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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik welcher schaltreglertyp, U_ausgang ähnlich U_eingang


Autor: ego (Gast)
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Hallo,

habe ich das richtig verstanden?

Wenn ein Schaltregler betragsmässig eine Ausgangsspannung im Bereich der 
Eingangsspannung liefern soll, gibt es zwei Möglichkeiten:

- Inverter
   Ausgang ist negativ bezogen auf Masse
- Step-up
   und den Ausgang auf die Eingangsspannung beziehen

Ist der Wirkungsgrad derselbe?

Autor: gast (Gast)
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ein sperrwandler geht auch (Trafo nötig)

oder eine Schaltung wie in
http://www.intusoft.com/onsemipdfs/AN920-D.pdf Seite 17
Hab ich schon erfolgreich nachgebaut.

Autor: ego (Gast)
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danke für den hinweis - trotzdem nochmal die frage:

ist der wirkungsgrad theoretisch derselbe, ob z.b. 5V auf -5V oder aber 
5V auf 10V gewandelt wird?

Autor: jack (Gast)
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>ist der wirkungsgrad theoretisch derselbe, ob z.b. 5V auf -5V oder aber
>5V auf 10V gewandelt wird?

Der Wirkungsgrad ist vom Wandlertyp abhängig. Der 1.Fall wird am besten 
mit einem Cuk-Wandler realisiert, der einen sehr guten theoretischen
Wirkungsgrad hat, der 2. mit einem Step-up Wandler. Ein Vergleich ist
nicht so einfach möglich.

Autor: asfd (Gast)
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Du kannst die Anzahl schaltender ELemente vergleichen, das wäre ein 
Kriterium.

Autor: ego (Gast)
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OK, das Problem wird nicht ganz deutlich:

Aus einer sinkenden Akku-spannung von 4.5V-3V soll eine LED im Bereich 
3V-4V versorgt/geregelt werden.

Ein invertierender Regler bringt aber Probleme oder zusätzliche Bauteile 
bei der Strommessung mit sich.
Daher war die Überlegung, die Spannung per step-up auf 7.5V-6V 
hochzustellen, und die Last zwischen Akku-Spannung und Ausgang zu 
betreiben.

Daher die Frage, ob der Wirkungsgrad prinzipiell gleich ist, oder man 
das lieber sofort wieder vergißt.

Autor: Ulrich (Gast)
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Der Wirkungsgrad hängt von der Art des Wandlers und dem 
Spannungsverhältnis ab. Daneben natürlich auch von der Qualität der 
Schaltung bzw. Bauteile und der Frequenz. Das ist kein ganz neues 
Problem, die typische variante ist 3.3V aus 3-4 V Batterien. Soweit ich 
weiss gibt es noch keine wirklich optimale Lösung.

Autor: ego (Gast)
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tut mir leid, wenn ich nochmal nachhaken muss..

dass der wirkungsgrad von vielen dingen abhängt, leuchtet ja ein. so 
genau will ich es eigentlich auch gar nicht wissen.

was ich nicht verstehe, ist ob es prinzipiell dasselbe ist, wenn der 
strom in der spule von 5v auf -5v umspringt, oder von 5v auf 10v.

rechnerisch hat man im ersten fall eine differenz von 10v, im 2. nur 
eine von 5. wie hängt das mit der leistung zusammen?

würde mich freuen, wenn jemand meine (falschen) annahmen richtig 
erklären könnte.

Autor: yalu (Gast)
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Bei jedem Schaltregler mit einfacher Spule (also ohne Transformator)
liegt ein Ende der Spule fest an Punkt 3, während das andere Ende
zwischen den Punkten 1 und 2 umgeschaltet wird:

           1 o---\  ---o 2
                  \
                  |
                  C|
                  C|
                  C|
                  |
                3 o

Der Umschalter ist in realen Schaltreglern natürlich kein mechanischer
Schalter, sondern eine Kombination von einem Transistor und einer
Diode oder von zwei Transistoren. Das ist an dieser Stelle aber egal.

Je nachdem, wie die drei Punkte der obigen Schaltung mit der
Eingangsspannung UE, der Eingangsmasse GNDE, der Ausgangsspannung UA
und der Ausgangsmasse GNDA beschaltet sind, ergeben sich u.a. die
folgenden Varianten:


  | Step-Down |  Step-Up  | Inverter  | Step-Up   | Inverter
  |           |           |           | GNDA=UE   |  UA=GNDE
--+-----------+-----------+-----------+-----------+-----------
1 |    UE     | GNDE,GNDA |    UE     |   GNDE    |    UE
2 | GNDE,GNDA |    UA     |    UA     |    UA     |   GNDA
3 |    UA     |    UE     | GNDE,GNDA |  UE,GNDA  |  GNDE,UA
D |  abwärts  | aufwärts  |  abwärts  | aufwärts  |  abwärts


Die letzten beiden sind die von dir vorgschlagenen. Die Zeile D gibt
an, in welcher Richtung der Spulenstrom fließt.

Man erkennt, dass in den beiden letzten Varianten die Richtung der
Eingangsspannung (UE, GNDE), der Ausgangsspannung (UA, GNDA) und des
Spulenstroms umgedreht sind. Ansonsten sind sie exakt gleich.

Hat man einen realen Aufbau der einen Variante, kann man daraus eine
Schaltung für die zweite Variante gewinnen, indem man einfach alles
Negative durch Positives ersetzt und umgekehrt, d.h. alle N-Transisto-
ren werden durch (im Idealfall) gleichwertige P-Typen, alle P-Transis-
toren durch N-Typen ersetzt und alle Dioden und gepolten Kondensatoren
umgedreht.

Der zeitliche Verlauf aller Ströme und Spannungen ist dann bis auf das
Vorzeichen in beiden Varianten gleich und damit letztendlich auch der
Wirkungsgrad.

In der Praxis ist es aber so, dass P-Transistoren (also PNP-Bipolar-
transistoren und P-Kanal-(MOS)FETs) schlechtere Eigenschaften haben
als N-Transistoren. Dadurch kommt beim "Umdrehen" der Schaltung keine
exakt gleichwertige Schaltung heraus. Je nach Aufbau der Schaltung
wird deswegen entweder die eine oder die andere Variante einen etwas
besseren Wirkungsgrad haben.

Autor: ego (Gast)
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Danke für die ausführliche Erklärung, Rückmeldung kommt später!

Autor: ego (Gast)
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Alles klar, besten Dank!

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