Guten Tag zusammen,
ich habe eine Frage zu Buck-Reglern, und zwar geht es um den maximalen
Strom mit dem die Spannungsquelle eingangsseitig belastet wird.
Beispiel: Sagen wir mal, ich habe eine ohmsche Last und bei 5V an der
Last fließt 1A. (Also ein 5 Ohm Widerstand...)
Die 5V sollen nun aus einem Buck-Regler kommen.
Sagen wir mal, der Buck-Regler bekommt eingangsseitig 20V zu sehen.
Wirkungsgrad sei hier bitte vernachlässigt, wir nehmen 100% an.
Im Mittel wird nun also am Eingang ein Strom von 250mA in den Regler
fließen, am Ausgang 1A.
Wie sieht es aber mit dem Maximalstrom am Eingang aus?
Nach meinem Verständnis müsste der ja ebenfalls 1A betragen, aber eben
nur rund 1/4 der Zeit fließen, korrekt?
Falls es anders ist wäre ich für eine Erklärung bzw. Links zu
weiterführender Literatur dankbar. ;)
Schonmal vielen Dank und beste Grüße!
Shuzz schrieb:> Nach meinem Verständnis müsste der ja ebenfalls 1A betragen, aber eben> nur rund 1/4 der Zeit fließen, korrekt?
Du hast übersehen, dass da eine Spule bei dem Buck-Converter dabei
ist...
Normalerweise ist da auch noch mindestens ein Kondensator, der ebenfalls
zur Glättung des Stroms am Eingang beiträgt.
Hallo
da erlaube ich mir doch mal direkt eine Anschlussfrage ;-)
Ist jetzt eine Spannungsquelle (zb. anderes Schaltnetzteil, kleiner
Akku...) welche, beim Beispiel des TO, max.250mA liefern kann
ausreichend?
Und ist ein sauber aufgebauter Buck Wandler (als komplette Schaltung)so
ausgelegt das die Eingangskondensatoren immer dafür sorgen das auch im
schlechtesten Fall der kurzzeitig benötigte Strom des eigentlichen Buck
Wandler (der IC) geliefert werden kann?
Bei solch kleinen Strömen hat man ja oft genug Reserven bei der
Speisespannungsquelle, es wäre aber ziemlich dumm wenn bei Strömen
jenseits der 10A Ausgangsstrom die Speisequelle auch diese Ströme
liefern müsste, selbst wenn es nur Impulse sind.
Bastler
Shuzz schrieb:> Im Mittel wird nun also am Eingang ein Strom von 250mA in den Regler> fließen, am Ausgang 1A.> Wie sieht es aber mit dem Maximalstrom am Eingang aus?> Nach meinem Verständnis müsste der ja ebenfalls 1A betragen, aber eben> nur rund 1/4 der Zeit fließen, korrekt?
Fast korrekt. Der Maximalstrom am Eingang ist sogar größer als 1A. Beim
Buck ist der mittlere Strom durch die Spule gleich dem Laststrom. In
der Einschaltphase steigt der Strom von einem Wert unterhalb des
Mittelwerts auf einen Wert oberhalb an, in der Abschaltphase fällt der
Strom entsprechend wieder ab; man kriegt einen sägezahnförmigen Verlauf.
Der Hinweis auf Schmidt-Walter kam ja schon. Da kann man sich die
Diagramme mit den idealen Strom- und Spannungsverläufen ansehen.
THOR schrieb:> Axel S. schrieb:>> man kriegt einen sägezahnförmigen Verlauf.>> Dreieck, Sägezahn ist Sperrwandler auf der Primärseite.
Sägezahn. Ein Dreieck ist ein symmetrischer Sägezahn. Symmetrisch ist
der Verlauf aber nur dann, wenn Einschaltzeit = Ausschaltzeit respektive
Tastverhältnis = 0.5 respektive Eingangsspannung = 2 * Ausgangsspannung.
Axel S. schrieb:> THOR schrieb:>> Axel S. schrieb:>>> man kriegt einen sägezahnförmigen Verlauf.>>>> Dreieck, Sägezahn ist Sperrwandler auf der Primärseite.>> Sägezahn. Ein Dreieck ist ein symmetrischer Sägezahn. Symmetrisch ist> der Verlauf aber nur dann, wenn Einschaltzeit = Ausschaltzeit respektive> Tastverhältnis = 0.5 respektive Eingangsspannung = 2 * Ausgangsspannung.
Das nennt sich dann gleichschenkliges Dreieck. Es gibt auch andere
Dreiecke.
Der Sägezahn sieht so aus: https://de.wikipedia.org/wiki/Kippschwingung
Der käme beim Buck nur vor, wenn in der Einschaltphase aus ungeklärten
Gründen ein Strom fließt während die Ausgangssspannung deutlich höher
als die Eingangsspannung ist.
[Sägezahn vs. Dreieck]
Da haben wir wohl nur unterschiedliche Ansichten. Für mich ist eine
Dreieckschwingung eine symmetrische Schwingung - Anstieg und Abfall sind
linear und dauern gleich lang. Das sieht übrigens auch Wikipedia so:
https://de.wikipedia.org/wiki/Dreiecksfunktion#Dreieckschwingung
Sobald die Schwingung asymmetrisch wird, nenne ich sie Sägezahn. Der
Fall, daß eine Flanke unendlich steil ist (in der Realität nicht zu
finden) ist dann nur ein Grenzfall.
Aber für den TE sollte klar geworden sein, was gemeint ist. Der
Eingangsstrom des Buckwandlers ist nicht nur gepulst, sondern auch
während der Impulse nicht konstant. Falls der Wandler in den lückenden
Betrieb übergeht, kann der Spitzenstrom mehr als das Doppelte des
Ausgangsstroms erreichen. Auch das kann man sich bei Schmitd-Walter
ansehen: einfach einen Buck berechnen lassen und dann manuell die
vorgeschlagene Induktivität um Faktor 10 kleiner machen.
Bastler schrieb:> Bei solch kleinen Strömen hat man ja oft genug Reserven bei der> Speisespannungsquelle, es wäre aber ziemlich dumm wenn bei Strömen> jenseits der 10A Ausgangsstrom die Speisequelle auch diese Ströme> liefern müsste, selbst wenn es nur Impulse sind.
Bei sowas nicht nur den Betrieb (kontinuierlich und lückend) bedenken,
sondern auch den Einschaltmoment. Du wirst bei größeren Strömen dickere
Kapazitäten am Eingang und Ausgang haben. Die müssen im Einschaltmoment
geladen werden. Ohne Strombegrenzung fließen da kurzfristig deutlich
höhere Ströme als im Betrieb.
Danke für eure Antworten!
Axel S. schrieb:> Fast korrekt. Der Maximalstrom am Eingang ist sogar größer als 1A.
Ja, ok, natürlich. Um mein eigentliches, gedankliches Problem zu klären
hatte ich dieses Detail auch vereinfacht, das aber nicht erwähnt.
Ist aber vollkommen klar, dass das so sein muss.
Bastler schrieb:> Ist jetzt eine Spannungsquelle (zb. anderes Schaltnetzteil, kleiner> Akku...) welche, beim Beispiel des TO, max.250mA liefern kann> ausreichend?> Und ist ein sauber aufgebauter Buck Wandler (als komplette Schaltung)so> ausgelegt das die Eingangskondensatoren immer dafür sorgen das auch im> schlechtesten Fall der kurzzeitig benötigte Strom des eigentlichen Buck> Wandler (der IC) geliefert werden kann?
Danke für diese Frage, die hätte ich als nächstes noch stellen wollen...
;)
Wie würde man sowas denn auslegen?
Einfach "nur" dicke Kondensatoren an den Eingang, ggf. mit ner Drossel
davor?
Beste Grüße,
Shuzz
Shuzz schrieb:> Im Mittel wird nun also am Eingang ein Strom von 250mA in den Regler> fließen, am Ausgang 1A.> Wie sieht es aber mit dem Maximalstrom am Eingang aus?
Wenn der Schaltregler richtig ausgelegt ist, dann sind diese
Spitzenströme lokal gepuffert und die Quelle sieht nur einen konstanten
Mittelwert.
> Links zu weiterführender Literatur dankbar.
Mach dir mal die Stromkreise im Schaltregler bewusst. Dann wird dir
klar, worauf es ankommt:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler
