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Topic: Unterversorgte Stepdown-converter/Linearregler (Read 164 times) previous topic - next topic

gsezz

Feb 13, 2019, 09:56 pm Last Edit: Feb 13, 2019, 10:07 pm by gsezz
Hallo,
Wie verhalten sich denn Stepdown-converter und Linearregler wenn die Eingangsspannung nicht ausreicht um die Ausgangsspannung zu erzeugen? Soweit ich die Funktionsweise von Stepdown-convertern glaube verstanden zu haben, lassen die dann einfach die Eingangsspannung durch, oder liege ich da falsch? Bei Linearreglern blicke ich leider nicht so richtig durch was da intern abläuft.

Der Hintergrund ist dass ich 12V Heizmatten und einen Arduino Nano flexibel aus 3-6s Lipos (ca 10-25V) versorgen möchte. Sowohl Heizmatte als auch Nano kommen auch mit 10V klar, weshalb ich gerne nur zu hohe Spannungen auf 12V herunter regeln würde, und nicht niedrige auf 12V hoch. Die Schaltung soll so kompakt wie möglich werden, um sie direkt ans Stromkabel schrumpfen zu können.


postmaster-ino

Hi

Probier's doch aus?!?
Der normale Linear-Regler hat 2V Drop-Out-Spannung - also Da bleiben '2V dran kleben'.
Wenn Du einem 7805 weniger als 7V gibst, kommen Hinten keine 5V mehr raus.
Bei Low-Drop ist diese Spannung geringer (0,5V statt 2V - reduziert die Verlustleistung auf 1/4tel).

Wie und ob sich die Drop-Out-Spannung dabei ändert - kA.
Bei einem Step-DN wird ja aktiv 'geschaut', ob am Ausgang die Endspannung erreicht wurde.
Da wird, blöd gesprochen, immer an/aus geschaltet, je nach Ausgangsspannung.
Wenn's für's Aus-Schalten nicht mehr reicht (Spannung zu niedrig), wird wohl an bleiben.

Denke, daß dazu aber kaum was im Datenblatt stehen wird, da Du Dich dabei weit außerhalb der Spezifikationen aufhältst und man halt nicht Alles notieren kann, wofür das Ding gar nicht gedacht ist.

MfG
anscheinend ist Es nicht erwünscht, einen Foren-internen Link als 'Homepage' einzubinden, damit JEDER nur einen Klick von combie's Liste zum Thema State-Maschine entfernt ist.
... dann eben nicht ...

uwefed

#2
Feb 13, 2019, 10:52 pm Last Edit: Feb 14, 2019, 12:51 pm by uwefed
Hängt vieles vom modell des Linearreglers bzw Wandlers ab.
Linearregler geben bei zu niedriger Versorgungspannung (Ausgangsspannung plus Dropout) einfach eine kleinere Spannung durch. Diese ist dann in etwa den Dropout kleiner, also bei 10V auch schon mal nur 8V.

Schaltregler hängt vom reglermodel und aufbau ab.

Es gibt aber auch die sowohl Steoup als auch stepdown machen und so mit allem rund um die Ausgangsspannung klarkommen.

Über welche Ausgangsleistung (Heizmattenleistung) reden wir?

Bei einer Eingangsspannung von 10 bis 25V ist ein Linearregler falsch am Platz. Der vergeuldet bis zu über 50% der Batterieenergie.

Grüße Uwe

gsezz

Es geht um zwei Heizmatten je 1A bei 12V.
Das ganze soll eine Heiztasche für Lipos werden. Da die Elektronik später innerhalb der Tasche ist, würde ich den Verlust am Regler nicht wirklich als Verlust sehen, ist ja zusätzliche Heizleistung. Das Problem wird wahrscheinlich eher ein Hitzestau durch die mangelnde Belüftung, bzw dass ich keinen großen Kühlkörper verbauen will.

Ich will die Schaltung so klein wie möglich halten, weil es in der Tasche sowieso schon sehr eng ist. Sie soll im Kabel eingeschrumpft werden. Ich dachte, wenn ich mir das hoch regeln spare kann ich kleiner bauen.

Was ich im Grunde möchte ist die Spannung auf 12V begrenzen. - Unter 12V möchte ich direkt die Versorgungsspannung nutzen, und über 12V soll auf 12V geregelt werden.


Quote
Probier's doch aus?!?
Noch habe ich keine Bauteile bestellt.

Rentner

#4
Feb 14, 2019, 12:04 pm Last Edit: Feb 14, 2019, 03:37 pm by Rentner
Hallo,

Na ja , wenn Du Verluste in einem Halbleiter erzeugst musst du sie auch abführen ansonsten wird dir das Bauteil sterben. Die Verlustleistung von linearen Reglern kann man einfach berechnen, die Themperatur die im Halbleiter entstehen würde ebenfalls.

Wenn Du 25V max hast sind das ja (25V-12V)*1A= 26W

falsch 13 W

ein T0220 Gehäuse hat einen Temperaturwiderstand von etwa 60K/W. gilt für Montage ohne Kühlkörper bei freiem Luftaustausch. Bei einer Umgebungstemperatur von 30Grad

(150K-30K)/60K/W=2W

d.h 2W Verlustleistung sind bei einer Umgebungstemperatur von 30 Grad zulässig wenn ein normaler Luftaustausch stattfinden kann.  

Bei 26 W Verlustleistung, das wir ein anständiger Kühlkörper werden, vermutlich sogar mit Lüfter.


Kühlkörper berechnen

Wenn Du von einem Steppdown ausgehst und einer Verlustleistung von 10% bist Du immer noch bei :

(12V*1A)*0,1= 1,2W das wird in einem Kabel eingeschrumpft ebenfalls zu warm werden für die Bauteile.

Heinz

vielen Dank noch mal an den Forenteilnehmer der vor ein paar Tagen mit dem Thema MOSFET Auslegung eine Beitrag mit Beispielrechnung verfasst hat, der mich letzlich dazu gebracht hat mich nach vielen Jahren nochmal mit dem Thema zu beschäftigen.  


 




uwefed

Quote
Wenn Du 25V max hast sind das ja (25V-12V)*1A= 26W
Sind eigentlich 13W Verlustleistung aber bei 2 Heizmatten stimmen die 26W.

@gsezz

Mit etwas besserer Wärmeisolierung sind meiner Meinung 26W viel zu viel.
Die Abwärme an der Elektronik bekommst Du von dieser nicht einfach auf die Akkus.

Grüße Uwe

combie

#6
Feb 14, 2019, 02:31 pm Last Edit: Feb 14, 2019, 02:35 pm by combie
Hallo,
Wie verhalten sich denn Stepdown-converter und Linearregler wenn die Eingangsspannung nicht ausreicht um die Ausgangsspannung zu erzeugen?
Dann befindet sich das Bauteil nicht im Normalbetrieb.
Es gibt also keine allgemeine Antwort.

Alternativ:
Anderen Wandlertype wählen!
"Sepic Converter"

Bei Ebay laufen die z.B. unter der Bezeichnung "Step Down Step Up DC/DC Wandler"
Hier ein Beispiel
Gibt auch größere
Schreie nach Besserem, bis du es auch erhältst.
Das noch Bessere verabschiedet sich rechtzeitig vor deinem Lärm.

Quelle: Martin Gerhard Reisenberg

Rentner

Sind eigentlich 13W Verlustleistung aber bei 2 Heizmatten stimmen die 26W.

@gsezz

Mit etwas besserer Wärmeisolierung sind meiner Meinung 26W viel zu viel.
Die Abwärme an der Elektronik bekommst Du von dieser nicht einfach auf die Akkus.

Grüße Uwe
Stimmt was hat mich denn da geritten  :smiley-roll-blue:  :smiley-cry:

Gruß Heinz

gsezz

Ich ging sowieso nicht davon aus einen Linearregler verwenden zu können. Wo ich nur schon beim Thema war hat mich dann auch interessiert wie es sich bei dem verhält wenn er unterversorgt wird.

Danke fürs Vorrechnen Rentner. Die Größenordnung von 1.2W klingt eigentlich nicht so hoch. Mit einem kleinen Kühlkörper, der aus dem Schrumpfschlauch heraus schaut, könnte ich mir das schon vorstellen.

Mir ist gerade noch die Idee gekommen dass den Heizmatten, die ja im Grunde einfach nur Widerstände sind, eigentlich die Spannung relativ egal ist, es muss ja nur der Strom begrenzt werden dass sie nicht durch brennen. Ich muss mir dazu nochmal ein paar Gedanken machen. Mit dem Stichwort Strombegrenzung habe ich erstmal Lesestoff für den Rest des Abends. ;)

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