Alle jahre wieder … kommt wohl ein Beitrag zu Step-Up-Spannungs-/Stromwandlung. Also: ist mal wieder so weit. Bevor ich mir ein Fertigmodul bestelle, um von 5 auf 12V zu regeln, möchte ich erst verstehen, wie ein solcher Wandler überhaupt arbeitet – soviel Zeit muss sein. Ziel ist, einen Lüfter mit Vollast zu betreiben, der an einer normalen 12V-Schiene bis zu 60mA (0,72W) verbraucht. Habe also eine Schaltung unter http://students.ceid.upatras.gr/~galanopu/555_circ.png gefunden (Kopie angehängt) und ein begleitendes Dokument unter http://students.ceid.upatras.gr/~galanopu/555.doc - angeblich mit mindestens 80% Effizienz. Gefällt mir gut! Also hoffe ich auf 1W für StepUp mit Lüfter. Aufgebaut auf Steckboard, da die Grabbelkiste aber nicht alles genauso hergegeben hat wie im Dokument, leicht abgeändert: Statt IRF540 einen BUZ355 Statt 1N5822 eine SB130 Statt BS170 einen BSS124 Statt 10p Kerko einen 12p-Kerko Statt 1µ-Kerko einen 300n-Foko Statt 2kΩ einen Widerstand mit 2,2kΩ Die 12V damit zu erzeugen macht genau so lange kein Problem, wie ich keinen Lüfter anschließe. Dann aber fällt die Spannung rasch auf etwa 6V, während die ganze Schaltung 610 mA von den 5V (3,13W) verbrät und der BUZ richtig schön heiß wird. Irgendwas läuft also mächtig schief. Korrigiert mich, wenn ich falsch liege: -> Der Widerstand sollte nicht ins Gewicht fallen, da er nur die Feedbackspannung regelt. Spannung geht ja. Genauso beim BS170. -> 1µ auf 300n sollte auch gehen, da geht es ja nur um höherfrequente Störungen. -> Beim 10p/12p-Kerko sehe ich ebenfalls kein Problem – den NE555 hab ich schon mit 8p bis 30p beschaltet gesehen und das scheint alles zu klappen. Vermutungen: -> RDS(on) ist beim IRF540 bei 0,055Ω und beim BUZ355 0,9Ω. Dadurch fällt zu viel Spannung am FET ab und sorgt für die Wärme. -> Die SB130 ist zu langsam. Ich war zwar der Meinung damit eine sehr schnelle Diode mit kleiner Vorwärtsspannung zu haben, aber vielleicht ist das einfach falsch. Oszi hab ich nicht und ich finde einfach die Stelle im Datenblatt nicht, die was darüber aussagt. -> Meine Spule ist nicht ideal. Ich hab da eine vergossene radiale Induktivität für bis zu 750 mA, entweder TSL1112-101K1R4 oder TSL0809RA-101KR75. Aber irgendwo hab ich noch andere Spulen, falls das der Knackpunkt sein sollte ... Fragen dazu: -> Ich bin mir nicht sicher ob ich die CMOS- oder die bipolare Variante vom 555 habe. Verkauft als LM555CN, Aufschrift aber NE555. Allerdings FETs haben doch ein hochohmiges Gate, da sollte es keinen Unterschied machen, oder? -> Wie genau spielt RDS(on) des IRF/BUZ überhaupt in die Rechnung rein? Also, wie man sieht, hab ich die Vorarbeit gemacht, ich hoffe, ihr helft mir bei Vermutungen und Fragen! Grüße, LDer
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555.png
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Deine Spule muss die Energie für einen Zyklus zwischenspeichern. Überprüfe mal ob du folgendes Problem hast: Solange kein Lüfter angeschlossen ist, braucht sie nur die Energie für die Feedback Schaltung zwischenspeichern. Mit Lüfter steigt die Spannung am Feedback langsamer an, der Mosfet schaltet länger ein -> die Spule kommt in die Sättigung. Dann wird der Strom durch Spule und Mosfet nur durch den Ohmschen Widerstand begrenzt und die ganze Energie verheizt.
Jörn - M. M. schrieb: > möchte ich erst verstehen, wie ein solcher Wandler überhaupt arbeitet Na, die Schaltung jedenfalls nicht. Jörn - M. M. schrieb: > Habe also eine Schaltung unter > gefunden > Gefällt mir gut! Du glaubst auch alles was im Internet steht. 10p ist schon mal gar nicht passend. IRF540 für 5V Eingangsspannung komplett untauglich, der braucht ja 10V zum durchschalten und bekommt nur 3V vom NE555 Apropos NE555: Ebenfalls untauglich, das ist kein Schaltregler, sondern bloss ein Oszillator. 470u Ausgangselko: Viel zu gross, beim Einschalten will der erst mal aufgeladen werden und der Strom in der Spule steigt und steigt und steigt mit jedem Impuls um das zu erreichen. Der CONT Eingang des NE555 ist als Steuereingang eher untauglich, der BS170 mit schwacher Gate-Kennlinie ungeeignet um die Ausgangsspannung definiert zu begrenzen. Die ganze Schaltung ist grober Murks, soll wohl ein Beispiel sein wie man es auf keine Fall macht. Nicht kurzschlussfest und begrenzt den Spulenstrom nicht. Wie wäre es zum Lernen mit https://www.mikrocontroller.net/attachment/252695/Schaltnetzteil-tutorial.pdf http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/SMPSRM-D.PDF http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.24 http://www.intusoft.com/onsemipdfs/AN920-D.pdf
Guck dir mal den LM2577 an. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2577.pdf Der ist schön handlich und macht das, was du haben willst, perfekt. Ich betreibe aus einer 18650 LiPo Zelle ca. 2m LED Stripe der 12V braucht und ca. 400 mA bei 12V konsumiert. Da gehen schon mal sportliche 2A in den Wandler auf Eingangsseite rein :-)
Jörn - M. M. schrieb: > Bevor ich mir ein Fertigmodul bestelle, um von 5 auf 12V zu regeln, > möchte ich erst verstehen, wie ein solcher Wandler überhaupt arbeitet – > soviel Zeit muss sein. LTspice hiess früher SwitcherCad und war gerade zum Simulieren von Schaltnetzteilen gedacht. Gunthard Kraus hat ein sehr gutes Tutorial geschrieben. Ich würde auch den MC34063 anstelle vom 555er nehmen. http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/index_LTSwitcherCAD.html mfg klaus
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Erst einmal danke für die Antworten. Und erst einmal ein bisschen neben dem topic: <ot> Michael B. schrieb: > Na, die Schaltung jedenfalls nicht. Danke, das hätte ich ohne die Aussage wohl gar nicht bemerkt :) Michael B. schrieb: > Du glaubst auch alles was im Internet steht. Sagen wir's so: Ich habe mir das grundsätzliche Prinzip "Step-Up-Wandler" angeschaut. Als ich mir einigermaßen vorstellen konnte, was man dazu braucht, hab ich versucht, passende Bauteile zu finden, die ich schon kenne … und da ich einige Aufbauten mit dem NE555 schon hinter mir habe und mir gut vorstellen konnte, dass ein Aufbau wie dieser funktionieren kann, habe ich nach Schaltregelungen mit ebendiesem Chip gesucht, und dank Internet auch gefunden. Und die Schaltung sah für mich als <sarkasmus> totaler Schaltregler-Profi natürlich total toll aus </sarkasmus> (wobei mir tatsächlich die Dimensionierung des IRF-FETs aufgestoßen war, aber ich kann ja jetzt viel behaupten) und passte laut verlinktem Video https://www.youtube.com/watch?v=KovkWFGBgsA sogar exakt in meinen Anwendungsfall. So. T'schuldigung, musste raus. Geht mir besser jetzt. Ich gehe halt am liebsten erst von meiner eigenen Idee über ein dazu passendes augenscheinlich funktionierendes Projekt, dann das zu verstehen, zu realisieren und entweder die Idee zu verwerfen, umzugestalten, zu verfeinern, für gut zu befinden, und/oder gegebenenfalls wieder von vorn zu beginnen. Mit so scharfen Worten in meine Richtung zu schießen war also gar nicht nötig und bringt mich auf meinem Weg genau gar nicht weiter. </ot> Noch einer schrieb: > Überprüfe mal ob du folgendes Problem hast Klaus R. schrieb: > LTspice hiess früher SwitcherCad und war gerade zum Simulieren von > Schaltnetzteilen gedacht. Gunthard Kraus hat ein sehr gutes Tutorial > geschrieben. Ich glaube, das verbinde ich: Erst die Grundzüge von LTspice lernen, dann diese erste Schaltung noch damit nachsimulieren und sehen, ob ich ein solches Problem feststellen kann. Gerald B. schrieb: > Guck dir mal den LM2577 an. Klaus R. schrieb: > MC34063 anstelle vom 555er nehmen. Ah, da sind wir dann auch bei "Idee umgestalten" bzw. "Bauteile kennenlernen". Danke! Aktuell tendiere ich übrigens zum MC34063, weil günstig, bewährt und viel Material dazu.
Jörn - M. M. schrieb: > Habe also eine Schaltung unter > http://students.ceid.upatras.gr/~galanopu/555_circ.png gefunden Im Internet findet man alles mögliche. Aber niemals würde ich die Schaltung eines Studenten als Referenz hernehmen. Der Bursche hat doch gar nicht die Erfahrung und die Zeit, zu bewerten, ob seine Schaltung was taugt... Jörn - M. M. schrieb: > und passte laut verlinktem Video Youtube-Video "DC/DC Step-up Converter > using 555 timer | 5V to 16V" sogar exakt in meinen Anwendungsfall. Warum machst du es nicht andersrum und suchst nicht nach Bastellösungen, sondern lässt dir mal einen Schaltregler berechnen (Webbench von TI) und überlegst anhand dieses Plans und der Simulationsergebnisse und des Datenblatts, was da passiert. > und da ich einige Aufbauten mit dem NE555 schon hinter mir habe und mir > gut vorstellen konnte, dass ein Aufbau wie dieser funktionieren kann, > habe ich nach Schaltregelungen mit ebendiesem Chip gesucht Übersetzt heißt das: wenn einer nur einen Hammer kennt, sieht die ganze Welt wie ein Nagel aus... > Aktuell tendiere ich übrigens zum MC34063, weil günstig, bewährt und > viel Material dazu. Schon wieder ein Zombie aus dem letzten Jahrtausend... Ich würde sagen: du wirst anhand dieses ICs nicht verstehen, wie ein Stepup funktioniert, weil das Prinzip eines Stepups nämlich nicht abhängig von irgendwelchen ICs oder Reglern ist. Deine Strategie ist es gerade, zwei Sachen zu vermantschen: 1. Was ist ein Stepup und wie funktioniert er? 2. Wie baue ich einen funktionierenden Stepup auf? Ich würde dir raten: fang beim Schritt 1 an. Und sieh dich beim Schritt 2 bei den "bekannten Verdächtigen" um.
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Lothar M. schrieb: > Schon wieder ein Zombie aus dem letzten Jahrtausend... Schon wieder Kritik ohne irgendwas konkret Konstruktives... Ich glaub, zum Häuserbauen nehmen wir auch noch Beton - Das ist soooo 50er-Jahre-Style! Lothar M. schrieb: > Übersetzt heißt das: wenn einer nur einen Hammer kennt, sieht die ganze > Welt wie ein Nagel aus... Im Prinzip ja. Sehe ich aber nicht negativ – ich hab jetzt ja versucht, den "Hammer" hier anzuwenden und schon längst eingesehen, dass das kein sinnvoller Weg ist. Lothar M. schrieb: > du wirst anhand dieses ICs nicht verstehen, wie ein > Stepup funktioniert, weil das Prinzip eines Stepups nämlich nicht > abhängig von irgendwelchen ICs oder Reglern ist ja, Mama. Ich hab ja meine Hausaufgaben gemacht und mich erst mal damit beschäftigt, wie das stepup-Glied in der Schaltung funktioniert. Und da man als Ansteuerung dafür ein PWM nimmt, dachte ich zuerst an den NE555, habe also entsprechende Aufbauten gesucht … … und könnte den Satz jetzt so fortführen wie ich es oben schon mal gemacht habe. Wissenschon. Wir können uns hier in Details verrennen, die absolut nichts mehr mit dem eigentlichen Thema zu tun haben … und alle machen mit. Lothar M. schrieb: > Deine Strategie ist es gerade, zwei Sachen zu vermantschen Nö. Über Schritt 1 war ich zu Beginn des Threads hinaus¹. Aber wie schon weiter oben gesagt (oh wunder!): Behaupten kann ich ja jetzt viel. Gruß, LDer __ ¹ Die letztendlichen Bauteilwerte und -ausführungen zähle ich zu Schritt 2
Also, mit 5V hast Du, wie schon erwähnt, Probleme mit dem FET. Hier würde sich ein Logic-Level-FET anbieten. Auch der BS170 wird eine sehr weiche Regelung erzeugen - aber das hat ja nichts mit dem Prinzip zu tun. Allerdings würde ich den Spannungsteiler davor nochmal überdenken. Der BS170 ist kein Bipolartransistor! Meine Lehrlinge haben von mir mal die Aufgabe bekommen, genau so ein Teil zu entwickeln und aufzubauen - allerdings mit 10V Eingangsspannung und 20-100V Ausgangsspannung. War ein sauberer Aufbau und der Wirkungsgrad lag bei 86%. Der NE555 kann als Pulsweitenmodulator genutzt werden und funktioniert damit bestens. Auch die direkte Ansteuerung des FET durch den NE555 gab keine Probleme. Evtl. kann es mit Deinem FET schon helfen, den NE555 aus den erzeugten 12V zu betreiben, solange der Anlauf klappt. Ein Rds_on von 0,055Ω ist für Dein Vorhaben niederohmig genug. Aber dafür muss er eben auch knackig angesteuert werden. Gruß Jobst
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