Wie man einen Niederspannungs-Hochstromeingang effizient auf einen Hochspannungs-Niederstromausgang anhebt

Ich habe einen 3,7-V-6600-mAh-Lithium-Ionen-Akku, den ich verwenden möchte, um einige kleine 6-V-Motoren mit Strom zu versorgen, die nur 500 mA benötigen. Allerdings muss die Batterieversorgung so lange wie möglich halten (weshalb ich eine große mAh-Batterie verwende).

Wie würde ich den Ausgang des Lithiums mit einer handelsüblichen Komponente so effizient wie möglich auf 6 V bei 500 mA umwandeln?

Ich sehe eine Menge billiger chinesischer Buck-Boost-DC-DC-Wandler mit Schaltreglern, die dies behaupten, aber sind sie die effizienteste Methode? Ich mache mir Sorgen, dass diese darauf ausgelegt sind, sowohl die Spannung als auch den Strom zu erhöhen, sie nicht nach Bedarf umzukehren, und daher immer noch viel Watt verschwenden werden.

Buck-Boost-Wandler sind der effizienteste Weg (er kann einen Wirkungsgrad von bis zu 90+% erreichen, was großartig ist ...)
Wenn Sie eine finden, die gleichzeitig Spannung und Strom erhöht, schicken Sie mir welche, ich möchte sie verketten und mein Haus mit einem Paar AA-Batterien versorgen ...

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Die effizienteste Lösung, die weithin verfügbar ist, um eine Spannung in eine höhere Spannung umzuwandeln, ist ein Aufwärtswandler.

Ein Aufwärtswandler ist effizient, weil es sich um einen DC-DC- Leistungswandler handelt . Andere Verfahren wie Ladungspumpen sind typischerweise Spannungswandler. Die Unterscheidung ist wichtig, da sie durch die Übertragung von Leistung vom Eingang zum Ausgang theoretisch (aber nicht praktisch) zu 100 % effizient ist.

Nach Ihren Zahlen und einem Wirkungsgrad von 100% würde Ihr 6-V-, 500-mA- (3-W-) Ausgang 3 W vom Eingang ziehen (dh 3,7 V, 811 mA).

Praktisch ergibt ein Wirkungsgrad von 90 % eine Eingangsleistung von 3 W/0,9 = 3,33 W = 3,7 V, 900 mA

Was Sie wollen, ist eine Art Schaltnetzteil, das als Aufwärtswandler bezeichnet wird . Diese wandeln eine niedrige Gleichspannung bei hohem Strom in eine hohe Gleichspannung bei niedrigem Strom um. Theoretisch sind sie mit idealen Teilen zu 100 % effizient. Für das, was Sie tun möchten, wäre eine tatsächliche Effizienz von 80% relativ einfach. Über 90 % sind machbar, erfordern aber Tricks wie die Synchrongleichrichtung (eine Methode, um die Tatsache zu umgehen, dass die Diode nicht ideal ist und beim Leiten einen kleinen Spannungsabfall aufweist).

Hier ist das Grundkonzept eines Aufwärtswandlers:

Wenn der Schalter geschlossen ist, baut sich der Strom linear mit der Zeit durch die Spule auf und speichert Energie in der Spule. Wenn der Schalter geöffnet wird, muss der Strom kurzfristig irgendwo weiterfließen, und zwar durch die Diode auf den Ausgang. Jetzt wird die Spannung über der Induktivität umgekehrt und der Strom nimmt linear mit der Zeit ab. Wenn es 0 erreicht, hört die Diode auf zu leiten und alles ist aus, bis der Schalter das nächste Mal wieder geschlossen wird. Dies ist der Fall des Betriebs im diskontinuierlichen Modus . In der Praxis wird der Schalter oft so schnell geschlossen und geöffnet, dass der Strom während der kurzen Zeit, in der er geöffnet ist, nicht auf 0 abklingt. Das nennt man Dauerbetrieb .

In jedem Fall überwacht ein Steuersystem Vout und passt den Zeitpunkt des Öffnens und Schließens des Schalters an, um mehr oder weniger Strom auf Vout abzugeben, je nachdem, ob es niedrig oder hoch ist.

Aufwärtswandler sind weit verbreitet, und es gibt viele Chips, die viele ihrer Funktionen integrieren. Für Ihre Spannungen und Ströme sollten Sie leicht einen Chip finden können, der extern kaum mehr als die Induktivität und die Ausgangskappe benötigt. Ich würde damit beginnen, die Angebote von Microchip, ST und TI zu prüfen. In dem unwahrscheinlichen Fall, dass ich dort nichts Passendes finde, würde ich Linear und andere überprüfen, die im Allgemeinen teurer sind.

Wie man einen Niederspannungs-Hochstromeingang effizient auf einen Hochspannungs-Niederstromausgang anhebt
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