Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Step-Up-Wandler 3V to 4V


von Lars (Gast)


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Hi liebe Kommunity,

Ich will im Rahmen eines kleinen Projektes auf einem Auto ein paar LEDs 
platzieren und diese sollen sogar vernünftig leuchten :)

Als Spannungsquelle steht eine 3V Zelle zur Verfügung mit einer 
Kapazität von 230mAh.
Bauraum bedingt kann auch nur eine eingebaut werden.

Daran sollen 4 LEDs parallel geschaltet werden. Derzeit sind sie noch 
rot aber ein Polizeiauto fährt nunmal mit blauen LEDs.
Da liegt auch die Herausforderung.
Die zu verwendenden LEDs sollen folgende sein:
Eckdaten: 4V, 20mA, 4Stück parallel mit beliebigen Vorwiderstand.

https://www.reichelt.de/SMD-LEDs-Standard/SMD-LED-0805-BL/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=31438&GROUPID=3035&artnr=SMD-LED+0805+BL&SEARCH=led%2Bsmd

Mein Lösungsansatz ist ein Step-up Wandler
(Reichert MCP 16252T-I/Ch)

Dieser würde bei Vin = 3,3V ein Vout = 5V besitzen. Problematisch ist 
nur, dass die Ausgangsspannung dann nur 5mA beträgt und nicht die 
benötigten 20 mA, bzw. bei der Parallelschaltung 80 mA.

Kennt jemand einen besseren Lösungsansatz oder kann mir diesbezüglich 
weiterhelfen?

ps.: der Bauraum ist auf einem "Spielzeugauto" beschränkt :)

Vielen Dank

von Der Andere (Gast)


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Lars schrieb:
> Dieser würde bei Vin = 3,3V ein Vout = 5V besitzen. Problematisch ist
> nur, dass die Ausgangsspannung dann nur 5mA beträgt und nicht die
> benötigten 20 mA, bzw. bei der Parallelschaltung 80 mA.

Eine Spannung wird in Volt gemessen.
Moderne Leds sind so hell, daß du bei 20 mA pro Led schon blind wirst. 
Betreibe die Leds erst mal mit 3-5mA und schaue ob das reicht.
Mein Vorschlag: Gerade wegen Bauraum, nimm zwei Zellen in Reihe = 6V 
statt einem Step Up und einfach Vorwiderstände, je einen pro Led.

von Patrick C. (pcrom)


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Wieso AusgangsSTROM nur 5mA ? datasheet gibt doch Iout=225mA an oder 
sehe ich das falsch ?

Wie grosz ist der raum der du benoetigst ?

Ein fast gleichwertiger chip ist der NCP1402, der wird verkauf mit 
kleine Platine sowie bei :
http://www.ebay.de/itm/Pololu-5V-Step-Up-Spannungsregler-NCP1402-798-/272202547080?hash=item3f60893f88:g:fbAAAOSwal5YElqj

von THOR (Gast)


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Lars schrieb:
> Kennt jemand einen besseren Lösungsansatz oder kann mir diesbezüglich
> weiterhelfen?

Wenn du ne Primärzelle verwendest könnte ein Joule Thief ganz gut 
passen.

von THOR (Gast)


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Lars schrieb:
> Als Spannungsquelle steht eine 3V Zelle zur Verfügung mit einer
> Kapazität von 230mAh.
> Bauraum bedingt kann auch nur eine eingebaut werden.

Wenn das ne CR2032 (oder so) ist, dann würde ich die gut 100mA die da 
rauskommen sollen mal ganz schnell vergessen.

von Lars (Gast)


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Oh Sorry,
ja das sollte Strom heißen und nicht Spannung, danke für den Hinweis.

Der Andere schrieb:
> Moderne Leds sind so hell, daß du bei 20 mA pro Led schon blind wirst.
> Betreibe die Leds erst mal mit 3-5mA und schaue ob das reicht.

Schon ausprobiert. reicht leider nicht aus bei folgender LED
https://www.reichelt.de/SMD-LEDs-Standard/SMD-LED-0805-BL/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=31438&GROUPID=3035&artnr=SMD-LED+0805+BL&SEARCH=led%2Bsmd

> Mein Vorschlag: Gerade wegen Bauraum, nimm zwei Zellen in Reihe = 6V
> statt einem Step Up und einfach Vorwiderstände, je einen pro Led.

Dafür ist leider kein Platz :)

THOR schrieb:
> Wenn das ne CR2032 (oder so) ist, dann würde ich die gut 100mA die da
> rauskommen sollen mal ganz schnell vergessen.

Genau so eine wird derzeit schon bei der vereinfachten Schaltung 
verwendet und funktioniert einwandfrei. (4 Rote LEDs parallel + 
Vorwiderstände)

von Der Andere (Gast)


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Lars schrieb:
> Dafür ist leider kein Platz :)

Aber du traust dir zu einen Step up zu bauen, der kleiner als eine 
CR2032 ist?
Wenn du das kannst, dann würde ich annehmen daß du nicht fragen müsstest 
wie das geht.

Zumal die Zelle dann noch mehr Strom liefern muss, das wird nix.
Aber gut, das ist deine Entscheidung :-)

von Lars (Gast)


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Patrick C. schrieb:
> Wieso AusgangsSTROM nur 5mA ? datasheet gibt doch Iout=225mA an
> oder
> sehe ich das falsch ?

Das ist das große wunder. einerseits steht das oben so und andererseits 
steht unter Punkt 6 des Datenblattes bei Verwendung einer Lithiumzelle 
(Seite 18), dass da nur 5mA raus kommen…
(Ich muss auch gestehen, dass ich kein Schlatungstechniker bin :)
Wenn ich Falsch liege und die verwenden kann dann bitte einfach sagen :)
Grüße

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Das könnte ein Sperrwandler mit einem Transistor erledigen. Limitierend 
ist die geforderte Baugröße, da der Polizeiwagen nicht ohne die 
benötigte Ausstattung unterwegs sein soll.

Mit freundlichem Gruß

von THOR (Gast)


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Lars schrieb:
> bei Verwendung einer Lithiumzelle
> (Seite 18), dass da nur 5mA raus kommen…

Ja, weil erwähnte CR2032 halt nen hohen Innenwiderstand haben.

von Patrick C. (pcrom)


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In diesem fall, einfach ausprobieren - CR2032 direct auf LED 
aschliessen. Keine garantee, aber wird in deinem fall wahrscheinlich so 
funktionieren.

Viele leute machen das so wie :

https://www.youtube.com/watch?v=7IoyYj6BJlc
http://www.evilmadscientist.com/2009/some-thoughts-on-throwies/

Elektronisch gesehen keine nette loesung aber es wird funktionieren.

von Lars (Gast)


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THOR schrieb:

> Ja, weil erwähnte CR2032 halt nen hohen Innenwiderstand haben.

Genau da liegt auch mein Problem, wie bekomm ich jetzt aus den 5mA einen 
Strom von 80 mA ? (ist das überhaupt möglich?)

Mit der Idee des Sperrwandlers muss ich mich erst noch beschäftigen…
Grüße und besten Dank!

von Lars (Gast)


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Patrick C. schrieb:
> In diesem fall, einfach ausprobieren - CR2032 direct auf LED
> aschliessen. Keine garantee, aber wird in deinem fall wahrscheinlich so
> funktionieren.


Guter Vorschlag und wurde auch schon ausprobiert. Außer ein kleines 
Glimmen einer LED war da nicht viel, daher brauch ich die Spannung und 
den Strom. :)

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Lars schrieb:
> Ich will im Rahmen eines kleinen Projektes auf einem Auto ein paar LEDs
> platzieren und diese sollen sogar vernünftig leuchten :)
>
> Als Spannungsquelle steht eine 3V Zelle zur Verfügung mit einer
> Kapazität von 230mAh.

Also wohl eine CR2032. Die hat weder viel Kapazität noch kann sie viel 
Strom liefern.

> Daran sollen 4 LEDs parallel geschaltet werden. Derzeit sind sie noch
> rot aber ein Polizeiauto fährt nunmal mit blauen LEDs.
> Die zu verwendenden LEDs sollen folgende sein:
> Eckdaten: 4V, 20mA, 4Stück parallel mit beliebigen Vorwiderstand.

Die 20mA sind der Maximalstrom den die LED verkraften. Leuchten werden 
sie auch mit viel weniger Strom schon. Da das Auto anscheinend klein 
ist, werden es wohl hoffentlich SMD-LED sein - die sind mit nochmal 
weniger Strom schon gut erkennbar. Rechne mal lieber mit 1-2mA.

> Mein Lösungsansatz ist ein Step-up Wandler
> (Reichert MCP 16252T-I/Ch)
> Dieser würde bei Vin = 3,3V ein Vout = 5V besitzen.

Nicht besonders clever. Die LED brauchen selber nur gut 3V. Von den 
teuer erzeugten 5V knappst du jetzt 2V mit den Vorwiderständen weg. Nimm 
lieber einen Stepup, der direkt für LED gemacht ist und schalte deine 4 
LED in Reihe.

Nebenan im Beitrag "Re: StepUp Regler mit wenig Aussenbeschaltung" wurde 
der AP3019 genannt. So etwas gibt es auch von anderen Herstellern. Über 
den Dimm/PWM-Eingang des Wandlers kannst du die LED auch gleich 
"blitzen" lassen. Ähnliche Baustene gibt es auch von anderen Herstellern 
(Linear, Maxim, TI, etc.)

Wenn wir mit 3V pro LED und 2mA rechnen, dann sind das 4*3V*2mA = 24mW. 
Bei 3V Batteriespannung und angenommenen 80% Wirkungsgrad zieht die 
Schaltung schon 10mA aus deiner Batterie. Mehr solltest du einer CR2032 
auch nicht zumuten.

PS: ich sehe gerade, du hast ja das LED-Datenblatt verlinkt. Besonders 
hell sind die nicht mit 100mcd/20mA. Such dir die hellsten LED, die du 
kriegen kannst. Beachte dabei, daß die mcd Angaben nicht immer für den 
gleichen Strom sind. Du mußt mcd/mA vergleichen.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Wie oben schon erwähnt, gibts die Schaltung in jeder Solarlampe für 1 
Euro bei Woolworth auf dem Krabbeltisch. Nennt sich Joulethief.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Lars schrieb:
> Genau da liegt auch mein Problem, wie bekomm ich jetzt aus den 5mA einen
> Strom von 80 mA ?
Nur wenn du mit der Spannung mindestens um den selben Faktor 
runtergehst.

> (ist das überhaupt möglich?)
Deine Spannungsquelle ist ungeeignet für diese 20mA-LEDs.
Du könntest aber ienfach welche nehmen, die schon bei 1mA so hell 
leuchten, wie du es brauchst. Aber trotzdem wird deine Batterie ziemlich 
schnell leer sein...

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Matthias S. schrieb:
> Wie oben schon erwähnt, gibts die Schaltung in jeder Solarlampe für 1
> Euro bei Woolworth auf dem Krabbeltisch. Nennt sich Joulethief.

Wenn die Spannungsquelle lediglich eine CR2032 ist, dann ist ist ein 
"Joulethief" mit seinem unterirdischen Wirkungsgrad sicher keine gute 
Idee. Mal ganz davon abgesehen, daß es passende Wandler für wenig Geld 
und in kleiner Bauform gibt.

von Joachim B. (jar)


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Axel S. schrieb:
> Nicht besonders clever. Die LED brauchen selber nur gut 3V. Von den
> teuer erzeugten 5V knappst du jetzt 2V mit den Vorwiderständen weg. Nimm
> lieber einen Stepup, der direkt für LED gemacht ist und schalte deine 4
> LED in Reihe.

led Treiber ist sehr klein und reicht alle Male für 4 LEDs in Reihe

LT1932
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1932f.pdf

damit habe ich schon für ein EA DOG die ganze Hintergrund Beleuchtung 
gemacht und du kannst den Strom programmieren mit einem R (Rset)

aber das Teil ist wirklich klein, geht optimal auf einer SMD Prototyp 
Platine oder du nimmst Lochraster und halbierst die Augen mit dem 
Cutter.

von Lars Müller (Gast)


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Ich bedanke mich vielmals für die sehr hilfreichen Vorschläge.
Ich glaube ich werden diesen benannten Stepup in die Tonne werfen und 
versuchen wie ihr es genannt habt eine Besseren für LEDs zu finden und 
vielleicht blaue LEDs mit weniger Strom :)

Zusammengefasst:
1. vielen Dank
2. wie ich sehe wird es ein arbeitsreiches Wochenende
3. sollte ich nicht weiterkommen melde ich mich bei euch!

Grüße

von Route_66 H. (route_66)


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Von PREMA PR4401 oder PR4402

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