Hi, ich habe eine Verständnisfrage zu Step Down Konvertern bzw. generell zu Schaltreglern. Haben diese Bauteile eigentlich immer einen schlechteren Wirkungsgrad, wenn man zuwenig Strom aus diesen bezieht? Ich habe ein Diagramm von einem TPS54308 gesehen, wo das der Fall ist. MfG
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Hans schrieb: > ich habe eine Verständnisfrage zu Step Down Konvertern bzw. generell zu > Schaltreglern. Haben diese Bauteile eigentlich immer einen schlechteren > Wirkungsgrad, wenn man zuwenig Strom aus diesen bezieht? Ja, das liegt am Eigenverbrauch des Reglers.
Hans schrieb: > Haben diese Bauteile eigentlich immer einen schlechteren Wirkungsgrad, > wenn man zuwenig Strom aus diesen bezieht? Wenn du keinen Strom rausnimmst, dann ist der Wirkungsgrad am schlechtesten, denn der Regler nimmt für den Eigenbetrieb Strom auf, gibt aber keinen ab.
Hans schrieb: > Haben diese Bauteile eigentlich immer einen schlechteren > Wirkungsgrad, wenn man zuwenig Strom aus diesen bezieht? Ja. Wie auch sonst, bei Eigenstromverbrauch + Laststrom.
Hans schrieb: > ich habe eine Verständnisfrage zu Step Down Konvertern bzw. generell zu > Schaltreglern. Haben diese Bauteile eigentlich immer einen schlechteren > Wirkungsgrad, wenn man zuwenig Strom aus diesen bezieht? Ja, und das gilt nicht nur für Schaltregler, sondern auch für andere Regler und auch für viele elektronische Schaltungen. Besonders schlecht ist der Wirkungsgrad von Rechnern. Das biss- chen Licht und Schall, was dort rauskommt, dürfte weit unter 1% des Stromverbrauchs liegen.
> ich habe eine Verständnisfrage zu Step Down Konvertern bzw. generell zu > Schaltreglern. Haben diese Bauteile eigentlich immer einen schlechteren > Wirkungsgrad, wenn man zuwenig Strom aus diesen bezieht? Jain, grundsaetzlich schon. Einfach wegen dem internen Verbrauch des Reglers selber. Allerdings kennen die manche hier kaum mehr als ollen Tuedelkram von 1990. Schaut euch mal den hier an: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps62840.pdf Iq=60nA Da kommt man dann in Bereich wo der Verbrauch piepegal ist und man den Regler einfach nie mehr ausschaltet. Olaf
Vielen Dank für die Antworten. Ok, dann muss ich wohl damit leben. Ich wollte aus 24V 3,3V für meine Hauptschaltung erzeugen. Ich benutze noch einen Lüfter, der mit 12V versorgt werden will. Ich könnte ja zunächst aus den 24V die 12V umwandeln und dann den 12V Ausgang des ersten Schaltreglers auf den Eingang des zweiten Schaltreglers führen. Dann hätte ich eine 12V zu 3,3V Wandlung. MfG
Harald W. schrieb: > Besonders schlecht ist der Wirkungsgrad von Rechnern. Das biss- > chen Licht und Schall, was dort rauskommt, dürfte weit unter > 1% des Stromverbrauchs liegen. Nun ja - Du unterschlägst, dass man dafür aber auch das Arbeitszimmer weniger zu heizen braucht. Bezieht man das mit ein, verbessert sich der Wirkungsgrad eines Rechners immens. Allerdings ist Heizen per Strom dennoch nicht gerade günstiger als heizen mit Gas. Daher überlege ich schon seit einer ganzen Weile, wie man es wohl hinbekommen könnte die Abwärme des Rechners mittels Gas zu erzeugen...
Thomas M. (langhaartrockner) schrieb: > Allerdings ist Heizen per Strom dennoch nicht gerade günstiger als > heizen mit Gas. Daher überlege ich schon seit einer ganzen Weile, wie > man es wohl hinbekommen könnte die Abwärme des Rechners mittels Gas zu > erzeugen... Wahrscheinlich wäre es sinnvoller, wenn Du das trocknen Deiner langen Haare mit Gas machen würdest. :-)
@Hans, Bilde die Markov-Ketten der Wirkungsgrade bezogen auf den LeistungsVerbrauch derr Wandelunsketten und entscheide dann.
Hans schrieb: > Ich benutze noch > einen Lüfter, der mit 12V versorgt werden will. Es gibt auch reichlich 24V-Lüfter zu kaufen. Für Netzbetrieb interessiert nur der Wirkungsgrad bei Vollast, denn der bestimmt die Auslegung des Netzteils und der Kühlung. Man sollte beim Regler auch immer den Constant Current Mode (CCM) dem lückenden Betrieb (DCM) vorziehen (weniger Störungen, weniger Ripple).
Einfach "jein": Dein Graph zeigt den typischen Verlauf für ein System mit fester Frequenz im PWM-Modus und einem entsprechenden Regelkreis für die PWM. Das zieht idR 1-2mA. Für niedrigste Leistungen gibt es den PFM-Modus: Die Ausgangsspannung hat eine Hysterese. Bei Unterschreiten schaltet der Leistungsschalter durch und bleibt solange geschlossen, bis eine gewisse Zeit (z.B. 1us) oder ein maximaler Strom überschritten ist. Dann schaltet das System aus, bis der Stromfluß durch die Drossel wieder auf 0 gesunken ist. Ein- und Ausschalten laufen solange, bis der obere Schwellwert der Ausgangsspannung wieder erreicht ist. Vorteil: Nur Komparatoren, keine linearen Regelemente, daher sehr einfach im Aufbau und mit wenig Stromverbrauch. Nachteil: Keine feste Taktfrequenz und durch das Burst-Verhalten und die idR relativ hohen Ströme dabei sind die Teile in der Umgebung von Analogkomponenten bzw. EMV-seitig evtl. problematisch.
Olaf schrieb: > ... kennen die manche hier kaum mehr als ollen > Tuedelkram von 1990. > > Schaut euch mal den hier an: > Iq=60nA Für eine Wirkungsgradbetrachtung ist das vollkommen egal. Solange du keinen Regler mit einem Eigenleistungsbedarf von exakt 0 zeigen kannst, wird der Wirkungsgrad für kleine Lastströme immer fallen. Und im Leerlauf wird der Wirkungsgrad 0% sein. Hans schrieb: > Vielen Dank für die Antworten. Ok, dann muss ich wohl damit leben. > Ich wollte aus 24V 3,3V für meine Hauptschaltung erzeugen. Ich benutze > noch einen Lüfter, der mit 12V versorgt werden will. Ich sehe den Zusammenhang nicht. Bei einer Schaltung mit Lüfter und 24V Spannungsversorgung ist es unwahrscheinlich, daß dich der Wirkungsgrad der Schaltregler beißen wird. Wobei ein 24V Lüfter auf jeden Fall die bessere Wahl ist gegenüber einem 12V Lüfter + Stepdown. > Ich könnte ja zunächst aus den 24V die 12V umwandeln und dann den 12V > Ausgang des ersten Schaltreglers auf den Eingang des zweiten > Schaltreglers führen. Dann hätte ich eine 12V zu 3,3V Wandlung. Damit wird nichts besser. Rechne es einfach mal durch. Nimm an, du hättest Schaltregler mit 95% Wirkungsgrad.
Axel S. schrieb: > Damit wird nichts besser. Naja, ein großer Faktor (oder nur eine große Differenz?) zwischen Aus- und Eingangsspannung führt i.A. zu einem schlechteren Wirkungsgrad. Ich glaube aber nicht, dass eine zweistufige Schaltung das kompensiert - abgesehen vom Aufwand und den Kosten.
> Für eine Wirkungsgradbetrachtung ist das vollkommen egal. Solange du > keinen Regler mit einem Eigenleistungsbedarf von exakt 0 zeigen kannst, > wird der Wirkungsgrad für kleine Lastströme immer fallen. Und im > Leerlauf wird der Wirkungsgrad 0% sein. Klar, aber bei 60nA musst du dich schon fragen ob du deine Platine auch ordentlich geputzt hast damit es nicht ploetzlich mehr wird. .-) Interessant ist auch bei dem Regler von TI wie sie das Problem mit der Einstellung der Sollspannung geloest haben. Olaf
Um bei Olafs Posts mal "zwischen den Zeilen zu lesen": Einzig im Shutdown/Disable sind es allein die Reglerverluste ... ;) "Unvermeidliche Reglerverluste" = genaugenommen ungenau, da noch dicke Anteile von Schalt- (und z.B. bei Forced Continuous nennenswerte von Leit-) Verlusten dazukommen. Man muß "Idling" oder "Leerlauf" oder was schon näher beschreiben. Hans schrieb: > Haben diese Bauteile eigentlich immer einen schlechteren > Wirkungsgrad, wenn man zuwenig Strom aus diesen bezieht? Du meinst schlicht Teillast ...aber hast recht mit Deiner Vermutung. Wirklich deutliche Überdimensionierung (Konverter für deutlich höhere Leistung statt welchen, die eben einfach "reichen") führt schnell zu miesem Wirkungsgrad - einzig ein_wenig ÜD kann (!) anders wirken. Kann (!), weil jeder Konverter seine ganz eigene Kurve hat. Einfach gesagt (und nicht (immer) völlig treffend): Man optimiert den Konverter meist auf den Punkt, an dem er die meiste Zeit arbeiten muß. Jedenfalls gibt es hier einen Punkt des maximalen Wirkungsgrades, der i. A. zw. 50% und 85% Vollast zu liegen kommt, selten woanders. Heißt, daß nur_leichte Überdimensionierung oftmals den Wirkungsgrad etwas steigern könnte, besonders bei "(fast) ständig Dauer-Voll-Last". Und das könnte sogar die Konverter-Lebensdauer ein wenig steigern... Bei den billigen China-Modulen sollte man aber alle Angaben vergessen, stattdessen genaue Schaltung, den verw. Chip und die restlichen Teile checken, so kann man ermitteln, was die maximal könnten - oder aber man dimensioniert ein gutes Stück stärker über, als man das bei guten hochqualitativen Switchern (ohne Not, oder z.B. "habe ich gerade da") jemals in Betracht zöge. Aber bitte nicht 10fach, oder solchen Unfug.
forelle bleu schrieb: > Einzig im Shutdown/Disable sind es allein die Reglerverluste ... ;) ...die dann aber immerhin weniger betragen, als wenn der Controller z.B. fleißig PWM erzeugt. 60nA sind jedoch außergewöhnlich niedrig. Was genau solche Controller in welchem Betriebszustand verbrauchen, steht allerdings in den Datenblättern - wie Olaf schon ausführte.
Ist wie bei einem Motor in Leerlauf oder bei geringer Belastung. Es muss die Reibung überwunden werden, damit sich der Motor überhaupt dreht ( entspricht der Leerlaufspannung des Wandlers). Erst wenn das Drehmoment der Belastungen wesentlich größer als die Reibung ist, steigt der Wirkungsgrad.
forelle bleu schrieb: > ... gibt es hier einen Punkt des maximalen Wirkungsgrades, der > i. A. zw. 50% und 85% Vollast zu liegen kommt, selten woanders. Sorry, gilt weniger für einstufige Synchronwandler (2 Mosfets). Wie das Bild oben deutlich zeigt, liegt hierbei das Maximum eher zwischen 15% und 35%. forelle bleu schrieb: > Aber bitte nicht 10fach, oder solchen Unfug. Das gilt auch hier. Unter 10% Last fällt die Kurve plötzlich recht steil ab. 10% sind gewissermaßen Schmerzgrenze für Dauerbetrieb bei Teillast, obwohl GaN/SiC den Wert etwas nach unten drücken können(#). Freilich gilt das für den gesamten Konverter - mit dem Chip könnte man aber auch einen effizienten Konverter für 1/10 der Leistung aufbauen, nur paßt bei deutlich geringerer Leistung der integrierte Überstromschutz immer weniger zur Last. (Allerdings kann das sowohl richtig problematisch als auch völlig egal sein - je nach Last.) Da kann - bei integrierten/monolithischen Konverter verblieben - weitaus klüger sein, auch wirklich einen für P_out/10 zu nehmen. Reine Controller sind da flexibler - freie Schalterauswahl, frei festlegbare Überstromschutz-Schwelle, etc. pp. Also Überdimensionierung hat schon wirklich ihre Tücken - ich mache das wirklich nur, wenn der zu starke Wandler rumliegt ... (#: Bei so einigen Konverter-Auslegungen ist nicht einmal < 20% empfehlenswert. Vor allem bei Diodengleichrichtung nach Trafo kann so eine scharfe "Ecke" links oben gar nicht so recht entstehen. Allein bei Mosfets sind die Teillast-Leitverluste gering - liegt eben an der ohmschen Charakteristik des leitenden Kanals. Früher, zu Zeiten der Leistungs-Schalt-BJTs, war das auch bei einstufigen Wandlern wie Buck ganz anders, Wirkungsgrad niedriger und früher abfallend. Auch IGBTs arbeiten effizienter zw. 50% und 85% Last. :-) Einstufige synchrone Wandler sind schon etwas anderes. Ähnliche Kurvenform (oder allg. Effizienz) gibt es isoliert nur als DAB mit (oder wenigstens Vollbrücken-LLC mit Light-Load-) Phasenversatz ((T)PSM). Viel Aufwand, verglichen mit der Beispiel-Halbbrücke. https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichrichter#Synchrongleichrichter Also vergiß hierfür "50%-80%" - da war ich unaufmerksam, sorry.) vg, gn8
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