Hallo, ich habe bei vielen Step-Up Wandlern (IC's) auf 5V gesehen, dass sie meistens ~1V Mindestspannung brauchen, um zu funktionieren. Nun meine Frage: Gibt es eine theoretische Mindestspannung, wenn man sich beispielsweise folgenden Einfachst-Step-Up-Wandler anschaut? Das benötige ich für meinen Praxistransferbericht für die Hochschule, ich studiere Elektrotechnik im 4. Semester. Auf die Schnelle habe ich dazu bisher nichts gefunden.
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Beitrag "Suche Multivibratorschaltung unter 0,6v Betriebsspannung?" Re: Suche Multivibratorschaltung unter 0,6v Betriebsspannung? Autor: lowpower (Gast) Datum: 11.04.2013 22:15 Siehe Beitrag von Dirk Beilker. http://www.b-kainka.de/bastel36.htm
Andreas L. schrieb: > Gibt es eine theoretische Mindestspannung, wenn man sich > beispielsweise folgenden Einfachst-Step-Up-Wandler anschaut? (S) ist der begrenzende Faktor, irgendwas muss ihn betätigen!
Falls schon eine Hilfsspannung vorhanden ist, zB aus einem Cap, kann man einen Energyharvester Chip nehemn, der schon ab 20mV oder so arbeiten kann. Siehe dann den LTC3108 und Verwandte, stichwort "energy harvester", die arbeiten ab 20mV Quelle und benoetigen initial etwas. Oder den LTC3105, der ab 200mV arbeitet. Oder den LTC3535, ab 700mV ohne Hilfsspeisung.
Danke für eure Beiträge, der Versuch mit der über die Körperwärme betriebenen LED-Taschenlampe ist sehr interessant :)
Beim Step Up ist der Schalter S der begrenzene Baustein. Mit hohem Schaltungsaufwand lässt sich die minimale Eingangsspannung fast beliebig weit absenken. Der MCP1640 funktioniert bis 0,35V noch, läuft aber erst bei 0,6V sicher an. Ich vermute da ne Art Bootstrap dahinter, im Anschaltmoment geht ein Puls an den Schalter S und erzeugt eine Ausgangsspannung, die dann in Folge die Betriebssspannung des IC wird. Es ist natürlich noch zu sagen, dass die Effizienz immer schlechter wird, je weiter die Eingangssspannung sinkt. Da müssen ja für die gleiche Ausgangsleistung immer größere Ströme fließen.
Einmal sind da die "normalen" (und schon genannten) Probleme einer für die Ansteuerung des Schalters benötigten Kombination aus einer minimalen Spannung und Stromlieferfähigkeit. Abhängig von der Art des Schalters. Und diese normalerweise von der gewünschten Arbeitsfrequenz. Am einfachsten zu bestimmen ist das vermutlich bei Relais - spezifizierte Anzugsspannung, spezifizierter Strom durch die Steuerspule. Bei Bipolartransistoren ist die benötigte Ansteuerspannung gering, es muß aber ein bestimmter Basisstrom fließen können, für sicheres/vollständiges Durchschalten. Bei MOSFETs braucht man schon etwas mehr Spannung, je nach Typ ca. 3V bis 12V. Und abhängig von der Frequenz (und sinnvoller Schaltflanke) eine bestimmte Dauerstrom-Lieferfähigkeit der Hilfsspannungsquelle o.ä. (und bestimmte Peakströme beim Treiber.) Bei IGBTs ist es ähnlich - bei etwas höherer benötigter Spannung. Aber es gibt noch eine andere "Untergrenze": Bei Relais und FETs ist der Spannungsabfall strombestimmt - sie haben ohmsche Charakteristik. Daraus ergibt sich bei sehr niedrigen Eingangsspannungen mit der Spule ein etwas komplizierter zu beschreibender Vorgang - aber es funktioniert je nach Aufbau bis hin zu niedrigsten Spannungen. Bei Bipolartransitoren, IGBTs, Thyristoren, TRIACs, etc. aber gibt es - ähnlich wie bei Dioden - eine vom Strom nur wenig abhängige "Vorwärtsspannung", welche von der Eingangssspannung überschritten werden muß.
Homo Habilis schrieb: > Bei Relais und FETs ist der Spannungsabfall strombestimmt - sie haben > ohmsche Charakteristik. Daraus ergibt sich bei sehr niedrigen > Eingangsspannungen mit der Spule ein etwas komplizierter zu > beschreibender Vorgang - aber es funktioniert je nach Aufbau bis hin zu > niedrigsten Spannungen. Was meinst du denn damit? Eine Spule in Reihe mit einem ohmschen Widerstand. Furchtbar kompliziert. Oder meinst du die einsetzende Strombegrenzung beim FET, wenn der bei steigendem Strom in den Linearbereich übergeht?
Andreas L. schrieb: > Frage: Gibt es eine theoretische Mindestspannung, wenn man sich > beispielsweise folgenden Einfachst-Step-Up-Wandler anschaut? Hallo, Du fragst hier, ob ein theoretisches Konstrukt eine Mindestspannung hätte, bei der es noch funktioniert. Um meine Antwort zu formulieren, möchte ich mich zunächst mal von der Vorstellung einer real aufzubauenden Schaltung lösen und betrachte den Schalter als ideal, der somit kein IC oder sonst eine Elektronik braucht, um geschaltet zu werden. Meine Antwort lautet, NEIN, da die Spule "beliebig niederohmig" ausgelegt werden kann, um ihr Magnetfeld durch eine "beliebig niedrige" Spannung ohne Verluste im ideal niederohmigen Schalter während seiner leitenden Phase mit "beliebig hohem Strom" aufzubauen. Bei geschlossenem Schalter ist zu beachten, daß die Diode in ihrer leitenden Phase die hohe Stromstärke, die von der beliebig niederohmigen Spule kommen kann,auch verkraften können muß. Je weiter man also zur niedrigeren Spannung vordringen möchte, desto unhandlicher, teuerer und komplizierter würde der reale Aufbau einer solchen Anordnung werden. Deshalb gibt es sinnvolle Grenzen im Bereich von z.B. 1.. 2 Akku-Zellenspannungen unterhalb derer ein Aufbau nur noch wenig Sinn ergibt. Um ein reales Schaltelement steuern zu können, ist normalerweise eine Hilfsspannung notwendig. Wenn du mal unter dem Stichwort "joule thief" nachschaust, wirst Du feststellen, daß es eine Reihe Schaltungen gibt, die genau diese Anordnung mit nur einem einzigen Bipolartransistor nachbilden als selbstschwingender Oszillator. Nach Verlusten und Wirkungsgrad hast Du nicht gefragt. mit freundlichem Gruß
Danke Christian, nach so einer Antwort hatte ich gesucht. Habe es mir schon gedacht, dass es bei einem idealen Aufbau keine Untergrenze geben sollte, nachdem ich die vorherigen Antworten hier gelesen habe.
Die Untergrenze ist 0V, auch bei einer Spule ohne ohmsche Verluste fließt kein Strom ohne Spannung. Der Strom ist von L abhängig. Zudem hat die Schaltung ja eine Last, und die kann nur versorgt werden wenn genug Leistung übertragen wird. Bei gegebenem L gibts also eine Mindestspannung die von der Last abhängig ist. Wenn die Schaltung absolut ideal ist und keine Last dranhängt, dann darf sich die Eingangsspannung beliebig nahe den 0V nähern. Aber ohne Last macht der Stepup keinen Sinn.
Andreas L. schrieb: > Das benötige ich für meinen Praxistransferbericht für die Hochschule, > ich studiere Elektrotechnik im 4. Semester. Deine Anfrage ist zumindest ungeschickt formuliert. Von einem 4. Semester hätte ich erwartet, dass ausreichende theoretische Grundlagen für diese Themenstellung vorhanden sind. > Auf die Schnelle habe ich dazu bisher nichts gefunden. Was heißt "auf die Schnelle"? Den von Christian S. erstellten Aufsatz abzupinseln beinhaltet eben keine "Transferleistung". Falls Du Dich doch noch selbst mit dem Thema auseinandersetzen möchtest - das ist ein Kernproblem beim "energy harvesting". Mit dem Suchbegriff findest Du "auf die Schnelle" eine Menge Stoff im Netz.
Andreas L. schrieb: > dass es bei einem idealen Aufbau keine > Untergrenze geben sollte, Geh nur nich zu nahe an die 0, sonnst haste das Henne/Ei Problem. Die NULL is schüchtern, nur anwesend wenn keiner hinsieht ;)
Hallo, möchte meine Fehler korrigieren: "Bei geschlossenem Schalter ist zu beachten, daß die Diode" sollte lauten : "bei geöffnetem Schalter... " "selbstschwingendeM" mfG
Sascha_ schrieb: > Furchtbar kompliziert. Stimmt, das gehört nicht zusammen. Da habe ich Schmarrn "erschaffen". ^^ Wollte nach deinem Beispiel MCP1640 (zusätzlich zum schon ungefähr so geplanten Roman da halt) den LTC3108 mit seinen 20mV Minimum (und resonantem "Minivolt-Ozillator, und dessen Betrieb... den ich nicht recht durchschaue) erwähnen - hatte dann aber zwischendurch die Idee verworfen, da für den TO unwichtig. Dann löschen/kopieren/einfügen - und sichtlich Unsinn stehenlassen. What shalls, wenigstens hast es gleich gemerkt, und so hoffentlich dafür gesorgt, daß sich niemand den Unfug "merkt". So gesehen... danke! ^^
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