Hallo Forum,
Mich würde mal interessieren, was für ESR / ESL - Werte normale
Rundzellen so normalerweise haben.
Ich habe letztens einen Schaltregler auf Basis des "joule-Thief" gebaut,
aber leider kommen nur etwa ein Drittel der vorher simulierten
Stromstärke raus..
Jetzt frag ich mich, an was das liegen könnte, es heißt ja immer, bei
Schaltreglern soll man gute Kondensatoren vorne und hinten anlöten.
Einen Stützkondensator habe ich nicht, aber die Anschlussleitungen sind
insgesamt nur 3cm lang. Das ganze hängt relativ kompakt auf Punktraster.
Im Anhang den Schaltplan, die Induktivität stimmt nicht, ich hab eine
verwendet mit der Aufschrift "103J", keine Ahnung, wieviel das ist..
aber es war im Vergleichstest die Beste, ich hab sonst noch eine 220uH
und eine selbergewickelte.
Die Batterie ist nicht dein Problem,
zwar hat sie einen Innenwiderstand und gerade bei stark impulsförmiger
Stromaufnahme (ist in der Schaltung har ncht mal so schlimm) ist es
besser den zu senken in dem ein Elko parallelgeschaltet wird (dann wirkt
während des Impulses quasi nur der ESR des ELkos), aber die
"Geschwindigkeit" ist fast Lichtgeschwindigkeit, gebremst ur durch die
Induktivität der Leitungslänge.
Deine Simulation simuliert halt nur ideale Bauteile,
da braucht es dich nicht zu verwundern, daß bei der bekannt schlechten
Schaltung des Joule Thiefs die Verluste höher sind als man sich das in
seinem Leichtsinn zurechtsimuliert hat.
Deine 10mH Spule hat auch eine inter winding Kapazität und einen
Draht-Widerstand, und wer weiß welchen maximalen Strom.
Na, so ganz kann ich das nicht glauben.
"Fast Lichtgeschwindigkeit" ist doch relativ schnell ;)
Aber die Ionen in der Batterie bewegen sich sicher nicht so schnell.
Zumal die meistens in irgenwelchem Gel o.Ä. aufbewahrt werden.
Mir ist schon klar, dass die Simulation "perfekt" ist. Aber dass
anstelle der 20mA nur 5 rauskommen, find ich schon extrem...
Ich habe testweise einen 100nF Kerko zum Eingang hin gehalten, aber eine
Verbesserung hätt ich nicht bemerkt.
Gibt es eigentlich irgentwelche (ähnlich einfache) Schaltungen, die
besser sind? Welche, die mehr (Strom/Spannung) aus der Zelle rausholen?
Oder ist das die Einzige in diesem Schwierigkeitsgrad?
kaktusbombe schrieb:> Gibt es eigentlich irgentwelche (ähnlich einfache) Schaltungen, die> besser sind? Welche, die mehr (Strom/Spannung) aus der Zelle rausholen?> Oder ist das die Einzige in diesem Schwierigkeitsgrad?
PR4401 + Spule?
Datenblatt: http://www.prema.com/pdf/pr4401.pdf
> Oder ist das die Einzige in diesem Schwierigkeitsgrad?
Also alle anderen sind einfacher, wandeln effizienter und sind
zuverlässiger weil sie sich nicht so auf zufällig genau passende
Bauteilnebenwerte (bzw. mit viel Mühe endlich passend zusammengesuchte
Bauteile) verlassen wie der unsägliche Joule Thief.
Einen Chip hat Jonathan schon genannt.
Hallo kaktusbombe,
Der Schaltungszweck ist sicher z.B. mit einem Schaltregler-IC einfacher
zu erreiche, da gibt es ja eine ganze Anzahl z.B. für StepUp. Dennoch
habe ich mich ein wenig mit der Schaltung beschäftigt, ist ja auch eine
Übung um besser mit LTSpice zurecht zu kommen.
Zur Annäherung an die Praxis habe ich mal die Daten einer 1mH-Drossel
von Reichelt in die LTSpice-Simulation mit reingenommen und auch der
Batterie einen Innenwiderstand verpasst. Das beste Ergebnis erreicht man
mit C1=10nF R1=4,7k. Übrigens liegt der Spulenstrom in dieser (meiner
und Deiner) Dimensionierung bei max. ca. 210mA, gerade noch im erlaubten
Bereich der Spule, aber deutlich mehr als für einen BC547 zulässig (Ic
max =100mA!!!). Da bleibt ein deftiger Verlust an CE hängen Der 2N2222
Ic max 800mA oder ein BC337 Ic max 500mA besser angebracht.
Indem die Spule im Beispiel bei einem DC-Widerstand vo 2,6 Ohm mit
maximal ca. 220mA belastet wird ist dafür zu sorgen, dass die
Schaltfrequenz so groß ist, dass der Stromanstieg in der Spule (gehemmt
durch deren Induktivität) sich fortlaufend ändert und nie den
Sättigungswert erreicht. Dies ist in der ursprünglichen Dimensionierung
mit C1=100nF vermutlich der Fall. Außerdem verringert sich bei dieser
Spule die Induktivität ab ca. 220mA und mehr (vgl. Datenblatt).
Die Schaltfrequenz in der Simulation wird im Wesentlichen durch C1 und
R1 bestimmt. In der aktuellen Dimensionierung ist fosz jetzt um ca.
5.1kHz, könnte aber noch höher getrieben werden.
Bei solchen Schaltungen kommt es auch sehr darauf an, dass der Laststrom
richtig gewählt wird, zu wenig oder zuviel, fahren den Wirkungsgrad
rasch in den Keller.
In der Simulaltion ergibt sich jetzt bei Ub=1,5V eine Ausgangsspannung
von ca. 13V, Strom ca. 21mA, Pout ca. 200mW.
Zu den Bildern
1Wander_100nF, das ist die ursprüngliche Dimensionierung. Während ca.
30-40% der Zeit wird wegen der Lücken keine Wandlerenergie zum Ausgang
gebracht.
2Wandler_10nF, hier ist die Schaltfrequenz erhöht, Lücken gibt es nicht
mehr.
3Wandler_original mit R1=10k und C1=100nF bleibt die Ausgangspannung
unter 10V und die Leistungsabgabe beträgt ca.120mW. "Getunt" mit C1=10nF
bringt der Wandler nun gut 13V bei ca. 200mW Pout.
4Wandler_MOD mit R1=4,7k ist kaum ein Unterschied zu C1=10nF und
C1=100nF vorhanden.Pout ca. 200mW. Lediglich die Eingangsleistung ist
mit C1=10nF etwas geringer als mit C1=100nF
Gruss Ottmar
103J soll heißen , die Zahl 10, und die 3 bedeutet es sollen noch
drei Nullen angehängt werden. Also 10000µH . Aber was das J
bedeuten soll weiß ich auch nicht.
Ottmar K. schrieb:> Zur Annäherung an die Praxis habe ich mal die Daten einer 1mH-Drossel> von Reichelt in die LTSpice-Simulation mit reingenommen und auch der> Batterie einen Innenwiderstand verpasst.
Und eines fehlt jetzt natürlich noch:
die Vergleichsmessungen mit dieser angenäherten Praxis...
Nur dann kannst du sehen, ob die verwendeten Modelle überhaupt was
taugen. Alles andere ist nur Zahlenspielerei, die zeigt, wie sensibel
diese "Batterieauslutschschaltung" schon in der Theorie auf die Änderung
eines einzigen Parameters reagiert.
MaWin schrieb:> der unsägliche Joule Thief.
Die ursprüngliche Idee hinter dem Ding war nur, eine LED noch ein paar
Tage leuchten zu lassen, bevor man eine leere Batterie wegwirft. Sie
hatte schon vom Erfinder nie den Anspruch, einen guten Wirkungsgrad
erreichen zu können...
Wobei mit günstiger Bauteilauslegung der Wirkungsgrad manchmal auch über
100% zu bringen ist, wie mal im
Beitrag "Re: Joule Thief - Eine Taschenlampe aus der Restekiste" lesen kann...
Vielen Dank, vor allem an Ottmar für die Mühe!
Die Version mit dem Chip ist zwar tatsächlich noch einfacher, aber laut
Datenblatt läuft das Ding nur bis 0.9 Volt. In meinen Versuchen lief
meine Schaltung noch länger. Natürlich mit noch weniger Leistung.
Die frisierte Version von Ottmar ist für meine Anwendung fast schon zu
stark, ich betreibe damit lediglich einen Tiny mit zwei
7-Sement-Anzeigen.
Da sieht man schön, wenn ich nur zwei Einser anzeige, lag die Spannung
bei 4,3V, während wenn ich zwei Achter anzeigen lasse, die Spannung auf
~3,7V sinkt. Das ist halt das Problem bei dieser Schaltung. Sie "regelt"
nicht, sondern verhält sich mehr wie eine Stromquelle. Was bei mir aber
kein Problem darstellt.
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