Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bleiakku: 12V => 9V/1A Drop?


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von Jupp (Gast)


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Hallo,

habe ein Gerät, das 9V und max. 1A zieht (im normalen Betrieb 0,6A).
Dieses soll mit einem Bleiakku 12V (eher 13,5V) betrieben werden.

Also soll mit einem LM317-artigen Spannungsregler eine Ausgangsspannung 
von 9V erzeugt werden.

Der Drop sollte am besten kleiner als 3V sein, damit man den Bleiakku 
bis etwa 11V sauber runtersaugen kann.

Bastelkiste hat folgende Regler:

LM317T     (von ST)
LM317T P+  (von ?)
LM1084-ADJ (von National)

Welcher von denen mag wohl die kleinste Dropspannung haben?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Steht das nicht in den Datenblättern?

Abgesehen davon sollte es völlig egal sein, welchen den kleinsten Drop 
hat, solange es den Anforderungen entspricht.

Superlative Anforderungen, wie "ich will aber den besten, kleinstens, 
billigsten..." halte ich für nicht Zielführend.

von Der Andere (Gast)


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Jupp schrieb:
> Welcher von denen mag wohl die kleinste Dropspannung haben?

Sagt dir das Datenblatt, das du in der Regel problemlos googeln kannst.
Gute Übung wie man sich solche Infos beschafft.

von Jupp (Gast)


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von kleinerfaulpelz (Gast)


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Jupp schrieb:
> Welcher von denen mag wohl die kleinste Dropspannung haben?

Auf jeden Fall der "LM317T P+  (von ?)"! Du kannst mir da blind 
vertrauen, selbst nachmessen ist keinesfalls nötig.

von Der Andere (Gast)


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Jupp schrieb:
> Zumindest den LM1084-ADJ von National finde ich nicht,

Komisch, bei mir der 4. Treffer.
Da in einem Datenblatt meist die Werte von mehreren Subtypen steht darf 
man auch mal die hintere Bezeichnung weglassen, aber bei mir war es 
sofort einer der Top Treffer.

von Effizienz (Gast)


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Und wenn man was mit Akku etwas länger bereiben will dan verheizt man 
das besser nicht sondern nimmt einen Schaltregler statt einem 
linearen...

von Lachender Eskimo (Gast)


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Jupp schrieb:
> Zumindest den LM1084-ADJ von National finde ich nicht, nur ein
> Datenblatt von TI.

National wurde von TI aufgefressen.
Auf allen kulturellen Errungenschaften von National prangt jetzt das 
TI-Brandzeichen.

von Jupp (Gast)


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Effizienz schrieb:
> Und wenn man was mit Akku etwas länger bereiben will dan verheizt man
> das besser nicht sondern nimmt einen Schaltregler statt einem
> linearen...

Weisste was, gute Idee!

Habe hier noch ein Board mit LM2596S. Das gibt 5V aus. Eventuell kann 
man das auf 9V aufbohren...?!?

von Jupp (Gast)


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Jupp schrieb:
> Habe hier noch ein Board mit LM2596S. Das gibt 5V aus. Eventuell kann
> man das auf 9V aufbohren...?!?

"These devices are available in fixed output voltages of 3.3-V, 5-V, 
12-V and an

adjustable output version. The family requires few external components, 
and the pin arrangement was designed

for simple, optimum PCB layout."

Meiner ist die 5.0-Version, hat sich also erledigt, wenn man die 
Spannung nicht mit einer Zenerdiode oder so hochlegen kann.

von Jörg R. (solar77)


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Der LM317 ist für Deinen Anwendungsfall grenzwertig. Bei 1A 
Ausgangsstrom und Raumtemperatur hat er eine Dropout-Spannung von ca. 2 
Volt. Der Wert steigt mit zunehmendem Strom bzw. sinkender Temperatur.

Besser wäre also ein Low Dropout Regler oder, wie bereis vorgeschlagen, 
ein StepDown Regler. Der hätte auch den besseren Wirkungsgrad.

Bei einem Linearregler können in Deinem Fall schon bis zu 4,5 Watt an 
Verlustleistung auftreten, ausgehend von 13,5 V am Eingabg und 1A Last. 
Bei 0,6A sind es immer noch um die 3 Watt. Das muss schon durch einen 
entsprechenden Kühlkörper abgeführt werden.

von Jupp (Gast)


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> Bei einem Linearregler können in Deinem Fall schon bis zu 4,5 Watt an
> Verlustleistung auftreten, ausgehend von 13,5 V am Eingabg und 1A Last.
> Bei 0,6A sind es immer noch um die 3 Watt. Das muss schon durch einen
> entsprechenden Kühlkörper abgeführt werden.

Mit dem LM2596-5V-Modul könnte es gehen, wenn man am Feed-Back-Anschluss 
einen geeigneten Widerstand einlötet... ;O)

von Thomas B. (thombde)


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Die 13,5V hat der Akku kurz nach abtrennen des Laders.
Wenn Du eine halbe Stunde wartest hat der vielleicht 12,5 oder 12,7 V.
Bis 9V + Drop  ist es dann  nicht mehr weit.

von Jupp (Gast)


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Danke für die Infos!

Habe es jetzt mal mit dem LM2596-5V-Modul probiert. Wenn man 3,66k in 
die Feedback-Leitung einschleift, kommen 9V raus, s. Anhang.

von Peter II (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Besser wäre also ein Low Dropout Regler oder, wie bereis vorgeschlagen,
> ein StepDown Regler. Der hätte auch den besseren Wirkungsgrad.

so viel besser ist der gar nicht. Der LM2596 kommt auch nur auf 80%-85%. 
ein Linearregler kommt auf 75%.

von Jupp (Gast)


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Wenn man den E12-Wert 3k9 reinklemmt, landet man bei 9,3V.

Peter II schrieb:
> so viel besser ist der gar nicht. Der LM2596 kommt auch nur auf 80%-85%.
> ein Linearregler kommt auf 75%.

Ja, aber fürs erste reicht das und man kann Eingangsspannungen bis ca. 
40V verwenden.
Eventuell ist der Wirkungsgrad bei 1A auch etwas besser als bei 3A?!?
(finde nur eine 3A-Grafik)

von Peter II (Gast)


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Jupp schrieb:
> Ja, aber fürs erste reicht das und man kann Eingangsspannungen bis ca.
> 40V verwenden.

richtig, aber wenn der Akku nur 10,5V hat gewinnt sogar der 
Linearregler.

von Thomas B. (thombde)


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Man kann den Akku mit einem Linearregler nicht komplett ausnutzen.
Du verschenkst Betriebszeit und Kapazität weil man nicht auf die 
Entladeschlußsspannung entladen kann. (10,5V-11,0V)
Und wenn man unter die Dropspannung kommt wird der Regler unberechenbar.

von Joachim B. (jar)


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Peter II schrieb:
> so viel besser ist der gar nicht. Der LM2596 kommt auch nur auf 80%-85%.
> ein Linearregler kommt auf 75%.

der LM2596 kann aber ohne Kühlkörper betrieben werden zumindest als 
Modul
der TO220 LM317T o.ä. aber nicht
RthJA Thermal resistance junction-ambient 50°C/W

sowas würde vermutlich funktionieren
Ebay-Artikel Nr. 322429344317

ich nutze die gerne, Poti einstellen, Poti messen, runterlöten und einen 
Festwiderstand passend einlöten

: Bearbeitet durch User
von Thomas B. (thombde)


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Thomas B. schrieb:
> Die 13,5V hat der Akku kurz nach abtrennen des Laders.
> Wenn Du eine halbe Stunde wartest hat der vielleicht 12,5 oder 12,7 V.
> Bis 9V + Drop  ist es dann  nicht mehr weit.

-1 Punkt?

Der Minusmann sollte mal selber testen und ein Voltmeter anklemmen :)

Gruß
Thomas

von Jörg R. (solar77)


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Peter II schrieb:
> ...ein Linearregler kommt auf 75%.

Eine sehr pauschale Aussage.

Bei Ue 20V und Ua von 5 Volt stimmt das so nicht mehr?

Abgesehen davon sind 10 bis 15 % mehr Wirkungsgrad bei Akkubetrieb nicht 
unerheblich. Des weiteren ist der Eingangsstrom eines StepDown geringer 
als der Ausgangsstrom. Das erhöht die entnehmbare Kapazität. Ein 
Bleiakku mag kleine Ströme.

von Schreiber (Gast)


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Thomas B. schrieb:
> Man kann den Akku mit einem Linearregler nicht komplett ausnutzen.
> Du verschenkst Betriebszeit und Kapazität weil man nicht auf die
> Entladeschlußsspannung entladen kann. (10,5V-11,0V)

10,5V bei einem Bleiakku? Biste Akkugroßhändler?!
Unter 11V sollte man definitiv nicht gehen, der Akku dank es mit einer 
langen Lebensdauer.

von Jupp (Gast)


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Peter II schrieb:
> richtig, aber wenn der Akku nur 10,5V hat gewinnt sogar der
> Linearregler.

Das habe ich auch schon überlegt. Was ist denn der Drop von einem LM2596 
bei 1A.

Joachim B. schrieb:
> der LM2596 kann aber ohne Kühlkörper betrieben werden zumindest als
> Modul

Das kann ich bestätigen, im normalen Betrieb wird es hier höchstens 
handwarm.


> ich nutze die gerne, Poti einstellen, Poti messen, runterlöten und einen
> Festwiderstand passend einlöten

So habe ich es auch gemacht :O)


Ansonsten ist ein Modul bestellt, das UP und DOWN regeln kann und einen 
Wirkungsgrad von angeblich 98% hat.
Dann kann statt dem schwereren 12V-Akku auch mal der leichtere 6V-Akku 
mitkommen :-)

von Schreiber (Gast)


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Jupp schrieb:
> Dann kann statt dem schwereren 12V-Akku auch mal der leichtere 6V-Akku
> mitkommen :-)

bei doppelter Kapazität für gleiche Betriebsdauer wird der aber nicht 
viel leichter!

von Jörg R. (solar77)


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Peter II schrieb:
> Jupp schrieb:
>> Ja, aber fürs erste reicht das und man kann Eingangsspannungen bis ca.
>> 40V verwenden.
>
> richtig, aber wenn der Akku nur 10,5V hat gewinnt sogar der
> Linearregler.

Bei 10,5 Volt verliert der Akku. Wenn man ihn ständig bis dahin entlädt 
ist er schnell hinüber.

von Thomas B. (thombde)


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Jörg R. schrieb:
> Bei 10,5 Volt verliert der Akku. Wenn man ihn ständig bis dahin entlädt
> ist er schnell hinüber.

Das hängt aber schon von dem Endladestrom ab.
Wenn ich mit 5xC belaste sind 10,5V ok.
(Ich schrieb aber auch 10,5V-11.0V)
Unterspannungsabschaltung und sofort aufladen ist aber Vorrausetzung.
Ich weiß nicht mal was der TO für einen Akku hat.

von Jupp (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Bei 10,5 Volt verliert der Akku. Wenn man ihn ständig bis dahin entlädt
> ist er schnell hinüber.

Deshalb hatte ich ja geschrieben:

...damit man den Bleiakku bis etwa 11V sauber runtersaugen kann.

Tiefer wollte ich auf keinen Fall.

von Jupp (Gast)


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von Jörg R. (solar77)


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Jupp schrieb:
> Thomas B. schrieb:
>> Unterspannungsabschaltung und sofort aufladen ist aber Vorrausetzung.
>> Ich weiß nicht mal was der TO für einen Akku hat.
>
> Hauptsächlich nutze ich solche hier:
>
> http://de.rs-online.com/web/p/bleiakkus/6988091/?s...
>
> (12V, 4Ah, AGM)
>
> Wie kann man den Wirkungsgrad der Schaltung bestimmen, es interessiert
> mich jetzt doch irgendwie :)

Pab/Pzu

von FAZ (Gast)


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Jupp schrieb:
> Zumindest den LM1084-ADJ von National finde ich nicht, nur ein
> Datenblatt von TI.

http://www.faz.net/aktuell/wirtschaft/unternehmen/texas-instruments-kauft-national-semiconductor-die-chipindustrie-konsolidiert-sich-weiter-1628014.html

05.04.2011

"Es ist die größte Fusion in der Chipbranche seit Jahren: Texas 
Instruments zahlt 6,5 Milliarden Dollar für National Semiconductor. Zwei 
amerikanische Traditionsadressen schließen sich zusammen - und wecken 
Erwartungen auf eine breite Konsolidierung."

von Manfred (Gast)


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Thomas B. schrieb:
> Du verschenkst Betriebszeit und Kapazität weil man nicht auf die
> Entladeschlußsspannung entladen kann. (10,5V-11,0V)
Das ein Feature, kein Bug: Die 9V werden weich, bevor der Akku tot ist!

von Waldemar Z. (waldemar_z)


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> Ansonsten ist ein Modul bestellt, das UP und DOWN regeln kann und einen 
Wirkungsgrad von angeblich 98% hat.

Diesen Wirkungsgrad hat man aber nur bei geringem Spannungsunterschied 
zwischen Ein-/Ausgang.

: Bearbeitet durch User
Beitrag #4958409 wurde vom Autor gelöscht.
von Thomas B. (thombde)


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Der Wirkungsgrad bezieht sich aber auch auf  Volllast.
Bei Minimalllast sieht das dann anders aus.

von Jupp (Gast)


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Jörg R. schrieb:
>> Wie kann man den Wirkungsgrad der Schaltung bestimmen, es interessiert
>> mich jetzt doch irgendwie :)
>
> Pab/Pzu

Bei dem aktuellen LM2596-Modul komme ich auf

Pab/Pzu = 0,80

Immerhin, Iout ist um 10% größer als Iin. Und man braucht keinen 
Kühlkörper.

Wo gehen denn die restlichen 20% Wirkungsgrad verloren und warum werden 
sie (offensichtlich) nicht in Wärme umgewandelt?
Würde eine bessere Spule den Wirkungsgrad merklich steigern?

von Jörg R. (solar77)


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Jupp schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>>> Wie kann man den Wirkungsgrad der Schaltung bestimmen, es interessiert
>>> mich jetzt doch irgendwie :)
>>
>> Pab/Pzu
>
> Bei dem aktuellen LM2596-Modul komme ich auf
>
> Pab/Pzu = 0,80
>
> Immerhin, Iout ist um 10% größer als Iin. Und man braucht keinen
> Kühlkörper.

Iin sinkt weiter wenn Uin steigt.


> Wo gehen denn die restlichen 20% Wirkungsgrad verloren und warum werden
> sie (offensichtlich) nicht in Wärme umgewandelt?
> Würde eine bessere Spule den Wirkungsgrad merklich steigern?

80% Wirkungsgrad ist nicht schlecht. Etwas Energie benötigt die 
Schaltung, der Rest sind schon Verluste, natürlich auch in der 
Induktivität.

Der Wirkungsgrad bei Stepup/StepDown hängt auch von der Höhe der Last 
ab.

Merklich ist relativ, wenn Du zwischen 80% und 90% erreichst wäre das 
schon sehr gut.

von Jupp (Gast)


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Danke für die Antwort!

Die Induktivität besteht aus einer SMD-Spule mit dem Aufdruck 470 
(=470uH?). Sie ist etwa 12mm x 12mm x 7mm groß.
Ich könnte sie auslöten, vermessen und schauen, ob ich sie durch eine 
handgewickelte Ringkernspule ersetzen kann (da müsste noch einiges in 
der Bastelkiste sein). Könnte sich das lohnen?

von m.n. (Gast)


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Jupp schrieb:
> Die Induktivität besteht aus einer SMD-Spule mit dem Aufdruck 470

47 µH

> Könnte sich das lohnen?

Du könntest den LM2672 / LM2675 verwenden. Das lohnt sich.

von Jörg R. (solar77)


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Jupp schrieb:
> Danke für die Antwort!
>
> Die Induktivität besteht aus einer SMD-Spule mit dem Aufdruck 470
> (=470uH?). Sie ist etwa 12mm x 12mm x 7mm groß.
> Ich könnte sie auslöten, vermessen und schauen, ob ich sie durch eine
> handgewickelte Ringkernspule ersetzen kann (da müsste noch einiges in
> der Bastelkiste sein). Könnte sich das lohnen?

Wenn Du da Spass dran hast kannst Du es probieren. Ob es von Erfolg 
gekrönnt ist glaube ich eher nicht. Wo willst Du auch hin? 80% ist doch 
ok. Bei dem kleinen Akku bringt mehr Wirkungsgrad nur unwesentlich mehr 
an Laufzeit des Verbrauchers. Wenn Du den Akku bis auf 10,5 Volt 
entlädst kommst Du auf eine Laufzeit von ca. 6 Stunden, ausgehend von 
ca. 600mA Last. Eine Verbesserung des Wirkungsgrades bringt Dir nur 
wenige Minuten.

Um den Akku lange leben zu lassen musst Du sowieso viel früher 
abschalten. Der Akku scheint auch nicht zyklenfest zu sein, jedenfalls 
finde ich keinen Hinweis im Datenblatt.

: Bearbeitet durch User
von Jupp (Gast)


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Danke für die Erklärung!

Jörg R. schrieb:
> Wenn Du da Spass dran hast kannst Du es probieren. Ob es von Erfolg
> gekrönnt ist glaube ich eher nicht. Wo willst Du auch hin?

Ich will meinem Bastelhobby fröhnen und ein bisschen rumexperimentieren 
:-)
Wenn ein paar % mehr Wirkungsgrad rauskommen, um so besser :)))

Habe auch schon überlegt, die Schottky-Diode zu tauschen.


Was mir aufgefallen ist, sowohl am Eingang als auch am Ausgang gibt es 
nur einen Elko aber keinen Abblock-Kerko. Können da nicht Störungen 
abgestrahlt werden über die Anschlussdrähte? Muss man grundsätzlich 
irgendwelche Entstörmaßnahmen unternehmen bei diesen DC-DC-Konvertern?



Die Akkus sind schon länger im Einsatz (ca. 3 Jahre) und zeigen sich bis 
jetzt robust. Lade sie alle 3 Monate nach, auch, wenn sie nicht benutzt 
wurden. Und sie werden nie tiefer als 11V entladen.
Was meinst du mit zyklenfest?

von Jörg R. (solar77)


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Jupp schrieb:
> Ich will meinem Bastelhobby fröhnen und ein bisschen rumexperimentieren
> :-) Wenn ein paar % mehr Wirkungsgrad rauskommen, um so besser :)))

Ok, das ist ein Argument. Dann berichte aber was dabei rausgekommen ist.

Zyklenfest bedeutet das die Akkus für mehr Lade-/Entladevogänge 
ausgelegt sind. Anwendung sind z.B. Solaranlagen. Es gibt aber auch 
kleine Bauformen mit nur wenigen Ah. Panasonic ist ein Hersteller 
solcher Akkus.


Jupp schrieb:
> Die Akkus sind schon länger im Einsatz (ca. 3 Jahre) und zeigen sich bis
> jetzt robust.

Die werden auch noch länger halten, 4Ah haben sie vermutlich nicht mehr.

: Bearbeitet durch User
von Jupp (Gast)


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Also, eine Spule mit höherer Güte bringt kaum Änderungen im 
Wirkungsgrad, eine B330B statt der SS34 Schottkydiode bringt auch keine 
nennenswerte Änderung.
Auch größere Elkos an In und Out bringen nix.

Habe also die Ein- und Ausgänge noch mit 100nF plus 10nF abgeblockt und 
damit genug an der Platine gebastelt ;)


Längerfristig interessant wäre ansonsten noch ein DC-DC-Upconverter für 
18650-Lion-Zellen 3,7V nach 9V...

von Jörg R. (solar77)


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Jupp schrieb:
> Also, eine Spule mit höherer Güte bringt kaum Änderungen im
> Wirkungsgrad, eine B330B statt der SS34 Schottkydiode bringt auch keine
> nennenswerte Änderung.
> Auch größere Elkos an In und Out bringen nix.

Das war zu erwarten. "Fertige" Wandler liegen auch im Bereich um die 
80-90%. Je nach Eingangsspannung und/oder Laststrom auch etwas darüber, 
aber auch deutlich darunter.


> Längerfristig interessant wäre ansonsten noch ein DC-DC-Upconverter für
> 18650-Lion-Zellen 3,7V nach 9V...

Vom Wirkungsgrad bringt Dir das nichts. Du musst aber bedenken das der 
Eingangsstrom um den Faktor X höher ist als der Laststrom. Ich würde 
also mindestens 2 Zellen verwenden. 3 wäre natürlich zuviel, dann käme 
ja wieder ein StepDown zum Einsatz.

Was betreibst Du mit den 9 Volt. Wie weit darf die Spannung tolerieren?

Ich würde ggf. einen Low-Drop-Out Spannungsregler verwenden. Der wurde 
ja schon erwähnt. Für deinen Anwendungsfall ist das nicht die 
schlechteste Wahl.

: Bearbeitet durch User
von Jupp (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Was betreibst Du mit den 9 Volt. Wie weit darf die Spannung tolerieren?

Ein Multieffektgerät und einen portablen Gitarren-Verstärker.
Das MEG zieht zwischen 150 und 250mA je nach Effektanzahl und 
Aussteuerung und der Verstärker zieht bei Vollaussteuerung um die 500mA 
(wobei er selten an der Grenze betrieben wird).
Beide Gerätchen laufen ab 6V und sind für 9V konzipiert. 10V würden 
beide sicher vertragen, bei Spannungen darüber hätte ich ein mulmiges 
Gefühl.



> Vom Wirkungsgrad bringt Dir das nichts. Du musst aber bedenken das der
> Eingangsstrom um den Faktor X höher ist als der Laststrom. Ich würde
> also mindestens 2 Zellen verwenden. 3 wäre natürlich zuviel, dann käme
> ja wieder ein StepDown zum Einsatz.

Wie wäre denn der zu erwartende Wirkungsgrad bei einer Konvertierung von 
3,7V nach 9V?
Drei parallele 18650er-Zellen lassen sich schön einfach laden, wiegen 
fast nichts (im Vergleich zum Pb-Akku) und es muss auch nichts 
balanciert werden. Ein Wirkungsgrad von 50% wäre hier durchaus 
akzeptabel.

von Jörg R. (solar77)


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Jupp schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Was betreibst Du mit den 9 Volt. Wie weit darf die Spannung tolerieren?
>
> Ein Multieffektgerät und einen portablen Gitarren-Verstärker.
> Das MEG zieht zwischen 150 und 250mA je nach Effektanzahl und
> Aussteuerung und der Verstärker zieht bei Vollaussteuerung um die 500mA
> (wobei er selten an der Grenze betrieben wird).
> Beide Gerätchen laufen ab 6V und sind für 9V konzipiert. 10V würden
> beide sicher vertragen, bei Spannungen darüber hätte ich ein mulmiges
> Gefühl.

Wenn die Geräte sicher mit 6 Volt laufen würde ich 2 Zellen 18650 in 
Reihe schalten - und auf jede Art von Wandler verzichten.


>> Vom Wirkungsgrad bringt Dir das nichts. Du musst aber bedenken das der
>> Eingangsstrom um den Faktor X höher ist als der Laststrom. Ich würde
>> also mindestens 2 Zellen verwenden. 3 wäre natürlich zuviel, dann käme
>> ja wieder ein StepDown zum Einsatz.
>
> Wie wäre denn der zu erwartende Wirkungsgrad bei einer Konvertierung von
> 3,7V nach 9V? Drei parallele 18650er-Zellen lassen sich schön einfach
> laden, wiegen fast nichts (im Vergleich zum Pb-Akku)...

Ja, das stimmt - mit Einschränkung. Die Versorgung mit dem 12 Volt Akku 
hätte eine längere Laufzeit. (entnehmbare Wattstunden)


> ...Ein Wirkungsgrad von 50% wäre hier durchaus akzeptabel.

Hier ist mal ein Link auf einen Stepup von Pololu:

https://www.pololu.com/product/2567

Der liegt bei Uin von 3,3 V und Iout 500mA bis 1000mA bei 90% bis 80%.

Der Wirkungsgrad steigt mit höhere Uin, aber eher unwesentlich.

: Bearbeitet durch User
von Jupp (Gast)


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Danke für den pololu-Link!

Jörg R. schrieb:
> Wenn die Geräte sicher mit 6 Volt laufen würde ich 2 Zellen 18650 in
> Reihe schalten - und auf jede Art von Wandler verzichten.

Das ist eine sehr gute Idee! Laden kann man die Zellen ja einzeln.

Da sich beide Zellen vermutlich unterschiedlich entladen, muss man 
wahrscheinlich aufpassen, wann die erste Zelle im Betrieb leer ist?!
Oder einfach leerlaufen lassen bis die Elektronik ausfällt???

von Jörg R. (solar77)


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Jupp schrieb:
> Danke für den pololu-Link!
>
> Jörg R. schrieb:
>> Wenn die Geräte sicher mit 6 Volt laufen würde ich 2 Zellen 18650 in
>> Reihe schalten - und auf jede Art von Wandler verzichten.
>
> Das ist eine sehr gute Idee! Laden kann man die Zellen ja einzeln.
>
> Da sich beide Zellen vermutlich unterschiedlich entladen, muss man
> wahrscheinlich aufpassen, wann die erste Zelle im Betrieb leer ist?!
> Oder einfach leerlaufen lassen bis die Elektronik ausfällt???

Diese Lithium Ionen Akku verwende ich nur mit eingebauter 
Schutzschaltung. Ansonsten musst Du sie unbedingt gegen zu tiefe 
Entladung schützen.

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Jupp schrieb:
> Was meinst du mit zyklenfest?

Hallo Jupp,

gerade habe ich in einem anderen Thread das Datenblatt eines Akkus 
gesehen in dem ein interessantes Diagramm abgebildet ist. Leider sieht 
man das nur in wenigen Datenblättern.

Seite 2: Diagramm "Cycle Service Life"

http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/D600/WP22-12.pdf

Vielleicht interessiert Dich das.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Die Verluste dieser einfachen Step-Down Regler hängen hauptsächlich von 
zwei Faktoren ab:

1) Verlustleistung im Schalttransistor. Bei Schaltungen mit MOSFET ist 
das meist annähernd null, aber zB: beim LM2574 fallen mehr als 1V ab.

2) Verlustleistung in der Diode. Je geringer die Ausgangsspannung ist, 
umso stärker macht sie sich bemerkbar. Bei 0,5V Ausgangsspannung gehen 
an der Diode grob geschätzt 50% verloren.

Man kann Schaltregler auch mit Transistoren statt Diode aufbauen, um an 
dieser Stelle die Verlustspannung zu minimieren. Dann wird allerdings 
das Timing der Schaltvorgänge sehr anspruchsvoll.

Außerdem sollte man bedenken: Je mehr aktive Bauteile in der Schaltung 
sind, umso geringer ist die Zeit bis zum ersten Ausfall - rein 
statistisch betrachtet. Das Schaltnetzteile häufiger ausfallen, als 
Transformatornetzteile hat sicher schon jeder im Haushalt bemerkt.

von Jupp (Gast)


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Danke für den Link zum "Cycle Service Life"-Diagramm, sehr 
aufschlussreich!

Jörg R. schrieb:
> Diese Lithium Ionen Akku verwende ich nur mit eingebauter
> Schutzschaltung. Ansonsten musst Du sie unbedingt gegen zu tiefe
> Entladung schützen.

Habe leider nur 18650er-Zellen ohne irgendwelche Schutzelektronik.

Bei zwei LiIon-Zellen in Serie könnte man eine "Schutzschaltung vor 
Tiefentladung" wahrscheinlich mit einer Spannungsreferenz, einem 
Zweifachkomparator (zwei Komparatoren in einem Gehäuse) und einem 
n-Channel-Mosfet aufbauen. Sobald einer der Akkus mehr oder weniger 
entladen ist (z.B U < 3,5V) wird der dazugehörige Komparator 
durchgesteuert und schaltet den Mosfet ab.



Stefan U. schrieb:
> 1) Verlustleistung im Schalttransistor. Bei Schaltungen mit MOSFET ist
> das meist annähernd null, aber zB: beim LM2574 fallen mehr als 1V ab.

Danke für den Hinweis, dann wird einiges klarer!


> Das Schaltnetzteile häufiger ausfallen, als
> Transformatornetzteile hat sicher schon jeder im Haushalt bemerkt.

So ein Transformator macht sich an einem Bleiakku leider etwas schlecht 
;-)  aber ist schon klar, was du sagen willst.

von Jupp (Gast)


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PS: heute ist ein Stepup-Modul mit MT3608 gekommen.
https://www.olimex.com/Products/Breadboarding/BB-PWR-3608/resources/MT3608.pdf
Das schaltet mit einem Mosfet (pdf S.4).
Werde es heute Abend testen.

Der Wirkungsgrad fällt unter 5V Uin relativ stark ab (bei 3V auf etwa 
80%).

2x-3,7-Akku-seriell --> 9,0V hat dagegen wohl einen Wirkungsgrad von ca. 
95%
:)

von Jörg R. (solar77)


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Jupp schrieb:
> Bei zwei LiIon-Zellen in Serie könnte man eine "Schutzschaltung vor
> Tiefentladung" wahrscheinlich mit einer Spannungsreferenz, einem
> Zweifachkomparator (zwei Komparatoren in einem Gehäuse) und einem
> n-Channel-Mosfet aufbauen.

Wie willst Du den Wert des 2ten Akkus bestimmen, der hat durch die 
Serienschaltung keinen Bezug zu GND? Der Spannungswert den Du an ihm 
misst ändert sich auch dann wenn die Spannung am 1ten Akku sinkt - 
bezogen auf GND. Du müsstest eine Differenzmessung machen. Interessantes 
Problem?

Alternativ fällt mir noch die Verwendung eine kleines uC ein. An 2 
Analogeingängen messen und die Spannung des 2ten Akkus berechnen. Der uC 
könnte dann auch die Abschaltung übernehmen.


Jupp schrieb:
> Der Wirkungsgrad fällt unter 5V Uin relativ stark ab (bei 3V auf etwa
> 80%)

80% ist ja nicht so schlecht.

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Wie willst Du den Wert des 2ten Akkus bestimmen, der hat durch die
> Serienschaltung keinen Bezug zu GND? Der Spannungswert den Du an ihm
> misst ändert sich auch dann wenn die Spannung am 1ten Akku sinkt -
> bezogen auf GND. Du müsstest eine Differenzmessung machen.
Ja, das wurde schon an anderer Stelle diskutiert.

Was würde passieren, wenn man ganz simpel zwei Akkus samt China-Platinen 
in Reihe schaltet:

http://www.aliexpress.com/store/product/Free-Shipping-5V-1A-Micro-USB-18650-Lithium-Battery-Charging-Board-Charger-Module-Protection-Dual/2138141_32649780468.html

Probiert habe ich das nicht, aber eigentlich sollte das zulässig sein. 
Laden geht damit natürlich nicht bzw. man müsste zwei galvanisch 
getrennte 5V einspeisen.

von Jörg R. (solar77)


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Manfred schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Wie willst Du den Wert des 2ten Akkus bestimmen, der hat durch die
>> Serienschaltung keinen Bezug zu GND? Der Spannungswert den Du an ihm
>> misst ändert sich auch dann wenn die Spannung am 1ten Akku sinkt -
>> bezogen auf GND. Du müsstest eine Differenzmessung machen.
> Ja, das wurde schon an anderer Stelle diskutiert.

Wann bzw. in welchem Kommentar? Das Thema das evtl. 2 Akkus verwendet 
werden kam ja gerade erst auf.


> Was würde passieren, wenn man ganz simpel zwei Akkus samt China-Platinen
> in Reihe schaltet:
>
> http://www.aliexpress.com/store/product/Free-Shipp...
>
> Probiert habe ich das nicht, aber eigentlich sollte das zulässig sein.
> Laden geht damit natürlich nicht bzw. man müsste zwei galvanisch
> getrennte 5V einspeisen.

Eine Frage die keine ist mit einem "Probiert habe ich das nicht" in 
Kombination mit "sollte eigentlich zulässig sein" ist die Lösung für das 
Problem;-)

#####

@TO

Wie ändert sich die Stromaufaufnahme der Komponenten wenn die 
Versorgungsspannung zwischen 6V und 9V schwankt?

Für welchen Zeitraum muss die Versorgung durch die Akkus gewährleistet 
sein?

von Jupp (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> Wie willst Du den Wert des 2ten Akkus bestimmen, der hat durch die
> Serienschaltung keinen Bezug zu GND? Der Spannungswert den Du an ihm
> misst ändert sich auch dann wenn die Spannung am 1ten Akku sinkt -
> bezogen auf GND. Du müsstest eine Differenzmessung machen. Interessantes
> Problem?

Da liegt bei meiner bisherigen Skizze auch der Knackpunkt.
Mit zwei Spannungsreferenzen, zwei Komparatoren, zwei Bipo-Ts (als AND) 
und einem Mosfet müsste es gehen... der uC mit einer externen Uref wäre 
sicher der geringere Aufwand.


> Wie ändert sich die Stromaufaufnahme der Komponenten wenn die
> Versorgungsspannung zwischen 6V und 9V schwankt?

Das ist nicht einfach zu beantworten, weil der Stromverbrauch vom Pegel 
und der Anzahl der eingestellten Effekte abhängt.
Das Multieffektgerät (MEG) zieht Pi * Daumen bei 6V ca. 5% mehr Strom 
als bei 9,3V. Bei voller Auslastung max. 250mA.
Der Verstärker samt Lautsprecher zieht bei Vollast (verzerrt und laut) 
bei einer Ub von 9,3V ca. 400mA. Bei 6V sind es geschätzte 200mA, die 
maximal erreichbare Lautstärke ist aber dann etwas dürftig.


> Für welchen Zeitraum muss die Versorgung durch die Akkus gewährleistet
> sein?

Mind. 2 bis max. 4 Stunden.

Arbeitest du viel mit Solarzellen? (wegen dem solar77)

von Manfred (Gast)


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Jörg R. schrieb:
>> Ja, das wurde schon an anderer Stelle diskutiert.
> Wann bzw. in welchem Kommentar? Das Thema das evtl. 2 Akkus verwendet
> werden kam ja gerade erst auf.
Mit der Sucherei im Forum bin ich nicht so gut unterwegs. Es gab mehrere 
Threads zum Thema "Akku messen", meist im Zusammenhang mit µC.

> Eine Frage die keine ist mit einem "Probiert habe ich das nicht" in
> Kombination mit "sollte eigentlich zulässig sein" ist die Lösung für das
> Problem;-)
Von den China-Platinen habe ich, wie üblich, kein Schaltbild. Ich bin 
nicht sicher, wie die sich verhalten, wenn "Rückenwind" kommt, also eine 
schaltet wegen Unterspannung weg und die andere liefert noch.

Meine Hoffnung wäre, dass jemand anderes hier das schon einmal erprobt 
hat. Hätte ich das Problem selbst, würde ich zuvor einen Meßaufbau 
machen.

von Jörg R. (solar77)


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Manfred schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>>> Ja, das wurde schon an anderer Stelle diskutiert.
>> Wann bzw. in welchem Kommentar? Das Thema das evtl. 2 Akkus verwendet
>> werden kam ja gerade erst auf.
> Mit der Sucherei im Forum bin ich nicht so gut unterwegs. Es gab mehrere
> Threads zum Thema "Akku messen", meist im Zusammenhang mit µC.

Und jetzt soll ich für Dich suchen??

Kommentare die ich abgebe beziehen sich immer auf das Problem des TO 
bzw. auf Kommentare aus dem Thread um den es geht.

Wenn mir ein Thread zur Lösung eines Problems bekannt ist verweise ich 
auch darauf. Gezielt danach suchen mache ich nicht. Das könnte man im 
übrigen bei nahezu jedem Thread machen - für viele Probleme wurden schon 
Threads aufgemacht, auch wenn das Problem schon mal behandelt wurde.


>> Eine Frage die keine ist mit einem "Probiert habe ich das nicht" in
>> Kombination mit "sollte eigentlich zulässig sein" ist die Lösung für das
>> Problem;-)
> Von den China-Platinen habe ich, wie üblich, kein Schaltbild. Ich bin
> nicht sicher, wie die sich verhalten, wenn "Rückenwind" kommt, also eine
> schaltet wegen Unterspannung weg und die andere liefert noch.

Suche mal nach TP4056, so groß unterscheiden sich die Schaltungen rund 
um den Chip nicht.


Jupp schrieb:
> Das ist nicht einfach zu beantworten, weil der Stromverbrauch vom Pegel
> und der Anzahl der eingestellten Effekte abhängt.
> Das Multieffektgerät (MEG) zieht Pi * Daumen bei 6V ca. 5% mehr Strom
> als bei 9,3V. Bei voller Auslastung max. 250mA.
> Der Verstärker samt Lautsprecher zieht bei Vollast (verzerrt und laut)
> bei einer Ub von 9,3V ca. 400mA. Bei 6V sind es geschätzte 200mA, die
> maximal erreichbare Lautstärke ist aber dann etwas dürftig.

Die insgesamt 600mA sind ein Mittelwert. Je nachdem wie laut Du hörst 
können da auch mal Peaks von mehreren Ampere auftreten. Ich würde 
deshalb folgende Lösung favorisieren - womit wir eigentlich wieder am 
Anfang stehen.

Nimm den 12 Volt Akku mit einen linearen Low Drop Out Spannungsregler. 
Entweder einstellbar auf 8,5V bis 9V oder einen Festspannungregler 9V.

Beispiel: 
https://www.reichelt.de/ICs-LM-1000-LM-1999/LM-1084-IT-ADJ/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=187584&GROUPID=5465&artnr=LM+1084+IT-ADJ&SEARCH=low%2Bdrop

oder, mit nur 1,5 Ampere aber geringerem Low Drop

https://www.reichelt.de/ICs-LT-10-LT-12-/LT-1086-CT/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=10902&GROUPID=7218&artnr=LT+1086+CT&SEARCH=low%2Bdrop

Am Ausgang würde ich einen möglichst großen Elko anbringen um Peaks 
abzufangen.

Bei min. 11 Volt würde ich abschalten, der Akku ist dann rechnerisch 
etwas mehr als 50% entladen. Annahme dabei sind 4AH und ca. 0,6A Last 
bei 4 Stunden Laufzeit.

Die Lösung mit 2 Akkus 18650 würde ich als Option offen lassen, aber 
hinten anstellen.

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Jörg R. schrieb:
>> Von den China-Platinen habe ich, wie üblich, kein Schaltbild. Ich bin
>> nicht sicher, wie die sich verhalten, wenn "Rückenwind" kommt, also eine
>> schaltet wegen Unterspannung weg und die andere liefert noch.
>
> Suche mal nach TP4056, so groß unterscheiden sich die Schaltungen rund
> um den Chip nicht.
Na, Du machst ja nun auf "ganz pfiffiges Kerlchen"!

Der TP4056 als LADEschaltung ist bekannt und das Datenblatt problemlos 
zu finden.

Die Schutzschaltung für den Akku ist unabhängig vom TP4056, aber um 
diese geht es: Zwei Zellen in Reihe und Tiefentladung verhindern.

von Jupp (Gast)


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Danke Jörg, so werde ich es machen. Ein dicker Elko sitzt ohnehin schon 
zum Abblocken im Amp.

Jörg R. schrieb:
> Die Lösung mit 2 Akkus 18650 würde ich als Option offen lassen, aber
> hinten anstellen.

Ist auch schon in der Mache. Will jeweils zwei 18650er parallel schalten 
und die dann in Serie. Dann hat man länger was davon.
Für den Anfang zeigt pro Doppelzelle eine LED über Vorwiderstand und 
Zenerdiode den ungefähren Ladestand an (wenn das System sich bewährt 
kommt die uC-Lösung zum Zug).
Stellt sich nur die Frage, wie man die beiden Zellen parallel 
zusammenschließt, sie müssen sich ja spannungsmäßig erst mal 
angleichen...


Eins würde mich noch interessieren, gibt es auch Module, die zwei 
Ausgangsspannungen bereitstellen, z.B. +/-5V oder +/-12V?
Kleine Ströme würden hier ausreichen, es sollen nur OPs wie der NE5532 
symmetrisch betrieben werden.

von Jörg R. (solar77)


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Jupp schrieb:
> Für den Anfang zeigt pro Doppelzelle eine LED über Vorwiderstand und
> Zenerdiode den ungefähren Ladestand an....


Hallo Jupp,

das würde ich nicht mit einer Z-Diode machen. Mach das gleich vernüftig?


Jupp schrieb:
> Eins würde mich noch interessieren, gibt es auch Module, die zwei
> Ausgangsspannungen bereitstellen, z.B. +/-5V oder +/-12V?
> Kleine Ströme würden hier ausreichen, es sollen nur OPs wie der NE5532
> symmetrisch betrieben werden.

Ja, solche Wandler gibt es mit verschiedenen Leistungen, 
Eingangsspanungsbereich und Ausgangsspannungen. Das Ganze in kompakter 
Bauform.

https://www.reichelt.de/Wandler-Module-DC-DC/2/index.html?ACTION=2&LA=2&GROUPID=7241

https://www.reichelt.de/Wandler-bis-1-W/2/index.html?ACTION=2&LA=2&GROUPID=7250

von Jupp (Gast)


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Hi Jörg,

Jörg R. schrieb:
> das würde ich nicht mit einer Z-Diode machen. Mach das gleich
> vernüftig?

muss das erst mal gründlich testen. Sonst lohnt der Aufwand nicht. Es 
sei denn es gibt ein fertiges Projekt, das nur noch auf einen gängigen 
Attiny oder Atmega geflasht werden muss.

Bei welcher Spannung schaltet man einen LiIon-3V7-Akku günstigerweise 
ab, bei 3,5V?

> Ja, solche Wandler gibt es mit verschiedenen Leistungen,
> Eingangsspanungsbereich und Ausgangsspannungen. Das Ganze in kompakter
> Bauform.

Interessante Module!
Gibt es auch einzelne ICs, die schon zwei Versorgungsspannungen liefern 
können (also +/-Ub out)? Oder wird für +Ub und -Ub jeweils ein eigenes 
IC genommen?

von Marc S. (darkchaos)


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Jupp schrieb:
> Interessante Module!
> Gibt es auch einzelne ICs, die schon zwei Versorgungsspannungen liefern
> können (also +/-Ub out)? Oder wird für +Ub und -Ub jeweils ein eigenes
> IC genommen?

Google mal symmetrische Spannungsversorgungen.

Einfacher Ansatz:
Doppelte Versorgungsspannung, Spannungsteiler mit Faktor 0.5 sorgt für 
die neue Masse und die alte Masse wird zu -Vcc/2 und das alte Plus wird 
zu Vcc/2

von Manfred (Gast)


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Jupp schrieb:
> Bei welcher Spannung schaltet man einen LiIon-3V7-Akku günstigerweise
> ab, bei 3,5V?
Kommt auf Deine Betriebsbedingungen und den Hersteller an. Global geht 
man eher von 3,3V aus, unter großer Last auch noch weiter runter.

Über den Daumen gepeilt sage ich mal, dass bei 3,5V Abschaltung rund 30% 
der nutzbaren Kapazität verschenkt sind. Schaue Dir anhängendes pdf an!

Auf der anderen Seite erhöht sich die Lebenserwartung von LiIon 
erheblich, wenn man sie niemals ganz voll und niemals ganz leer fährt.

von Jörg R. (solar77)


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Manfred schrieb:
> Jupp schrieb:
>> Bei welcher Spannung schaltet man einen LiIon-3V7-Akku günstigerweise
>> ab, bei 3,5V?
> Kommt auf Deine Betriebsbedingungen und den Hersteller an. Global geht
> man eher von 3,3V aus, unter großer Last auch noch weiter runter.
>
> Über den Daumen gepeilt sage ich mal, dass bei 3,5V Abschaltung rund 30%
> der nutzbaren Kapazität verschenkt sind. Schaue Dir anhängendes pdf an!
>
> Auf der anderen Seite erhöht sich die Lebenserwartung von LiIon
> erheblich, wenn man sie niemals ganz voll und niemals ganz leer fährt.


> ...Global geht man eher von 3,3V...

> ...Über den Daumen gepeilt sage ich mal...

Global...über den Daumen gepeilt...das sind mal konkrete Angaben für 
eine sensible Akku-Technologie.

Die gängigen Hersteller geben die Entladeschlußspannung mit 2,75 Volt 
an. Zum von Dir verlinkten Modul findet man auch Angaben von 2,5 Volt! 
Da endet auch die von Dir gezeigte Messreihe.

#####

Jupp schrieb:
> Interessante Module!
> Gibt es auch einzelne ICs, die schon zwei Versorgungsspannungen liefern
> können (also +/-Ub out)? Oder wird für +Ub und -Ub jeweils ein eigenes
> IC genommen?

Da muss ich passen, wenn ich mal einen Wandler benötige - egal ob Single 
oder Dual - greife ich immer auf fertige Module zurück.

Vor Jahren habe ich mal eine negative Spannung benötigt und mir mit 
einem MAX232 (RS232 Baustein von Maxim) beholfen. Das war aber nur eine 
Notlösung.

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