Hallo, ich habe bisher nur wenig bis keine Erfahrung mit Schaltreglern
und würde gerne 2,5 V in 5 V wandeln.
Tendenziell würde ich damit versuchen, einen Raspberry Pi Zero mittels
Supercap kurzzeitig zu betreiben. Aber erst mal würde mich
interessieren, ob die Spannungsversorgung mit einem
Lochrasterplatinenaufbau machbar ist.
Ich habe eine Schaltung mit LM78S40 gelötet, die bei 2,9 V
Betriebsspannung einigermaßen stabil bis ca. 200 mA arbeitet. Bei 2,5 V
Betriebsspannung bricht die Ausgangsspannung aber schon bei deutlich
geringerer Last ein.
Ich hätte folgende Fragen:
1) Hat jemand Ideen, wie man die Strombelastbarkeit verbessern könnte?
(Wären 300 mA zu ambitioniert?)
2) Macht es prinzipiell Sinn, 2 dieser Schaltungen parallel zu schalten,
um mehr Strom liefern zu können?
Bei Versorgung mit Labornetzteil habe ich mit einem Handmultimeter
folgende Ausgangsspannungen gemessen:
2,9V Betriebsspannung:
Eric schrieb:> Ich würde gerne 2,5 V in 5 V wandeln.> Ich habe eine Schaltung mit LM78S40 gelötet, die bei 2,9 V> Betriebsspannung einigermaßen stabil bis ca. 200 mA arbeitet. Bei 2,5 V> Betriebsspannung bricht die Ausgangsspannung aber schon bei deutlich> geringerer Last ein.
Der LM78S40 ist für eine Mindestspannung von 2,5V ausgelegt. Für eine
Arbeitsspannung von 2,5V solltest Du dir einen Baustein aussuchen,
der ab etwa 2V funktioniert.
Ich will dich nur ungerne verletzen, aber lerne erst mal das Löten.
Deine Lötstellen sind vorsichtig formuliert inakzeptabel.
Die verwendete Spule taugt für einen Störsender, aber nicht für einen
Schaltwandler.
Kaufe dir lieber fertige Module. Selbst der Billigkram aus China kann
nur besser sein als was du selbst baust.
Kannst du uns bitte mal die Schaltung, die du aufgebaut hast, aufmalen?
Bei den Reichelt Links hast du nur einen Elko, auf deiner Platine sehe
ich 2 unterschiedliche.
Hast du am Eingang einen "dicken" low ESR Pufferelko? Wieviel Strom kann
deine Spannungsquelle liefern?
Wenn deine Spannungsquelle zu hochohmig ist und durch deren
Innenwiderstand bedingt, unter 2,5V fällt, ist kein definierter Zustand
mehr vorhanden.
Wenn der Eingangselko zu wenig Kapazität hat, oder er zu hochohmig ist,
siehe Punkt 1
Man kann Schaltregler auch als "Drahtigel" aufbauen, "irgendwie"
funktionieren sie meist auch.
Sie dir aber bitte mal von Lothar hier aus dem Forum die Designregeln
für Schaltregler an. Man muß nicht alles sklavisch befolgen, aber
zumindest ein Gefühl dafür entwickeln, wie sein sein sollte und dem
möglichst nahe kommen.
Nächster Punkt, ich spreche da aus eigener Erfahrung, Schaltregler an
der unteren Spannungsgrenze mit viel Leistung betreiben zu wollen, als
eines der errsten Projekte... na ja... kann funktionieren, muß aber
nicht.
An der unteren Grenze ist deren Wirkungsgrad einfach für den Popo. Bei
2,5 oder 3V ist Uf einer Schottkydiode eben nicht mehr zu
vernachlässigen, genauso nehmen Schaltverluste zu, weil die Transistoren
zwar schon irgendwie arbeiten, aber nicht unbedingt zu 100% leiten.
Da kann es sein, das von beworbenen 92% (bei höheren Spannungen durchaus
üblich, dann nur noch 60% Wirkungsgrad übrig bleiben.
Ein hornalter Switcher aus dem letzten Jahrtausend ist zwar gutmütig und
als Lernobjekt durchaus gut zu gebrauchen, aber er ist halt kein
Effizienzwunder.
Probier doch mal den SX1308. Der hat eine Abschaltung <2V und er schafft
bei 3V Eingangsspannung (bei >=2V hab ich es nicht gemessen) 600mA bei
5V am Ausgang.
Eric schrieb:> Hat jemand Ideen, wie man die Strombelastbarkeit verbessern könnte?
Anderen IC netzen, nicht einen der laut Datenblatt nicht mehr unter 3V
funktioniert.
Eric schrieb:> Tendenziell würde ich damit versuchen, einen Raspberry Pi Zero mittels> Supercap kurzzeitig zu betreiben.
Vergiss es, rPi ist ein viel zu grosser Stromfresser.
Nimm fertige Wandler
https://www.ebay.de/itm/154026437949https://www.ebay.de/itm/403977673182
Michael B. schrieb:> Eric schrieb:>> Tendenziell würde ich damit versuchen, einen Raspberry Pi Zero mittels>> Supercap kurzzeitig zu betreiben.>> Vergiss es, rPi ist ein viel zu grosser Stromfresser.
Er hat aber extra den Zero verwendet.
Crazy H. schrieb:> Probier doch mal den SX1308. Der hat eine Abschaltung <2V und er schafft> bei 3V Eingangsspannung (bei >=2V hab ich es nicht gemessen) 600mA bei> 5V am Ausgang.
Danke für den Tip. Aber stefanus hat schon Recht mit meinen Lötstellen.
Ich glaube nicht, dass ich gleich mit SMD-ICs anfangen sollte.
Michael B. schrieb:> Anderen IC netzen, nicht einen der laut Datenblatt nicht mehr unter 3V> funktioniert.
Oh, sorry. Das habe ich nicht gesehen. Wo hast du das gefunden?
Eric schrieb:> Aber erst mal würde mich> interessieren, ob die Spannungsversorgung mit einem> Lochrasterplatinenaufbau machbar ist.
Das kommt auf die Schaltfrequenz an. Bei hohen Frequenzen sicherlich
nicht brauchbar. Wegen der Störstrahlung zum Beispiel im Rundfunk- und
Amateurfunkbereich, solltest Du Dir Gedanken machen, weil das keine so
gute Idee ist. Wenn Du alles in ein HF-dichtes Gehäuse mit HF-Eingangs-
und Ausgangsfilter packst, mag das gehen, aber ist ein nicht gerade
günstiger Gesamtaufbau.
Eric schrieb:> Oh, sorry. Das habe ich nicht gesehen. Wo hast du das gefunden?
Vermutlich im Datenblatt. Das sollte man auch als Warmduscher lesen. :-)
Danke schon mal bis hier her für die Tips.
Bevor ich eine fertige Lösung nehme: Wäre es eigentlich möglich, einen
Transformator zu verwenden und den Ausgang mittels Step Down auf 5V zu
bringen (wie in der Skizze)? Oder ist das eine noch schlechtere Idee?
Allerdings wäre das in Hinblick auf die Störstrahlung auch nicht besser,
oder?
Eric schrieb:> Aber erst mal würde mich> interessieren, ob die Spannungsversorgung mit einem> Lochrasterplatinenaufbau machbar ist.
Na klar geht das, immer auf "dicke" Leitungen achten, dort wo hohe
Ströme fließen. Sogar 20A kannst Du auf Lochraster bändigen und wieder
raus lassen. Die Lötstellen sollten allerdings "gut" sein. Ich habe
immer gerne den Installationsdraht 1,5mm² verarbeitet.
Eric schrieb:> 1) Hat jemand Ideen, wie man die Strombelastbarkeit verbessern könnte?> (Wären 300 mA zu ambitioniert?)
Dickere Spule verwenden, Draht 1,5 mm² auf Ringkern für Speicherdrosseln
> 2) Macht es prinzipiell Sinn, 2 dieser Schaltungen parallel zu schalten,> um mehr Strom liefern zu können?
Nein.
nicht hier gucken und immer die Experten-Ratschläge brav befolgen:
Beitrag "MC34063 Schaltungsvorstellung 5V Stepup-Konstantstromquelle 1A für 2x10W Power-LED"
mfg
Eric schrieb:> Oder ist das eine noch schlechtere Idee?
Da wandelst Du zwei Mal und hast zwei Mal Veruste und mußt aus der
2V-Quelle noch höhere Stromstärke ziehen. Also nur gut, um zu beweisen,
daß es geht, ansonsten schlechte Idee.
Für den ersten Wandler aus 2V würde man besser zwei FETs im Gegentakt
arbeiten lassen, wobei die ansteuernde Schaltung erstmal ihre eigene
höhere Betriebsspannung von z.B. 9V aus den 2V generieren müßte, damit
das was wird. Dann einen Trafo für Gegentakt verwenden oder selbst
wickeln.
Das wäre auf meinem Experimentiertisch dann vorn also ein
Ein-Transistor-Aufwärtswandler, dann SG3525, danach ein beliebiger
Abwärtswandler, nur als Experimentiermodell. Besser wäre es, den ersten
Wandler gleich auf 5V zu regeln.
Gerald B. schrieb:> Ein hornalter Switcher aus dem letzten Jahrtausend
Wenn man noch keine Ahnung hat, sind das die Favoriten, auch wenn man
kein Horn hat.
mfg
Eric schrieb:> Danke für den Tip. Aber stefanus hat schon Recht mit meinen Lötstellen.> Ich glaube nicht, dass ich gleich mit SMD-ICs anfangen sollte.
Wenn du da Bedenken hast, ich hab ein paar chinesische Fertigplatinen
da. Einstellbar mit Spindeltrimmer.
Christian S. schrieb:> Das wäre auf meinem Experimentiertisch dann vorn also ein> Ein-Transistor-Aufwärtswandler,
Warum nicht diskret mit Transistoren, wie dort aufbauen:
Beitrag "Re: Dc Dc Wandler ohne IC`S"
Davon könnte man auch mehrere parallel hängen für mehr Gesamtstrom.
(Und dabei löten üben.)
Nur ein Update:
Ich habe die Spannung am Eingang der Schaltung nachgemessen. Zum Einen
zeigt mein Multimeter 30mV weniger an als das Labornetzteil. Und bei
höheren Strömen fallen offenbar noch 50mV an den Leitungen ab.
Bei der Schaltung habe ich dünne Drahtstücke durch dickere ersetzt, wo
viel Strom fließt. Dabei habe ich auch versucht, den
Ausgangs-Kondensator näher an die Induktivität zu rücken.
Die Spule habe ich gegen eine getauscht, die für mehr Strom ausgelegt
ist. Allerdings liegt diese mit 330µH schon ein ganzes Stück über den
ursprünglich berechneten 39µH.
Das Ergebnis sieht noch nicht besser aus als vorher. Ich bestelle bei
Gelegenheit eine Ringkernspule. Wie wäre es mit dieser?
https://www.reichelt.de/funk-entstoerdrossel-2-5-a-110-h-wue-7447021-p245579.html?&nbc=1
Danke euch.
Eric schrieb:> Allerdings liegt diese mit 330µH schon ein ganzes Stück über den> ursprünglich berechneten 39µH.
Der uA78S40 ist ein diskontinuierlicher Regler der nur mit der
berechneten Spule die volle Leistung bringt, sonst nur die Hälfte, man
muss die Schaltung auch (mit einem Oszilloskop) überprüfen ob sie so
arbeitet, wie berechnet.
Aber er ist sowieso unter 3V nicht mehr in der Lage, was zu schaffen, er
verliert 0.3V am shunt, 1V am Schalttransistor, 0.7V an der Diode, spar
dir die Mühe.
Du arbeitest hier in einem Spannungsbereich, auf den uralte
lötfreundliche ICs wie der 78S40 (eine Variante des 34063A) nicht
wirklich gut eingerichtet sind. Und wenn sie gerade noch können, dann
mit miesem Wirkungsgrad. Neue können das besser, verwenden aber
unfreundliche Gehäuse. Kompromiss ist, geeignete Fertigmodule zu nutzen.
Eric schrieb:> Etwas merkwürdig fand ich, dass in AN711 S.12 V_D anscheinend mit> negativem Vorzeichen (-1,25V) verwendet wird. (Gleichungen (56) und> (61).) Habe ich da etwas noch nicht verstanden, oder ist das ein Fehler?
Wo siehst du es in diesen Gleichungen negativ?
Bei deiner grenzwertigen Eingangsspannung könnte auch die in den
Gleichungen der AN711 vernachlässigte Spannung über Rsc eine Rolle
spielen. Immerhin gehen da bis 0,3V flöten, was angesichts von 2,5V
schon relevant wird.
Thomas B. schrieb:> Das ist eine Funk-Entstördrossel.> Die funktionieren nicht.> Das liegt am Kernmaterial.
Ja, Funk-Entstördrosseln werden so dimensioniert, das sie bei höheren
Frequenzen möglichst hohe Verluste haben. Also das genaue Gegenteil,
was man in einem Schaltnetzteil haben will.
Weil mit 0,9 weiter gerechnet wurde, habe ich vermutet dass da mit
-1,25V gerechnet wurde. Würde aber keinen Sinn machen, oder?
Bei der Spule wurde komischerweise genau das Gleiche gemacht.
Eric schrieb:> Würde aber keinen Sinn machen, oder?
In Gleichung 56 geht es um die Spulenspannungen, und die im Zähler ist
die Differenz zwischen der Spannung vor der Diode (Vout + Vd) und der
Eingangsspannung, wenn man Vsc vernachlässigt. Insofern wirkt die
Gleichung richtig. Sie entspricht auch der Formel in der AN344 von
Fairchild von 1978.
Zwischenzeitlich muss bei den diversen Copycats allerdings ziemlich
übles Kraut geraucht worden sein, denn nicht nur die Rechnung von TI
wirkt sehr weggetreten, sondern auch die Gleichung im Bild, aus:
https://www.soemtron.org/downloads/disposals/ua78s40pc.pdf
Christoph db1uq K. schrieb:> wieweit der mit den MC34063 kompatibel ist
Der 78S40 enthält ein paar Dinger mehr, ist aber ansonsten technisch
gleich.
Eine Erklärung und eine Rechnung mit funktionierendem Taschenrechner
findet man in der AN920 von ON Semi, zu beiden Typen.
Christoph db1uq K. schrieb:> Aha den 78S40 gab es auch von NS, heute TI.
Den gab es von Fairchild, von NS und TI.
Früher gab es eben noch Second Source...
Hier ein weiterer Tip:
Ich habe für den Betrieb eines RPiZero 2 (und davor auch 1) einen MP3432
von MPS im Einsatz, um aus einer 18650-Zelle stabil 5V zu machen. Genug
Strom kann er, sodass das Thermomanagement nicht allzu ausgefeilt sein
muss. Ebenfalls interessant ist der Ruhestrom mit 25uA. Betriebsspannung
0.8V-13V.
Einziges Manko für dich hierbei vermutlich die SMD-Montage.
Hätte zum MP3432 das zugehörige Entwicklerboard abzugeben, falls
interesse besteht. Da du schreibst, dass du wenig bis keine Erfahrung
hast, wäre das Board vielleicht etwas für dich?
Anbei eine Darstellung meiner finalen Lösung. Das Layout aus dem
Datenblatt bzw. vom Entwicklerboard ist unschwer wiederzuerkennen.
Diese Schaltung funktioniert absolut zuverlässig. Auch ich hatte die
Ströme, die da bei Last und in Ruhe fließen können am Anfang
unterschätzt.
Beste Grüße
Andi
A. H. schrieb:> Hätte zum MP3432 das zugehörige Entwicklerboard abzugeben, falls> interesse besteht.
Danke, das ist wirklich nett. Ich will aber noch mal probieren, ob ich
nicht doch ohne SMD etwas zusammengebaut bekomme. Auf jeden Fall möchte
ich noch mal den DC-DC-Wandler ohne ICs ausprobieren.
Mir fällt gerade ein, spricht eigentlich etwas dagegen, zwei Supercaps
als Quelle in Reihe Schalten? Das ist zwar etwas schade, weil sich dann
die Gesamtkapazität halbiert.
Aber dann könnte ich einen Spannungsregler verwenden. Womit die Gefahr
sinkt, dass das ganze ein Störsender wird.
Wenn du dich mit (offiziell) 3,5V Untergrenze für die Eingangsspannung
zufrieden gibst, dann sieh dir ruhig mal den LM2577 an. Der stammt aus
der selben Ära, wie dein LM78S40. Der LM2577 ist im TO220-5 Gehäuse,
also auch für Grobmotoriker und auf Lochraster handhabbar. Den gibt es
zwar nur noch zu Liebhaberpreisen, oder als Second Source aus Fernost,
aber der kann bis zu 3 Ampere am Eingang. Ich habe mit dem in 2
Projekten, die ein paar Jahre zurückliegen, aus einer LiPo Zelle 12V
gewonnen. Bei 12V etwas über ein halbes Ampere. Das war gut machbar. Ich
habe wegen der Laufzeit mehrere 18650 Zellen parallelgeschaltet. Die
3,5V untere Eingangsspannung haben den Vorteil, das du dich nicht um
eine Abschaltung bei Unterspannung kümmern mußt. LiPo fängt bei 4,2V
voll an und hat die meiste Zeit 3,6-3,7V
Eric schrieb:> Auf jeden Fall möchte> ich noch mal den DC-DC-Wandler ohne ICs ausprobieren.
Probiere am besten mehrere Transistortypen aus, denn auch ähnliche
verhalten sich in den Sperrwandlern recht unterschiedlich. Auch z.B.
BD440BD441.
mfg
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