Effizienteste Art, 6 V in 5,5 V umzuwandeln

Mein Ziel ist es, ein USB-Ladegerät für mein Telefon/Tablet zu entwerfen, wenn ich keinen Zugang zum Stromnetz habe. Ich habe einen LM317 mit einem 12 V, 5 Ah SLA-Akku verwendet, aber er bietet aufgrund der Verlustleistung des LM317 nicht genügend Kapazität:

( 12   v − 5.5   v ) × 700   M A = 4.55   W ≈ 5   W

Der LM317 verbrennt etwa 5 W als Wärme.

Ich muss 6 V von meinem Akku in etwa 5,5–5,6 V (AC-USB-Ladegerätspannung bei 500 mA Last) umwandeln, um effizienter zu laden und das Akkugewicht zu verringern (halbe Zellen, halbes Gewicht).

Ich habe versucht, einen Operationsverstärkerregler mit einem MOSFET zu entwickeln, aber die V GS -Schwelle ist einfach zu hoch, als dass der Operationsverstärker ihn einschalten könnte – es ist eine V CC von etwa 8 V erforderlich, was meine Wärmeverluste auf ein inakzeptables Maß ansteigen lässt Ebenen.

Antworten (4)

Wenn Sie mit „am besten“ „am effizientesten“ meinen, dann möchten Sie ein Schaltnetzteil oder genauer gesagt einen Abwärtswandler . Wirkungsgrade über 70 % sind üblich, und über 90 % sind bei sorgfältiger Auslegung und Auswahl möglich.

Mit einem solchen Gerät können Sie möglicherweise eine 12-V-Batterie ohne größere Verluste verwenden als mit einer 6-V-Batterie.

Der LM317 ist ein Durchgangstransistor, der von einem Fehlerverstärker angesteuert wird, im Wesentlichen ein Operationsverstärker plus ein Transistor. Ein Operationsverstärker und ein MOSFET sind nicht sehr unterschiedlich, und Sie werden die Effizienz eines LM317 mit keiner Kombination aus Operationsverstärkern und MOSFETs verbessern, die kein schnelles Schalten und wahrscheinlich eine Induktivität beinhalten. Ohne Umschalten haben Sie einen Linearregler , und der einzige Ort, an dem Überspannung abfließen kann, ist Wärme.

Elektrische Leistung ist das Produkt aus Strom und Spannung:

P = ICH E

und solange Sie ein Gerät haben, an dem eine Spannung anliegt und Strom durch es fließt, wandeln Sie elektrische Energie in etwas anderes um, normalerweise Wärme. Nichtlineare Regler vermeiden dieses Problem, indem sie schnell zwischen Perioden mit hoher Spannung und niedrigem Strom und niedriger Spannung und hohem Strom umschalten, außer in einem Energiespeicher (einem Induktor), der die elektrische Energie in etwas speichern kann, das leichter zurückgewonnen werden kann als Wärme ( ein Magnetfeld).

Ja, mit "am besten" meinte ich am effizientesten. Ich werde mir das mal ansehen.
Wie auch immer, ich muss für diese Aufgabe einen MOSFET mit niedrigem Vgs bekommen.
Ich glaube du hast mich nicht verstanden. Ich sagte, ich habe OPAmp OUTPUT mit dem GATE des MOSFET und OPAmps V- mit der Ausgangsspannung, V+ mit der Zenerdiode (5,6 V) verbunden.
@BartekSzablowski es spielt keine Rolle, was Sie angeschlossen haben. Operationsverstärker als MOSFETS (in jeder Konfiguration, die wahrscheinlich als "Regler" bezeichnet wird) sind lineare Geräte. Wenn Sie kein schnelles Schalten (also nicht mehr linear) und eine Induktivität haben, können Sie die Eingangsspannung nur durch Wärmeerzeugung auf die Ausgangsspannung reduzieren ( v ich N − v Ö u T ) ⋅ ICH (in Watt).
In Ordnung, die einzige Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, einen Abwärtswandler zu entwerfen? (Wird nicht so einfach sein. Haha)
@BartekSzablowski kann man auch kaufen. Überprüfen Sie ebay, ob billig und geringes Volumen Ihr Hauptanliegen sind.
@BartekSzablowski Es gibt selten einen guten Grund, ein SMPS zu "designen", einen Controller zu kaufen (praktisch jeder stellt sie heutzutage her) und nach Belieben mit den im Datenblatt / den App-Notizen erwähnten Passiven zu würzen.
Zu Ihrer Information, ein LDO wäre in dieser Anwendung wahrscheinlich effizienter, da der Spannungsabfall zwischen Batterie und Last so gering ist. Abhängig von der Bat-Spannung würden Sie wahrscheinlich einen Wirkungsgrad von etwa 75% bis 95% sehen. Die Anzahl der Komponenten und die Komplexität wären ebenfalls geringer.

Möglicherweise können Sie einen LDO verwenden: einen "Low-Drop-Out" -Regler. Low Dropout bedeutet, dass die Ausgangsspannung näher an der Eingangsspannung liegen kann als bei herkömmlichen Reglern, die mehrere Volt Dropout erfordern können. Es gibt viele, viele LDOs auf dem Markt mit unterschiedlichen Spezifikationen. Sie können Festspannung oder einstellbar sein. Vielleicht gibt es einen, der 5,5 oder 5,6 V ausgibt, mit einem ausreichend niedrigen Dropout, dass der Eingang so niedrig wie 5,95 V sein kann, und mit ausreichender Stromabgabe.

Sie können einen 5-V-LDO mit einer in Vorwärtsrichtung vorgespannten Diode in seinem gemeinsamen Pfad für 5,6 V "hacken".
Die USB-Spezifikation beträgt 5 V ± 5 %. Ich weiß nicht, warum 5,6 V das Ziel sind. Ein LDO würde gut über den Eingangsspannungsbereich funktionieren, wenn der Ausgang auf 5,0 V heruntergeregelt wird.
Ich dachte auch, dass USB wirklich nur 5 V hat, aber in einigen Fällen ist es das nicht. Zum Beispiel; Das AC-Ladegerät von HTC liefert 5,6 V bei 800 mA Last, und es ist nicht kaputt, da ich auch andere Ladegeräte von HTC getestet habe und sie alle sehr ähnliche Spezifikationen haben.

Eine Reihendiode. Der Spannungsabfall beträgt ungefähr 0,6 V, fast unabhängig vom Strom durch ihn. Wenn dieser Spannungsabfall zu groß ist, ersetzen Sie ihn durch eine Schottky-Diode, das reicht für etwa 0,3-0,4 V.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Ja, es scheint eine gute Idee zu sein. Obwohl die Batterie ihren Ladezustand hat und ich möchte, dass die Spannung über 100% -40% Ladung ziemlich stabil ist. (6,35 V-5,95 V)
Sie sollten diese Anforderung zu Ihrer Frage hinzufügen.
Ich habe klar gesagt, dass ich "Batteriespannung" umwandeln muss, also dachte ich, es sei ziemlich offensichtlich.
Dies ist wahrscheinlich der effizienteste Weg, um 0,6 V abzusenken. 0,3 W Verlust von ~2,75 geliefert. Wenn Ihr Eingangsbereich zwischen 6,35 V und 5,95 V liegt, halten Sie den USB-Spezifikationsbereich (1,0 bis 2,0 Spezifikation) von 5,25 V bis 4,75 V nicht ein. Bei USB 3 sind es 4,45–5,25 V. Aber es könnte immer noch nah genug dran sein arbeiten. Ein auf 5,0 V eingestellter LDO ist wahrscheinlich die beste Lösung.

Werfen Sie einen Blick auf die einfache Schalterserie LM2679 (jetzt von Texas Instruments vertrieben). Sie sind in einer anpassbaren Version erhältlich und wirklich einfach zu implementieren. fast so einfach wie der LM317, aber in einem Switchmode-Gerät. Die Anzahl der Teile ist für einen Schaltregler ebenfalls sehr gering und die Leistung ist sehr gut.

aus dem Datenblatt: Der LM2679 ist Teil der SIMPLE SWITCHER ® -Familie von Leistungswandlern. Ein vollständiges Design verwendet eine minimale Anzahl externer Komponenten, die von einer Vielzahl von Herstellern vorbestimmt wurden. Mithilfe dieses Datenblatts oder einer Design-Software namens LM267X Made Simple (Version 2.0) kann schnell ein komplettes Schaltnetzteil entworfen werden. Die Software wird kostenlos zur Verfügung gestellt und kann von der Website von Texas Instruments unter http://www.ti.com heruntergeladen werden

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2679.pdf

Effizienteste Art, 6 V in 5,5 V umzuwandeln
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