Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 1,2V > 4-5V boost converter IC


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von Alexander H. (alexander_h732)


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Hallo Leute,

ich bin auf der Suche nach einem möglichst effizienten boost converter 
IC, der an einer AA Batteriezelle (1,5-1,2V zB. Eneloop) ca. 
3,5-5V/200mA erzeugen kann.
Module mit BL8530 kenne ich bereits, hier hatten Versuche mit 
verkleinerter Induktivität ein bisschen Verbesserung gebracht.
Ich hatte noch MP3120 und ME2108 entdeckt, bin mir aber unsicher ob 
diese ICs besser sind.

Was kennt ihr noch für ICs und was würdet ihr empfehlen?

Viele Grüße
Alexander

: Verschoben durch Moderator
von Jens G. (jensig)


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Alexander H. schrieb:
> ich bin auf der Suche nach einem möglichst effizienten boost converter
> IC, der an einer AA Batteriezelle (1,5-1,2V zB. Eneloop) ca.
> 3,5-5V/200mA erzeugen kann.

Du willst also die Zelle mit einem knappen Ampere belasten (100% 
Wirkungsgrad angenommen), und das evtl. auch noch dauerhaft??

von Michael B. (laberkopp)


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Wenn der aus 1 Zelle arbeiten soll, muss er bis 0.9V laufen.

Wenn er 200mA liefern soll, muss er bis 1A schalten können.

TPS61026DRC wäre da wohl seriös, Fertigplatinen kenne ich aber nicht.

von Alexander H. (alexander_h732)


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Ich hab nochmal nachgemessen und benötige doch nur 50mA an 4V.
Was würdet ihr empfehlen?
Hab noch TPS61071 gefunden.
Der BL8530 zieht an 1,3V leider 300mA.

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


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Alexander H. schrieb:
> 50mA an 4V.
Also 200mW

> Der BL8530 zieht an 1,3V leider 300mA
Immerhin 400mW und damit nur 50% Wirkungsgrad. Offenbar machst du dir da 
irgendwie den Wirkungsgrad kaputt, denn der Hersteller verspricht 
typisch 85%.

: Bearbeitet durch Moderator
von Harald W. (wilhelms)


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Lothar M. schrieb:

>> Der BL8530 zieht an 1,3V leider 300mA
> Immerhin 400mW und damit nur 50% Wirkungsgrad. Offenbar machst du dir da
> irgendwie den Wirkungsgrad kaputt, denn der Hersteller verspricht
> typisch 85%.

Das könnte an der Drossel liegen. (Amseln sind dort nicht geeignet)

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


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Alexander H. schrieb:
> Ich hab nochmal nachgemessen und benötige doch nur 50mA an 4V.
> Was würdet ihr empfehlen?

Für so wenig Leistung würde ich meine Allzweckwaffe MCP1640 nehmen. Ich 
weiß nicht, ob es den auf einem Modul gibt, aber als IC ist der sehr 
angenehm. Braucht nur das Minimum an externer Beschaltung und ist in 
SOT-23-6 auch nicht fizzelig klein.

von 900ss (900ss)


Angehängte Dateien:

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Vielleicht hilft dir die angehängte Übersicht von TI weiter.

von 900ss (900ss)


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Axel S. schrieb:
> Allzweckwaffe MCP1640

Finde ich auch sehr interessant. Und auch noch in einem 
bastlerfreundlichen Gehäuse.

von Alexander H. (alexander_h732)


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Ja, definitiv komme ich nur auf 50% Wirkungsgrad. Hab lang probiert und 
bin mit der Spule von 22uH auf 0,8uH (umgewickelte SMD Spule). Darüber 
und darunter wurde es extrem schlechter bzw. mit noch kleinerer 
Induktivität sinkt auch die Ausgangsspannung.

Danke für die Vorschläge.😀

von Harald W. (wilhelms)


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Alexander H. schrieb:

> Ja, definitiv komme ich nur auf 50% Wirkungsgrad. Hab lang probiert und
> bin mit der Spule von 22uH auf 0,8uH (umgewickelte SMD Spule). Darüber
> und darunter wurde es extrem schlechter bzw. mit noch kleinerer
> Induktivität sinkt auch die Ausgangsspannung.

Waren die ausprobierten Drosseln denn alle für StepUps und 0,2A 
geeignet?

von Alexander H. (alexander_h732)


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Ja, die Spule war sogar ursprünglich aus einem StepUp. Ich hatte einige 
Spulen probiert und die Drahtstärke variiert, besser ging’s nicht.

Also werd ich mal den MCP1640 testen, hört sich gut an. Wenn ich das 
richtig sehe sind 5V/100mA an 1,3V mit 80% Effizienz möglich, das ist 
top. Der TPS61071 kann da nur 75mA.

: Bearbeitet durch User
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Alexander H. schrieb:
> Ja, definitiv komme ich nur auf 50% Wirkungsgrad.

Vielleicht liegt es auch noch am Layout der Platine. Das kann den 
Wirkungsgrad schön verhageln.

Vor nicht so langer Zeit war es am Schluss die Zuleitung gewesen. Zu 
wenig Querschnitt für die Länge wäre es bereits gewesen, wenn es Cu 
gewesen wäre ...

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Hab mal den TPS61071DDCR benutzt um von 1,2V auf 1,8V zu boosten.

Hat einwandfrei funktioniert - vlt taugt der für deine Anwendung.

Alexander H. schrieb:
> Der TPS61071 kann da nur 75mA.

Ah wurde schon vorgeschlagen 🙈

Alexander H. schrieb:
> Also werd ich mal den MCP1640 testen

Ein "steinaltes" Teil - 500kHz PWM ist mittlerweile schon echt 
überholt^^

Braucht man viel größere (physisch und vom Wert her) Induktivitäten als 
beim TPS mit 1.2MHz und der Wirkungsgrad ist viel schlechter.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Mampf F. schrieb:
> Ein "steinaltes" Teil - 500kHz PWM ist mittlerweile schon echt
> überholt^^

Bla bla.

Immerhin hat da die Induktivität noch einen Wert und wird nicht durch 
kleinste Layout-Defizite ruiniert.

von Rainer W. (rawi)


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Michael B. schrieb:
> Immerhin hat da die Induktivität noch einen Wert und wird nicht durch
> kleinste Layout-Defizite ruiniert.

Mega- nicht Gigahertz.

Ein Faktor 2.4 in der Frequenz bringt das Layout nicht plötzlich durch 
kleinste Defizite zum Zusammenbruch. Das müssen dann schon gröbere 
Schnitzer sein.

: Bearbeitet durch User
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Rainer W. schrieb:
> Ein Faktor 2.4 in der Frequenz

Wenn zwei Komponenten 10% Verluste verursachten, dann ergibt sich in der 
Kette 1,1²=1,21 also 21%

Wenn zwei Komponenten 10%*2,4=24% Verluste verursachen, dann ergibt sich 
in der Kette 1,24²=1,5376 also 54%

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Michael B. schrieb:
> Immerhin hat da die Induktivität noch einen Wert und wird nicht durch
> kleinste Layout-Defizite ruiniert.

Klar, man muss schon wissen, was man macht. 😋

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Mampf F. schrieb:
> 😋

Wessen Glaskugel (Modell, Typ, Hersteller, Quelle) zeigt das Layout des 
realen Aufbaus?

von Stephan S. (uxdx)


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Dieter D. schrieb:
> Wessen Glaskugel (Modell, Typ, Hersteller, Quelle) zeigt das Layout des
> realen Aufbaus?

FIGURE 5-1 oder FIGURE 5-2 im DB

: Bearbeitet durch User
von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Dieter D. schrieb:
> Mampf F. schrieb:
>> 😋
>
> Wessen Glaskugel (Modell, Typ, Hersteller, Quelle) zeigt das Layout des
> realen Aufbaus?

Wenn man mitdenkt, entspricht das Layout des realen Aufbaus dem Layout 
Example aus dem Datenblatt.

Für den TPS6107x gibts das auch im Datenblatt als "Figure 30. PCB 
Layout".

von Gerd E. (robberknight)


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Alexander H. schrieb:
> an einer AA Batteriezelle (1,5-1,2V zB. Eneloop)

wie schon genannt sollte der Regler dann bis 0,9 oder 1 V runter 
funktionieren.

Wichtig ist bei NiMH-Zellen dann aber dass Du nicht weiter runter 
entlädtst, sondern die möglichst bald ins Ladegerät packst. 
Tiefentladung schadet den Akkus.

Wenn Du einen Mikrocontroller in Deiner Schaltung hast, dann nimm einen 
ADC-Kanal um die Batteriespannung zu vermessen. Wenn Du Deine 
Untergrenze erreicht hast blink ne rote LED oder so und schalte ab.

Wenn Du keinen Mikrocontroller verwendest, dann nimm statt dem MCP1640 
lieber einen Regler mit integrierter Unterspannungsabschaltung. Z.B. der 
ST L6920.

Natürlich sind auch Lösungen mit zusätzlichen ICs zur 
Spannungsüberwachung denkbar. Z.B. der ICL7665 käme in Frage. Da die 
aber meist eine höhere Betriebsspannung als die 0,9V brauchen, musst Du 
die mit der geboosteten Spannung betreiben und dann mit einem Latch, 
welches auch mit 0,9V klar kommt, dauerhaft das Anschalten des Reglers 
blockieren. Das Latch selbst darf natürlich auch kaum Strom verbrauchen. 
Ist also aufwändiger als der L6920.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Mampf F. schrieb:

> Ein "steinaltes" Teil - 500kHz PWM ist mittlerweile schon echt
> überholt^^

Nunja, der Entwurf einer Platine für Frequenzen bis ca. 150kHz ist
noch einigermaßen einfach. Bei höheren Frequenzen ist das Layout
wichtiger als die Wahl der Bauelemente.

von Harald W. (wilhelms)


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Gerd E. schrieb:

> Wichtig ist bei NiMH-Zellen dann aber dass Du nicht weiter runter
> entlädtst, sondern die möglichst bald ins Ladegerät packst.
> Tiefentladung schadet den Akkus.

Ja, die "alten" NiCd-Akkus hatten damit weniger Probleme.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Mampf F. schrieb:
> Wenn man mitdenkt, entspricht das Layout des realen Aufbaus dem Layout
> Example aus dem Datenblatt.

Wobei das eine Annahme von Dir sein duerfte, weil in dem Thread des TO 
dazu nichts steht. Nachdem der Bedarf des Verbrauchers sich erst im 
Thread ergab, duerften die Layouts aehnlich lax umgesetzt sein.

von Thomas B. (thombde)


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Bei so niedrigen Spannungen einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen
ist eine Herausforderung.
Voraussetzung sind ausgewählte Bauteile.
Jedes mV Spannungsabfall zählt.
Wenn an einer C-E Strecke 0,2V abfallen, habe ich schon 20% Verlust.
Ich hatte mal einen Selbstschwinger diskret aufgebaut. (mit BJT,THT)
Allerdings nur bis 5V/20mA, mehr brauchte ich nicht.
Bei unter 0,9V setzte die Schwingung aus. (gut für den Akku)
Und die Schaltung zog nur noch Ruhestrom.
Wirkungsgrad war 50-60%.
Mehr geht wohl nicht mit BJT.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Thomas B. schrieb:

> Wenn an einer C-E Strecke 0,2V abfallen, habe ich schon 20% Verlust.
> Mehr geht wohl nicht mit BJT.

Vielleicht hättest Du C und E vertauschen sollen (Inversbetrieb).

von Thomas B. (thombde)


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Harald W. schrieb:
> Vielleicht hättest Du C und E vertauschen sollen (Inversbetrieb).

Kann sein.
War aber Standartschaltung mit Zenerdiode. Also kein LED-Treiber.
Gab es mal ähnlich in irgendwelcher Fachliteratur, Franzis, und von 
Elektor.
Den Schaltplan von Elektor hatte ich hier mal gepostet.
Finde ich aber leider nicht mehr.

Aber warum nur eine Zelle?
Solarbetrieb?

Thomas B.

: Bearbeitet durch User
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