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Thema: Frage zu Boost-KSQ und Akku-Pack

  1. #1
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    Frage zu Boost-KSQ und Akku-Pack

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    Moin,

    Ich versuche gerade mit Spice einen LED-Treiber zu simulieren. Mag mir jemand verraten was effizienter wäre bevor ich da alles erneut durchrechne? Problem ist ich muss mit 4 LiIon-Zellen 3 LEDs in Serie treiben. Bei 4s1p bei den Akkus reicht das nicht für eine Buckstufe da die Durchlassspannung unter die Akkuspannung fällt. Boost-Stufe von 2s2p bei den Akkus geht aber auch nicht da die Durchlassspannung der LEDs teils kleiner wie die Akkuspannung wäre.

    Bleiben tut da also eine eine Art möchtegern Buck-Boost indem man die LEDs einfach gegen VCC boostet (also mit LED-Kathode an den Pluspol der Akkus). Jetzt ist die Frage ob man das lieber per 2s2p oder 4s1p macht.

    Bei 2s2p müsste man von 5,2 bis 8,4V auf 12,4 bis 19,5V boosten. Also die Spannung auf das 1,85-fache bis 3,13fache anheben.
    Bei 4s1p wäre das ein Boost von 11,2 bis 16,8V auf 18,4 bis 27,9V. Also boosten auf das 1,42fache bis 1,99fache der Akkuspannung.

    Bei 2s2p:
    Akku(min) 5,2V + LED(min) 7,2V = Boost auf 12,4V = Spannungserhöhung auf das 2,38-fache
    Akku(min) 5,2V + LED(max) 11,1V = Boost auf 16,3V = Spannungserhöhung auf das 3,13-fache
    Akku(max) 8,4V + LED(min) 7,2V = Boost auf 15,6V = Spannungserhöhung auf das 1,85-fache
    Akku(max) 8,4V + LED(max) 11,1V = Boost auf 19,5V = Spannungserhöhung auf das 2,32-fache

    Bei 4s1p:
    Akku(min) 11,2V + LED(min) 7,2V = Boost auf 18,4V = Spannungserhöhung auf das 1,64-fache
    Akku(min) 11,2V + LED(max) 11,1V = Boost auf 22,3V = Spannungserhöhung auf das 1,99-fache
    Akku(max) 16,8V + LED(min) 7,2V = Boost auf 24V = Spannungserhöhung auf das 1,42-fache
    Akku(max) 16,8V + LED(max) 11,1V = Boost auf 27,9V = Spannungserhöhung auf das 1,66-fache

    Bei 2s2p wären das dann Duty Cycles am Schalt-FET:
    Dmin = Vled(min) / Vled(min) + Vin(max) = 7,2 / 7,2 + 8,4 = 46%
    Dmax = Vled(max) / Vled(max) + Vin(min) = 11,1 / 11,1 + 5,2 = 68%

    Und bei 4s1p:
    Dmin = Vled(min) / Vled(min) + Vin(max) = 7,2 / 7,2 + 16,8 = 30%
    Dmax = Vled(max) / Vled(max) + Vin(min) = 11,1 / 11,1 + 11.2 = 49%

    Was wäre da besser?

    Ich hatte das bisher nur mit 3s1p per Boost gegen VCC simuliert und da war die Effizienz so bei 88% aber die Stromstärke durch die Akkus war schon etwas grenzwertig (sind nämlich 2 Stufen wie oben per Boost gegen VCC mit 1,5A und eine Buckstufe mit 2,5A). Da konnte man die Akkus dann schon nicht ganz leer bekommen weil die mit 5.862A belastet wurden (so bei 6A-7A Last greift die Schutzschaltung der Akkus ein) und es daher wegen den Innenwiderstand der Zellen einen Spannungsabfall unter Last von 1,6V gab. 1,6V ist da aber eigentlich schon zu hoch da die Akkus erst lastlos bei rund 3V leer sind aber die Unterspannungsschutzschaltung irgendwo zwischen 2,5 und 2,7V eingreift. Und da waren noch nicht die 8 Übergänge des Akkuhalters mitsimuliert, welche ja auch noch den Widerstand erhöhen. Nutze da einen LT3797 bei 250kHz Schaltfrequenz.

    Bei 2s2p wären die Akkus ja stärker belastbar was dann zu weniger Spannungsabfall unter Last führt aber es fallen auch zwei mal rund 0,4V ab, da man die beiden parallelen Akkuspaare ja noch per Schottkys gegeneinander schützen muss und es wird ein höherer Boost nötig was dann ja auch wieder mehr Strom aus den Akkus zieht.

    Weiß da jemand was besser wäre?

    Bei 4s1p wäre der Boost-Faktor im Verhältnis ja kleiner und es müssen etwas kleinere Ströme über die Spule, Diode und FET der Boost-Stufe fließen.
    Bei 2s2s wären die Ströme über die Boost-Stufe etwas größer aber die Akkus wären dann ja auch von der Stromstärke doppelt so viel belastbarer.
    Geändert von Dunuin (12.04.2014 um 17:59 Uhr)

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