Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Dimensionierung Induktivität Step-Up-Spannungsregler?


von Tilo (Gast)


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Hallo allerseits,

ich grüble gerade über der Dimensionierung für eine Induktivität in 
einem Step-Up-Spannungsregler.

U(in) = 2,9 bis 4,2 Volt (Lipo)
U(out) = 5,1 Volt
Ausgangsstrom: 1-2 A

Der verwendete IC ist der SDB628
Datenblatt: https://www.uugear.com/doc/datasheet/SDB628.pdf

Das Datenblatt schlägt 4,7 uH bis 22 uH vor. Macht es Sinn, den größten 
wert zu nehmen? Wovon ist das abhängig?

Würde gerne eine solche SMD-Spule verwenden, im Datenblatt gibt es eine 
gro0e Auswahl an Parameterkonstellationen: 
https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/Chilisin-Elec-LVS303012-220M-N_C280520.pdf

Nur bin ich mir nicht sicher, auf was ich achten muß.
Sollte ich den größten vorgeschlagenen Induktivitätswert nehmen, 22 uH?
Wie hoch darf der Drahtwiderstand der Spule maximal sein?
Wie hoch muß der Sättigungsstrom sein, wenn ich 1-2 A am Ausgang nutzen 
will?
Ist SMD geeignet oder ist eine etwas größer dimensionierte Spule besser?

Danke für eure Hilfe!

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


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Tilo schrieb:
> ich grüble gerade über der Dimensionierung für eine Induktivität in
> einem Step-Up-Spannungsregler.
>
> U(in) = 2,9 bis 4,2 Volt (Lipo)
> U(out) = 5,1 Volt
> Ausgangsstrom: 1-2 A
> Der verwendete IC ist der SDB628

Du kennst http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/aww_smps.html? 
Einfach mal deine Werte eingeben. Die Webseite kann dir nicht nur Werte 
vorschlagen, sondern du kannst auch selber andere Werte eingeben und dir 
anschauen, was sich dabei ändert.

> Das Datenblatt schlägt 4,7 uH bis 22 uH vor. Macht es Sinn, den größten
> wert zu nehmen? Wovon ist das abhängig?

Das ist eine Bemessungsfrage. je kleiner die Drossel, desto höher der 
Stromripple. Den muß dann der Ausgangskondensator rausbügeln. Bzw. was 
er nicht schafft, bleibt als Spannungsripple am Ausgang sichtbar. Zu 
groß darfst du die Drossel aber auch nicht machen, sonst kommt der 
Regler mit dem Regeln nicht nach (besonders kritisch nach einem 
Lastabwurf).

Gefühlt würde ich bei diesen Werten bei 4.7µH oder sogar noch kleiner 
landen.

> Wie hoch darf der Drahtwiderstand der Spule maximal sein?

Eine Frage des angestrebten Wirkungsgrads. Je kleiner, desto besser. 
Eine kleinere Induktivität kann bei gleicher Bauform mehr Strom und hat 
geringeren DC-Widerstand.

> Wie hoch muß der Sättigungsstrom sein, wenn ich 1-2 A am Ausgang nutzen
> will?

2A plus gewählter Ripplestrom. Eine gängige Dimensionierung wäre 
Ripplestrom = 40% vom Ausgangsstrom. Im Zweifel nimm eine Spule mit 
deutlich höherem Sättigungsstrom. Ist gut für den Wirkungsgrad.

> Ist SMD geeignet

Wenn sie den Strom kann, ist die Bauform der Spule egal. Bei 1.2MHz 
Schaltfrequenz ist das Layout kritisch. SMD ist im Zweifel geeigneter, 
um kurze Wege zu erreichen.

von Krischan (Gast)


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Axel S. schrieb:
> Gefühlt würde ich bei diesen Werten bei 4.7µH oder sogar noch kleiner
> landen.

Danke für die ausführliche Antwort, das online Tool kannte ich noch 
nicht.

Intuitiv hätte ich die 22 uH genommen, aber scheinbar ist der kleinste 
wert 4,7 uH sogar besser, was ich noch nicht so ganz verstehe.

von Krischan (Gast)


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Ok, danke nochmal, ich denke jetzt habe ich es begriffen.

Jetzt stehe ich aber direkt vor der nächsten Frage , wie dimensionieren 
ich  den Ausgangskondensator als SMD Keramikkondensator?

Formeln dafür habe ich zwar gefunden, aber die gelten alle nur für 
Elektrolytkondensatoren und nur bis 100 kHz Schaltfrequenz.

von Jürgen W. (Firma: MED-EL GmbH) (wissenwasserj)


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Der praktische LiPo-Spannungsbereich liegt eher zwischen 3,6 und 4,1V - 
unter 3,5V sind <10% Restladung.

Als Dimensionierungstool gibt's "Red Expert" von Würth - es sollten 
schon 1200nH ausreichen.

von Krischan (Gast)


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Jürgen W. schrieb:
> Der praktische LiPo-Spannungsbereich liegt eher zwischen 3,6 und 4,1V -

Danke für den Tip, bei RedExpert muss man sich leider ein loggen...

Ich habe mit Hilfe einer Application note von TI nun berechnet, dass ich 
1,5 uH für die Drossel brauche und entsprechend 1 uF für den 
Ausgangskondensator.

Ich habe nur Grad dutzendweise 10 uF SMD Keramikkondensatoren 
rumfliegen, kann ich die nehmen, obwohl Faktor 10 zu hoch? Wäre auch 
etwas weniger fummlig zu löten...


Den Eingangskondensator des boosters würde ich dann auch mit 10 uF 
veranschlagen. Wäre das Ok?

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