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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Step-Down Konverter ->5V


Autor: Boldar (Gast)
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Hallo,
Um quasi eine Powerbank mit Usb-Ausgang (5v) selber zu bauen suche ich 
ein paar Anregungen.
Ich habe früher bereits mit Schaltreglern auf Basis eines LM2673 
gearbeitet. Ich möchte gerne eine Schaltung die mit variablen 
Eingangsspannungen klar kommt, sodass ich je nach Verfügbarkeit 2s, 3s 
oder auch 4s LiPos einsetzen kann (Es geht hier nicht um 
Ladeelektronik).
Mir ist allerdings bewusst dass bei einem so breitem V-in Bereich der 
Wirkungsgrad leidet.
Gibt es da bessere Alternativen?
Hat jemand generell interessante Informationen oder Links zu dem Thema?
Wie schütze ich meine empfindlichen Endgeräte vor Überspannung, und die 
Akkus vor Kurzschluss und Tiefendladung?
Ich möchte am Ausgang 2 Ports mit jeweils 3A planen.
Mir ist bewusst dass das kein einfaches Projekt ist und vermutlich auch 
die Arbeit nicht wert, aber das Ganze interessiert mich auch aus 
technischer Sicht.
LG Boldar

Autor: Dirk K. (dekoepi)
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Erste Grundregel: Zerlege dein Problem in so kleine Stücke, dass du 
diese jeweils lösen kannst.

Irgend einen Step-Down von 4,2*4 = 16,8V bis 8,4V/6,0V->5V ist gar kein 
Problem. Das können viele Regler mühelos und effizient.

Vielmehr sehe ich das Problem, dass du den schwierigen, aber elementar 
wichtigen Teil des Ladens ausklammerst, um ihn durch die Hintertür mit 
dem Zellschutz gegen Überladung/Tiefentladung doch wieder 
einzuschleifen. Gestehe dir ein, dass du dir das doch mal anschauen 
musst.

Variable Schutzschaltungen für "selbst erkennend" oder "einfach 
on-the-fly  umschaltbar" 2s-4s kenne ich nicht. Da gäbe es aber ein 
Behelfskonstrukt: Packe an jeden Akkuschacht zwischen + und - einen DW01 
mit 8205. Und deren Ausgänge kannst du dann wie sonst die Akkus nach 
außen verbinden. Dadurch sind die Zellen einzeln geschützt. Damit sollte 
sogar schon das Laden klappen, nur musst du bei der Spannungswahl selber 
aufpassen, passend zur Zellenanzahl zu dimensionieren. Oh, und Balancing 
solltest du auch noch bedenken, nicht nur beim Laden.

Vielleicht hilft dir das ja weiter - ich würde es wohl so versuchen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Homo Habilis (Gast)
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Sind es immer mindestens 2 LiPos, und zwingend seriell? Mit z.B. einem 
soll gar nicht gearbeitet werden können?

Autor: Moritz G. (boldar)
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Wenn es schon mit nur einer Zelle funktioniert wäre es zwar auch schick, 
aber vermutlich nicht lohnenswert. Ich habe mich erstmal auf mind. 2 
beschränkt, damit ein Step-Down Wandler reicht und Verluste nicht so 
reinknallen.

Der Hintergrund ist, das ich ein Universal-Ladegerät besitze und auch 
einige LiPos verschiedenster Bauart, und mir dann der Gedanke kam, 
daraus doch mal was zu basteln. Gibt es entsprechende Schutz-IC's 
ähnlich dem DW01 auch für mehrere Zellen? Ich habe auf die schnelle 
keinen gefunden. Dann könnte man sich da was mit mehreren 
Eingangsklemmen vorstellen. Oder aber ich verbaue einen µC und schalte 
den Schutzschaltkreis variabel zu, bzw erfasse die Gesamtspannung und 
schalte dynamisch um. Das wäre aber erstens recht viel Aufwand und 
zweitens auch wieder risikoreicher - neben Bauteildefekten und 
Lötfehlern kann dann auch noch durch Softwarefehler oder resets die Bude 
abfackeln. Nach näherer Betrachtung ist das aber leider trotzdem der 
beste Weg.

Autor: Homo Habilis (Gast)
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Nun gut...

Moritz G. schrieb:
> damit ein Step-Down Wandler reicht

...ist ein Argument, aber mit mehreren parallelen Buck-Boost, je Zelle 
einer halt, wäre evtl. so einiges - u.a. auch Balancing bei der 
Nutzung/Entladung - entw. etwas leichter lösbar, oder halt gar kein 
Thema. Wegen niedrigem Übersetzungsverhältnis auch effizient (noch 
besser wohl als Synchronwandler - gibt´s ja zu Hauf integriert) zu 
machen.

Bin nicht der große Akku-Experte(*), wollte diese Möglichkeit nur mal, 
da bisher nicht einmal ansatzweise thematisiert, anführen. ((*) Soll 
heißen, ich hoffe auf bessere bzw. diesen meinen Ansatz ausschließende, 
ergänzende und/oder unterstützende Antworten erfahrenerer Leute.)

Autor: Josef T. (t_joe)
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Kannst ja auch mal unter "Lipo Alarm" suchen! Das sind kleine billige 
Platinen, die ein optisches und/oder akkustisches Signal ausgeben, bevor 
eine Zelle tiefentladen wird! Man könnte eine solche Platine nutzen und 
evtl das Signal anzapfen oder mal schaun, wie bei denen das geregelt ist 
mit dem Spannung prüfen?!
Gibts in vielen verschiedenen ausführungen!

Gruß

Autor: W.S. (Gast)
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Moritz G. schrieb:
> Wenn es schon mit nur einer Zelle funktioniert wäre es zwar auch schick,
> aber vermutlich nicht lohnenswert. Ich habe mich erstmal auf mind. 2
> beschränkt, damit ein Step-Down Wandler reicht und Verluste nicht so
> reinknallen.

Du denkst ein bissel daneben. Die Verluste, die du beklagst, sind 
nicht der Eingangsspannung geschuldet. Stattdessen solltest du die an 
den jeweiligen Dioden abfallende Leistung betrachten. Die ist bei 
kleineren Ausgangsspannungen viel wichtiger.

Mir ist dabei schon klar, daß man mit Eingangsspannungen > 
Ausgangsspannung einen synchron gleichrichtenden StepDown bauen kann, 
die TPS600xx machen das ja vor. Das hat man bei einem SEPIC oder StepUp 
eben nicht, es sei denn, man dnkt sich eine Kunstschaltung aus, die die 
Diode bei Spannungen > Ausgangsspannung überbrückt, so daß dort fast nix 
mehr abfallen kann.

Sinnvoller dürfte es jedoch sein, sich eine recht überdimensionierte und 
auf niedrige Uf ausgewählte Diode zu verlegen. Das spart am meisten, 
ohne daß man zum Schaltungskünstler werden muß.

W.S.

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