Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsabfall bei Boostconverter


von Sören (Gast)


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Hallo,

wir haben folgenden Boost Converter im Einsatz:
https://eckstein-shop.de/USB-DC-DC-095V-to-5V-Step-Up-Power-Supply-Converter
bzw. Ebay:
http://www.ebay.de/itm/271513591879?_trksid=p2057872.m2749.l2649&ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT

An diesen haben wir testweise eine stabile 3,3V Spannungsversorgung bzw. 
einen Lithium-Ionen Akku (3,6V) angeschlossen. Am Ausgang des 
Boostconverters hängt ein Raspberry PI Zero, der beim Starten maximal ca 
250mA benötigt. Ab einem Eingangsstrom von 400mA bricht die Spannung am 
Raspberry auf 4V ein und der rebootet dementsprechend. Die LED des 
Boost-Converters leuchtet dann auch nicht mehr mit der vollen 
Helligkeit.

In der Produktbeschreibung ist von einem 600mA Output bei Versorgung 
über einen LiIon Akku die Rede.

Habt ihr eine Idee, warum wir diesen Wert nicht erreichen können und ob 
es am Boost Converter liegt oder an einer anderen Fehlerquelle.

von voltwide (Gast)


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Ja!

von Sören (Gast)


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Danke für diese Informative und Fachkundige Aussage. Das hilft uns 
aufjedenfall weiter. Um es zu übersetzten: WARUM "Ja"?

von Dirk K. (dekoepi)


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Stell' bitte ein Foto des ICs (5Beiner/6Beiner) ein, auf dem man die 
Beschriftung erkennen kann. Dann könnte man raussuchen, welcher Baustein 
das ist - und dann wird einem das Datenblatt verraten, dass 600mA damit 
nur bei 3V eingang und 3,3V Ausgang möglich sind und schon bei 2,5Vin 
schon maximal noch 300mA davon geliefert werden.

Dass der Pi Zero nur 250mA beim Start zieht, halte ich für eine sehr 
optimistische Einschätzung. Da werden Peaks von 1A und mehr auftauchen, 
die das Platinchen eh nicht bedienen kann. Vielleicht kann man am 
Ausgang noch Kapazität ergänzen, um so etwas abzufangen. Das zeigt aber 
erst das DAtenblatt, daher: Foto und Beschriftung von verwendeten IC.

Edit: Das sieht auf den eBay-Fotos nach einem BL8530 -> 50 im 
SOT-89-Gehäuse aus. Der kann nur etwas mehr als 200mA, maximal 350mA. 
Das wird nichts mit dem Pi dadran.

Edit: Der Pi wandelt die 5V OnBoard übrigens wieder unter anderem auf 
3,3V. Warum nimmst du nicht einen Buck oder LDO und setzt da den Pi 
hinter? Speisung dann beispielsweise über geeignete Einleitungen in der 
Nähe dessen Spannungsreglers oder via Pin-Leiste. 
https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=59474&p=458393

: Bearbeitet durch User
von Sören W. (waishon_b)


Angehängte Dateien:

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Danke,

wir werden mal einen 100µF Kondensator an den Ausgang anschließen.

Was würdest du denn für einen Boost Converter für solche Zwecke 
empfehlen?

von Dirk K. (dekoepi)


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Wie im weiteren edit geschrieben: Keinen. Direktspeisung, nachdem ich 
selber für das Runterwandeln auf 3.3V gesorgt habe. Alles andere ist 
Energieverschwendung.

von Sören W. (waishon_b)


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Ah interessant, und wie bekommt USB dann wieder 5V, wenn man keine 5V 
angeschlossen hat?

Und das lässt mich daran etwas zweifeln:
https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?f=91&t=59245&p=443798#p443798

Und wenn man sich den Schaltplan anschaut, so braucht der PI auch 5V am 
Prozessor/HDMI etc.
https://www.raspberrypi.org/wp-content/uploads/2012/10/Raspberry-Pi-R2.0-Schematics-Issue2.2_027.pdf

: Bearbeitet durch User
von Sören W. (waishon_b)


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Ein anschließen des Kondensators hat keine Änderung bewirkt.

Andere Ideen? Vorschläge für stärkere Boost Converter?

von Dirk K. (dekoepi)


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Da kommt dann: Woher soll ich die Info haben, was du vor hast, wenn du 
sie nicht lieferst? :)

Wenn du HDMI und USB nutzen willst, brauchst du tatsächlich 5V. 
Signalpegel HDMI sind zwar deutlich niedriger, aber da kommt noch eine 
Versorgungsspannung von 5V an. Und du bist sofort weit jenseits der 
250mA. Plane also einen Step-Up-Wandler ein, der 1A und mehr bedienen 
kann.

Da du LiIon zur Verfügung hast, bieten sich da einige Chips an. Da kenne 
ich keine Fertigboards, sondern bestelle mir die ICs günstig bei 
aliexpress, warte 2-8 Wochen und löte das dann selber zusammen (du 
brauchst dann noch passende Induktivitäten und Schottky-Dioden).

Es bieten sich an:
FP6293 (>2A)
FP6298 (>3A)
Vielleicht L6920D, falls 500mA am Ausgang reichen; der braucht keine 
Diode und ist daher sehr effizient.
+SDB628
+SX1308
++TD8208 (UVLO 1.9V)
XR1151 (800mA max.)

Gibt es alle mit etwas Suchen günstig bei aliexpress. Die mit + oder ++ 
markierten wären hier meine Bausteine der Wahl, die mir am besten 
geeignet scheinen.

von Sören W. (waishon_b)


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Mhh das Projekt sollte kurzfristig fertig werden.

Gibt es da wirklich keine anderen Boards?
Sowas z.B.? 
http://www.ebay.de/itm/Pololu-5V-Step-Up-Spannungsregler-U3V12F5-2115-/272202545808?hash=item3f60893a90:g:UDAAAOSwgApXBSGM

von Dirk K. (dekoepi)


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Die Kurven im Datenblatt zum dort verbauten IC gehen verdächtigerweise 
nicht über 600/700mA Last hinaus.
http://www.semtech.com/images/datasheet/sc4503.pdf

Das it zwar schon besser (leistungsfähiger) als dein jetziges Board, 
aber ob das reicht, weiß ich niht. Ich weiß ja immer noch nicht, was du 
alles dran hast am Pi.

von Dirk K. (dekoepi)


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Da du so auf eBay abfährst - eher sowas:
http://www.ebay.de/itm/3V-to-5V-2A-18650-Li-ion-Battery-USB-powered-Step-up-Boost-Power-supply-Module-/272097708688 
- kommt aber auch aus China.

Aus .uk ist das in der Regel in einer Woche hier:
http://www.ebay.de/itm/PCB-Li-ion-Lipo-Battery-3-7V-step-up-Convert-to-Output-Power-DC-5V-DLX-UPDC-/351424684367
Sieht erst nur nach Schutzschaltung aus, aber die Drosseln sprechen 
tatsächlich für Step-Up. Aber wohl auch wieder nur maximal 500mA.

Musst wohl mit dem von dir gefundenen Board von Eckstein mal probieren, 
ob das ausreichend Saft liefert.

von Sören W. (waishon_b)


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Eben, probieren geht über studieren :P

Wir haben jetzt ein paar neue Messungen gemacht. Das Messgerät hat nie 
Werte über 500mA angezeigt, unter Volllast war das eher bei 450mA. Beim 
Bootvorgang lagen wir bei ca. 250mA, allerdings können wir ja keine 
Peaks darstellen und ein Oszilloskop haben wir hier gerade nicht :)

Verbunden war:
HDMI, TI-Nspire, Wifi Modul im AP Modus (1 Client verbunden), CPU Last 
100%.
Theoretisch müsste das Modul zusammen mit einem Kondensator um die Peaks 
auszugleichen ausreichen.

Für weitere Ideen etc. sind wir offen :)

Und nein ich bin kein EBay Freak, aber Versandkosten von 5€ um den 2KG 
Reichelt-Katalog zu versenden muss auch nicht sein :P

: Bearbeitet durch User
von Sören W. (waishon_b)


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Wir haben gleichzeitig auch noch ein Lademodul TP4056 im Einsatz:
http://www.ebay.de/itm/231820310558?_trksid=p2057872.m2749.l2649&ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT

Dies hat einen Ladestrom von 1A. Wie sieht es mit dem Entladestrom aus, 
ist dieser auch begrenzt auf 1A? Oder gilt auch hier: Probieren geht 
über Studieren und auf den Geldbeutel?

von Dirk K. (dekoepi)


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Ihr solltet euch mal sortieren und klare, verständliche Fragen stellen.

Der Anfang war schon viel Raterei, und das artet jetzt aus - ich bin 
raus.

von Sören W. (waishon_b)


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@dekoepi
Sorry, ich versuche es dann nochmal :):

Unsere Idee ist es einen PI Zero mit einem LiIon Akku zu betreiben, vom 
Modell Panasonic NCR18650B. Dieser hängt an einem Lademodul vom Typ 
TP4056 (siehe Oben). Dieses Lademodul besitzt gleichzeitig auch noch 2 
Out-Pins, an dem der Boost Converter angeschlossen ist, um aus den 3,6V 
des Akkus 5V für den PI zu machen.

Zur Verdeutlichung:
Die Out-Pins des Lademoduls geben immer die Eingangsspannung raus, d.h. 
wenn dieses im Batteriebetrieb läuft, dann sind es 3,7V (bzw. die 
Spannung des Akkus) und wenn es per Micro USB betrieben wird, dann sind 
es 4,2V, da sich die Ladeschlussspannung scheinbar auch auf die 
seperaten Out-Pins auswirkt.
Dieses Lademodul hat laut EBay-Beschreibung, die Erfahrungsgemäß etwas 
falsch sein kann, einen maximalen Ladestrom von 1A.

Jetzt stellt sich für uns die Frage, ob sich dieser maximale Ladestrom 
auch auf die Out-Pins auswirken. Wenn der PI nämlich ca. 500mA benötigt, 
dann ist die Stromsstärke vor dem Boost-Converter natürlich viel höher 
(evtl. sogar auch über 1A).

von Dirk K. (dekoepi)


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Eure Anzeige/Messung mit Multimeter ist Mist.
Der Pi zieht Peaks von deutlich mehr als 250mA (und deutlich mehr als 
500mA).

Der Beschreibung nach habt ihr diese schabbeligen Ladeplatinen von eBay, 
die neben einem gefälschten TP4056 zur Sicherheit eine Schutzschaltung 
mit DW01 drauf haben.

Der DW01 könnte auch die Last begrenzen. Hängt von der konkreten 
Beschaltung ab. Den Schaltplan sehe ich hier nirgends. Anhand des 
Datenblatts und verbauter Widerstände könntet ihr versuchen, 
zurückzurechnen, was da eingestellt ist.
http://www.ic-fortune.com/upload/Download/DW01-P-DS-15_EN.pdf
150mV Spannungsabfall führen zur Abschaltung, also anhand des 
Widerstands am DW01 berechnen, wie groß der Strom sein muss. Die 
Elektronikgrundlagen dafür habt ihr ja sicherlich auf der Pfanne.

Die Ladestrombegrenzung kommt von dem 1.2kOhm-Widerstand am TP4056. 
Praktisch sind es jedoch nur 850mA.

Sobald die Schaltung eine Last versorgt, müsst ihr die USB-Verbindung 
trennen. Da sind keine Dioden verbaut, sodass das rasch Probleme geben 
kann. Die Boards sind für entweder Laden oder Last nutzen ausgelegt, 
beides gleichzeitig ist nicht vorgesehen.

von Soeren (Gast)


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Wenn das alles so "Mist" ist wie soll man das denn dann machen...

von Dirk K. (dekoepi)


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Grundlagenbuch nehmen und auf Seite 1 anfangen?
Google ansurfen und die offenen Fragen versuchen, durch Lektüre der 
Suchergebnisse zu klären?

Einfach mal den Bereich zwischen den Ohren benutzen, anstatt einfach 
irgendwie zu wurschteln und bei den ersten Problemchen gleich die Frage 
zu stellen, es wird sich schon jemand die Arbeit für einen machen?

von Soeren (Gast)


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... Super. Passt wieder zum Forum hier....

von Soeren (Gast)


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Entschuldigung für den Kommentar :D
War gerade etwas sauer wegen einer anderen Sache :P.

Jetzt noch einmal Sachlich:
Ich kann schon verstehen, dass es nervig ist, wenn wir jeden Kram 
fragen, aber ihr müsst bedenken, dass wir auch nur Schüler sind und dies 
für ein Schulprojekt sein soll. Da muss jeder Cent zweimal umgedreht 
werden. Außerdem hat man mit 16/17 auch noch nicht so sein 
Elektronikstudium/Lehre hinter sich und auch keine Zeit ein komplettes 
Elektronikbuch durch zu lesen. Da ist man froh, wenn hier Leute einem 
helfen können, etwas auszutesten und zu entwickeln und so 
Erfolgserlebnisse zu bekommen :). Ich denke wir werden es einfach mal 
versuchen.

Was kann denn schlimmsten Falls passieren, wenn man gleichzeitig läd und 
einen Verbraucher betreibt.

von Dirk K. (dekoepi)


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Das sind die schlechtesten aller Ausreden. Zu Schulzeiten hatte ich 
reichlich Zeit, die Bücher zu verschlingen. Das ist also einfachste 
Faulheit.

Schlimmstenfalls brennt dir deine Ladeplatine ab. Der Panasonic hat ein 
paar Schutzmaßnehmen, sodass er deswegen im Zweifel nicht thermisch 
durchgehen dürfte, aber es könnte den Akku dennoch zerstören.

Und nun viel Spaß beim LERNEN, was man nicht nur als SCHÜLER eben macht.

von Soeren (Gast)


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Gibt es denn bessere Lademodule für soetwas?
Handys können das ja auch. Habe nur noch nichts gefunden was diese 
nutzen.

von DerAndere (Gast)


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Hallo, da unser Bastel-Merting jetzt zu Ende ist melde ich mich als 
anderes Teammitglied hier mal zu Wort. ;)

Ich denke Faulheit ist das Letzte, was man uns vorwerfen kann. Wir sind 
in Dingen der Programmierung sehr aktiv und investieren da sehr viel 
Zeit, nur setzen einige Ideen halt eine grundlegende 
Hardware-Komponenten vorraus, die wir bestmögliche zu bewältigen 
versuchen. Gestolpert sind wir in unserer Planung in diesem Fall nur, da 
die Produktbeschreibung unseren Messergebnissen widerspricht. Daher 
bitten wir in diesem Forum um Hilfe, denn neben allen gelesenen Büchern 
ist es gerade die Erfahrung, mit der sich Probleme gut umschiffen 
lassen, und diese fehlt uns noch ein wenig in diesem Sektor.

Dass beim Betrieb des Raspberrys einige Stromspitzen auftreten können 
ist uns klar, weswegen wir auch planten zusätzlich zum neuen 
Step-Up-Converter einen 100uF Kondensator zu verwenden.

Wir werden den anderen Converter dann mal testen und hoffen, dass dieser 
unseren Anforderungen gerecht wird.
Siehst du eine Möglichkeit das Lade-Modul aufs wichtigste zu ergänzen um 
einen parallelen Ladevorgang bei Benutzung zu ermöglichen, oder sollten 
wir diese Benutzung durch entsprechende Beschaltung lieber verbieten um 
den Akku zu schützen?

Bis jetzt erstmal vielen Dank für deine Expertise und wir bitten um 
Verständnis, dass wir noch nicht fortgeschritten genug sind um auch den 
elektronischen Part fehlerfrei zu meistern. Dafür gibt es ja Foren, wo 
man nach freiwilliger Unterstüzfragen kann.

Der bei weitem nicht weniger komplexe Software-Teil ist bereits voll 
funktionsfähig, und nein, dafür waren bislang keine großen 
Foren-Anfragen notwendig. :-)

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