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Thema: Step-Up Boost Converter 6V -> 22V, 700mAh

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Step-Up Boost Converter 6V -> 22V, 700mAh

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    Hi,

    ich bin auf der Suche nach einer Möglichkeit, eine Osram Ostar LED (http://www.led1.de/datasheet/osram/L...3B_Pb-free.pdf) mit einem Akku (5 - 8 Zellen) zu betreiben.

    Das ganze soll eine Taucherlampe werden. Ich habe bei ebay eine alte kowalski (http://www.taucherlampen.de/) (62 mm Durchmesser) mit defekten Akkus etc. gekauft. Der Plan ist, den Akku durch neue Sub-C Zellen zu ersetzen und anstelle einer Halogenbirne eine Ostar LED einzusetzen.

    Michael, (tauchfunzel.de) hat mir als Step-Up-Wandler den NCP3163 oder den NCP3065 empfohlen.
    www.onsemi.com/pub/Collateral/NCP3163-D.PDF
    www.onsemi.com/pub/Collateral/NCP3065.PDF
    Da ich keinen Händler gefunden habe, der die beiden (außer farnell, sündhaft teuer) nach Deutschland liefert habe ich noch deren Vorbild, den MC33063 in Betracht gezogen.

    Weiß da einer einen Händler der die Dinger von Onsemi im Angebot hat?

    Eine Spannungserhöhung von 6V auf 22V ergibt nun leider etwa ein Tastverhältnis von 1:3,3, woraus ein maximaler Strom durch die Spule von ca. 6A resultiert. Das kann aber keiner dieser Schaltregler ohne externe Nachhilfe. Lösung des Problems wäre nun (so wird es in den Datenblättern vorgeshlagen) einen NPN-Leistungstransistor nachzuschalten. Leider habe ich dafür keinen fertigen "Bauplan" gefunden. Außerdem muß man ja bedenken, dass in diesem Transistor ordenlich Verlustleistung anfällt. (6A * 0,7 V = 4 W)

    Möglicherweise kann man auch einen Mosfet anstelle eines Bipolar-Transistors nehmen, dafür habe ich aber keine Vorlage gefunden.

    Bleibt noch zu erwähnen, dass die LED mit möglichst sauberen 700 mA betrieben werden muß, Spannung ist zweitrangig.

    Obendrein hätte ich gerne die Möglichkeit Features wie
    - Akku-Überwachung
    - Dimmen
    - Softstart
    zu integrieren, und das geht mit den oben genannten ICs nur mithilfe weiterer Bauelemente.

    Daher meine Überlegung: Wenn ich einen AtMega8 (der hier eh irgendwo rumliegt) anstelle eines der ICs nehme - müsste doch gehen oder?
    Zum Schalten käne ein NPN-Transistor mit einem Vorwiderstand direkt an einen Pin des uC.

    Weiß einer, welche Schaltgeschwindigkeiten so erreichbar sind? (> 200 kHz wäre super...)
    Letztendlich ist also die Frage: Wie schalte ich effizient bei 6V ca. 6A an einem Pin des AVR mit möglichst hoher Schaltfrequenz?

  2. #2
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    Um bei 6V Effizient zu schalten sollte man einen Logic Level MOSFET nehmen. Dazu noch einen extra MOSFET Treiber. Das ganze eventuell sogar 2 mal um die Diode zu überbrücken und noch etwas mehr Wirkungsgrad zu bekommen. Weil die Ausgangsspannung ja einigermaßen fest ist, kann man mit einer speziellen Spule mit Zwischenabgriff etwas nachhelfen um ein besseres Taktverhältnis zu bekommen. Eine Mikrokontroller würde ich nicht unbedingt nehmen, da kann man besser nach einem geeigneten Schaltnetzteil Controller suchen als das zu programmieren. Wenn es wegen extrafunktionen (softstart, Akkuüberwachung,..) doch ein Controller sein sollte, dann eventuell ein Tiny26 (oder Tiny461), denn die haben einen PLL um höhere Frequenzen zu erlauben. Ein Mega 8 sollte ca. 125 kHz schaffen (7 Bit PWM), ein Tiny26 ca. 250 kHz (8 Bit PWM).
    Von ATMEL gibt es eine Application Note zu einem ähnlichen Projekt.

  3. #3
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    Hi sep,
    ich habe versucht etwas ganz ähnliches zu bauen, aber als step-down.
    Gescheitert bin im im Moment an dem Platz und an der Zeit.

    IMHO kannst du auch einen MC34063 mit nachgeschaltetem Mosfet verwenden, der Ausgang des MC34063 dürfte push-pull sein. Deine 4W bei 0.7V Spannungsabfall stimmen so aber nicht.

    Wegen dem Akku rate ich dir zu Bleiakkus. NiMH ist soooo schwer zu laden, Blei ist einfacher. Und Gewicht brauchst du so oder so.

    EDIT:
    Ich habe meinen alten Thread *schnüff* nochmal herausgekramt http://www.roboternetz.de/phpBB2/zei...ag.php?t=33758

  4. #4
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    National Semiconductor hat da spezielle Controller für LED. Die Suchfunktion ist echt einfach. Vorgeschalgen wird LM5022 mit einem externen FET. Die Frage ist nur wo man den kriegt.

  5. #5
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    Vielen Dank für die Tips!

    Der Reihe nach:
    @ Besserwessi:
    der MOSFET - verursacht der nicht hohe Umladeverluste? Zumindest bei hohen Taktraten? Um den MOSFET ordentlich anzusteuern dachte ich an einen ICL 7667. (Ob der gut ist habe ich nicht nachgeschlagen, ist einfach der erste halbwegs bezahlbare den ich gefunden habe)

    Das mit dem Tiny26 stimmt. Also nehm ich den...
    Die Zusatzfunktionen sind schon wichtig - u.A. eine Temperaturüberwachung für die LED. Und wenn ich die extra dazubauen muss kann ich gleich einen uC einlöten...

    Hm, der Tip mit National Semiconductor war gut, der LM3478 klingt interresant, den gibts sogar bei Farnell. Allerdings braucht der auch einen externen FET.
    Den LM5022 habe ich auf die schnelle nur bei Farnell UsA gefunden. Hm, der braucht fast keinen externen Bauteile... das macht es mir richtig schwer Da lohnt sich der Aufwand für einen uC fast nicht

    @avion23:
    Akkus laden ist kein Ding, das Ladegerät hab ich zufälligerweise schon... Evtl nehm ich ja auch NiCd Akkus, ich denke nur dass der Memoryeffekt ein guter Grund ist NiMH zu nehmen - vor allem wo ich doch keine so hohen Ströme brauche...

  6. #6
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    hi sep,
    nimh haben bei gleicher größe viel mehr kapazität als nicd. Ich habe dir abgeraten von NiMH, weil du so ein pack kaum balanciert bekommst. Dein Ladegerät hat höchstwahrscheinlich kein d²U/d²t Abschaltung, oder?

    Den ICL7667 habe ich auch auserkoren. Laut Datenblatt kommt er nur bis 125kHz mit Sicherheit. 250kHz *könnte* auch noch klappen, kommt aber auf die Gatekapazität an.

    Schau dir als Alternative zu deiner Osram mal die seoul p4 an. Deren Wirkungsgrad ist höher, allerdings ist die Farbtemperatur höher. Größtes Problem werden wohl die Optik, Kühlung und Spule werden.

  7. #7
    Hallo sep!
    Ganz kurz einen Einwand zum Gedanken einer getakten Taucherlampe:
    ein ehemaliger Kollegen meinte: Die elektrischen Pulse könnten empfindliche Fische verjagen (oder anziehen?)
    Das wär ja ein Ding! Vor allem bei Haien ...

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Wenn irgendwas Fische anlocken (oder vertreiben) würde, wären das eher kräftige Ströme (http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrofischen)

    Und abgesehen davon ist das Lampengehäuse aus massivem Alurohr, das dürfte ordentlich abschirmend wirken. Und abgesehen davon breitet sich HF im Wasser eher schlecht aus...

    Aber Danke für den Hinweis, so hab ich das gar nicht gesehen

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