'Sample' brauchst.
Hab ich schon gehört, obwohl die sogar einen Katalog zu 
'Industrie-Anwendungen' verg. Jahr herausgebracht haben. Es gibt ja 
glücklicherweise Alternativen.

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