Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kapazität richtig berechnet?


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von felix (Gast)


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Hallo nochmal, nachdem ich mit der Schottky-Diode hier so gute Tipps 
bekommen habe, hier meine "Folge-Frage", die mit dem Schottky-Thread 
nichts zu tun hat:

Meine Schaltung zieht 50mA bei 3,6V. Ein Pufferkondensator soll sie 
100ms lang puffern können, und die Spannung soll dabei nicht unter 3,2V 
sinken. Wie groß muss die Kapazität des Pufferkondensators sein?

Ich würde vermuten: wenn 1F = 1As/V ist, muss ich 0,4V Spannungsabfall
einsetzen, 50mA und 100mS -> 0,4F für 1A 1s -> 0,04F für 1A 100ms (/20)
=> 2mF - stimmt das?

Andererseits lese ich immer von Tau, wenn es ums Kapazität berechnen 
geht..

von Harald W. (wilhelms)


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felix schrieb:

> wenn 1F = 1As/V ist,

Dann rechne ich: 0,05A x 0,1s / 0,4V = 0,0125F

von felix (Gast)


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Ja stimmt, ich muss ja durch 0,4 teilen, ich hab multipliziert.. Die 
Frage war ja auch, ob der Rechenweg/Ansatz an sich in Ordnung ist, oder 
ob man doch irgendwas mit dem "Tau" anstellen muss ?

von felix (Gast)


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Ok, 12,5mF scheint richtig zu ein. Es sollte wohl dann ein Goldcap 
werden.. Danke Euch!

von SF6 (Gast)


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felix schrieb:
> ob man doch irgendwas mit dem "Tau" anstellen muss ?
Das mit dem Tau geht ganz gut wenn der Kondensator über einen Widerstand 
entladen wird:

Wenn der Entladestom konstant ist kann man auch über die Ladung
rechnen.

von Joachim B. (jar)


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felix schrieb:
> Ok, 12,5mF scheint richtig zu ein. Es sollte wohl dann ein Goldcap
> werden.. Danke Euch!

goldcaps für Uhren liefern keinen Strom, die sind auf Ladungserhalt 
getrimmt nicht auf Stromlieferfähigkeit, hast du ein Datenblatt zum 
Goldcap?

und ausserdem 12000µF  wenn die leer sind wirst du reichlich mehr als 
50mA liessen lassen, zuviel für deine Dioden die du dir ja nur mit 50mA 
Belastbarkeit gewünscht hast.

Du solltest besser nächstesmal alles auf den Tisch bringen, was nutzt 
dir eine Diode die beim ersten Einschalten durchbrennt weil du mit 50mA 
gedacht hattest.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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felix schrieb im Beitrag #4055710

> Ok, 12,5mF scheint richtig zu ein. Es sollte wohl dann ein Goldcap
> werden.. Danke Euch!

Vorsicht, für "Goldcaps" sind 50mA oft schon zuviel. Such besser
nach "Supercaps". Die allgemeingültige Bezeichnung für diese Cs
unabhängig von Herstellerbezeichnungen ist übrigens Doppelschicht-
kondensator.

von felix (Gast)


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Stimmt, an den Stromstoß beim Akku anschließen habe ich nicht gedacht - 
verdammt! Und ok, es sollte dann wohl ein "Supercap" sein.

Was mache ich, damit mir meine Diode nicht gleich durchbrennt?

von Jens G. (jensig)


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Naja, ganz normal über eine Schottky die Schaltung versorgen, und 
parallel zu dieser Schottky noch mal eine Schottky mit Reihen-R davor, 
und zw. D und R das Goldkäppchen. Damit fließ der Ladestrom separate vom 
Betriebsstrom der Schaltung, und kann separat mit dem R eingestellt 
werden. Allerdings dauert es ein bißchen, bis der C so einigermaßen voll 
ist.
Wenn dann die Betriebsspannung einbricht, dann übernimmt der C über 
seine D, sofern er voll ist.

von felix (Gast)


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Aber dann entlädt sich doch beim Wegfall der Versorgung der Puffer-C 
über den Reihen-R, oder hab ich was falsch verstanden?

von Jens G. (jensig)


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Kommt drauf an, ob noch andere Verbraucher direkt an der Spannungsquelle 
dranhängen, bzw. wie der Spannungseinbruch bewerkstelligt wird. Notfalls 
mach den C doppelt so groß, dann kann er die max. 50mA Rückstrom auch 
noch puffern.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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felix schrieb:
> Was mache ich, damit mir meine Diode nicht gleich durchbrennt?
Sowas:

    Vin --o---->|---o----- Vcc
          |         |
          |         |
         100R       |
          |         |
          o---->|---'
          |
         === Supercap
          |
     GND--o--------------- GND

von Toxic (Gast)


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Bezueglich der Berechnung des Kondensators komme ich "nur" auf ca 600uF.
Der Kondensator wird bei 3.6V mit 50mA entladen.Das entspricht einem 
Entladewiderstand von 72 Ohm (3.6V/50mA)
Der Strom wird sich natuerlich waehrend der Entladung geringfuegig 
aendern( wird normalereise etwas kleiner sofern kein StepUp-Wandler 
damit betrieben wird)
Nun denne: Wenn mir kein Fehler unterlaufen ist duerften 1000uF 
ausreichend sein.
Bitte nachrechnen und meckern wenn mein Ergebnis falsch ist.

von felix (Gast)


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Lothar Miller schrieb:
> Sowas:

Das ist das, was Jens G. beschrieben hat. Aber wenn ich an Vin und GND 
eine recht große Last habe, wird sich der Cap auch über die 100 Ohm 
enthaden. Ok, in 100ms vielleicht nicht wesentlich.

von supercap (Gast)


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felix schrieb:
> ber wenn ich an Vin und GND
> eine recht große Last habe, wird sich der Cap auch über die 100 Ohm
> enthaden. Ok, in 100ms vielleicht nicht wesentlich.

Dann schaltest Du eben auch noch eine Diode zwischen die 100 Ohm und den 
Supercap, der wird dann allerdings nie ganz voll.

von felix (Gast)


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Ich glaube, dann nehme ich lieber gleich eine stärkere Diode, BAT60A 
wurde in dem anderen Thread schon erwähnt, die kann von hause aus schon 
3A / 5A peak.

Toxic schrieb:
> Bitte nachrechnen und meckern wenn mein Ergebnis falsch ist.

Jetzt bin ich wieder verwirrt - da war wohl mein Denkansatz oben doch 
falsch? Für diesen Wert ist ja ein Elko noch ganz praktikabel..

Welcher Wert stimmt nun für den Sachverhalt? 12,5mF oder 600uF?

von Jete (Gast)


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Warum nicht so?

    Vin ------>|---o---->|------- Vcc
                   |
                   |
                  100R
                   |
                   |
                   |
                  === Elko
                   |
     GND-----------o----------- GND

Je nach Spannung an Vin kann man die Kapazität vom Elko kleiner wählen.

von Toxic (Gast)


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felix schrieb:
> Für diesen Wert ist ja ein Elko noch ganz praktikabel..

Sollte nichts dagegen sprechen.Wenn Du dem Braten nicht traust kannst Du 
ja mal mit einem "Versuchsaufbau" das ganze testen.
Nimm statt 72 Ohm einen 7200 Ohm Widerstand und einen 600uF Kondensator.
(also 6k8 und 680uF sind kaeufliche Werte)
Mit dem 100 mal groesseren Widerstand ist nun auch die Entladezeit 100 
mal laenger naemlich 10s.
Lade den Elko auf 3.6V und entlade dann ihn ueber die 6k8.Nach ca. 10s 
sollte die Spannung auf ungefaehr 3.2V abgesunken sein.Waehrend des 
Entladevorgangs kannst Du ja die Spannung ueber ein Multimeter 
beobachten.
Beachte auch, dass Elkos oftmals hohe Toleranzen haben: also rechne mit 
3.2V +/-30%

von Ulrich H. (lurchi)


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Die Schaltung mit 2 Dioden in Reihe ist ungünstig, weil so auch der 
Strom vom Elko durch die Diode muss und entsprechend weniger als die 0,4 
V zur Verführung stehen. Wenn man denn den Strom zum Laden des 
Kondensators begrenzen muss dann mit einem eher größeren Widerstand zum 
Laden (z.B. 5 K) zusätzlich zur Diode. So wird dann der Kondensator bis 
auf die volle Spannung geladen - der Widerstand gibt dann ggf. eine 
kleine zusätzliche Entladung, was aber eher zu verschmerzen ist als die 
Fehlenden Spannung.

12 mF sind auch noch als Elko zu realisieren (z.B. 3 mal 4700 µF 
parallel, oder 1 mal 15000µF), als 6 oder 10 V Version sind die auch 
noch nicht so riesig groß.

Die Frage wäre ggf. ob man die 100 ms oder 50 mA noch reduzieren kann, 
oder auch mit weniger Spannung auskommt.

von felix (Gast)


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Jete schrieb:
> Warum nicht so?

weil ich eine möglichst kleine Flussspannung haben will, und da hätte 
ich sie 2x. (Sorry, steht im anderen Thread)

Toxic schrieb:
> Wenn Du dem Braten nicht traust kannst Du
> ja mal mit einem "Versuchsaufbau" das ganze testen.

Das ist eine gute Idee, auch wegen der Toleranzen. Werde mal ein 
Steckbrett rauskramen.

Danke an alle, Ihr habt mir sehr geholfen!

von Toxic (Gast)


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felix schrieb:
> Welcher Wert stimmt nun für den Sachverhalt? 12,5mF oder 600uF?

Felix - I'm sorry.
12mF ist korrekt - ich Tro..el hab statt der Entlade - die Aufladeformel 
verwendet.
Die Entladeformel lautet
Uc = Uco*e^(-t/R*C)
umgestellt nach C =>
C = -0.1s/(72Ohm*ln(3.2V/3.6V)
C = 0.012F bzw. 12mF

@SF6 hatte die Gleichung korrekt angegeben

Ich poste hier nochmal 2 Diagramme(diesmal hoffentlich ohne Fehler)
Das erste Diagramm erweckt den Eindruck als ob die Enladung linear 
waere,das taeuscht aber weil der gewaehlte Intervall sehr kurz ist.Das 
zweite Diagramm verwendet die gleiche Formel nur eben ueber einen 10 mal 
groesseren Zeitintervall.

von lrep (Gast)


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felix schrieb:
> Meine Schaltung zieht 50mA bei 3,6V

Hast du nicht mehr als diese 3,6V zur Verfügung?
Falls doch, könnte es interessant sein unter zwischenschaltung eines 
3,3V-Reglers den Pufferelko auf eine wesentlich höhere Spannung 
aufzuladen und eine viel geringere Kapazität zu verwenden.

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