Step Up Converter, Frage zum Betrieb

    Hallo zusammen,

    zur Zeit werden ja auf einer bekannten Plattform viele schöne Step-Up_converter für 20 A und 40A angeboten. Schöne Teile, von denen ich zwei zu Hause habe und mich mit denen etwas näher befasst habe.

    Fazit zu diesen Geräten: Sie machen wirklich Spaß, sie funktionieren gut und sind für viele Sachen bestens geeignet. Störungen machen sie ab 10m sehr deutlich und dann aber heftigst auf 6m und höher.

    Doch darum geht es mir nicht. Meine Frage zu diesen Wandlern lautet: Es wird im Datenblatt angegeben, dass zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung 3 Volt Differenz sein muss, damit das Gerät richtig arbeitet. Was passiert, wenn diese Differenz kleiner ist? Dieses habe ich überprüft und folgendes Verhalten festgestellt:

    Einstellung am Step Up Converter für die Ausgangsspannung: 13,5 Volt

    Eingangsspannung Start 10 Volt

    Verbraucher: Lampe mit 21 Watt

    Der Converter funktioniert wie er soll. Jetzt erhöhe ich langsam die Eingangsspannung. Bei 13 Volt habe ich den Eindruck, die Ausgangsspannung sackt um 0,2 bis 0,3 Volt ein. Das ist sicher der Moment, an dem die Aufwärtsregelung ausschaltet und die Eingangsspannung einfach durchgereicht wird. Wird die Spannung am Eingang weiter erhöht, erhöht sich auch die Ausgangsspannung. Soweit alles korrekt.

    Kann der Step Up Schaden nehmen, wenn ich z.B. über längere Zeit nur 0,5 bis 1,0 Volt Differenz habe? Sind die 3 Volt vielleicht nur ein Wert, damit man auf Nummer sicher geht was den Hersteller betrifft?

    Ich bin auf eure Antworten gespannt.

    Gruß Stefan

    Strengt euch an! Der Tag versaut sich nicht von alleine! :D

    Quote from DL8SFZ

    zur Zeit werden ja auf einer bekannten Plattform viele schöne Step-Up_converter für 20 A und 40A angeboten. Schöne Teile ...

    Stefan, benenne doch bitte klar, um welche Wandler es sich handelt, ggf. Typenbezeichnung oder Link. Mit "schöne Teile" ist dir schwer zu helfen...

    73

    Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Stefan, kannst du lesen, welcher Schaltwandlerchip verbaut ist. Wenn man dessen Datenblatt findet, lässt sich sicher auch deine Frage nach einem Overhead beantworten.

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    In this video the Boost converter input/outputs, components and how to connect it explained. Then datasheet for each major components are shown. The module ...
    www.youtube.com

    73 Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Hallo Günter,

    ich bin im Büro, da habe ich keinen Zugriff auf das Ding, werde es heute Abend aber schreiben.

    "Overhead" bedeutet jetzt was genau?

    Gruß Stefan

    Strengt euch an! Der Tag versaut sich nicht von alleine! :D

    Mit Overhead ist die von dir erwähnte Differenz zwischen Ein- und Ausgangsspannung gemeint.

    73, de Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Ah, danke.

    Interessant: Im ersten von dir verlinktem Artikel steht, dass die Spannungsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang mindestens 1 Volt sein muss, im zweiten Artikel wieder die bekannten 3 Volt. Dann scheint es entweder ein Flüchtigkeitsfehler zu sein oder wirklich zwei unterschiedliche Schaltwandler.

    Gruß Stefan

    Strengt euch an! Der Tag versaut sich nicht von alleine! :D

    ... und im dritten Link sind sie am Ende des Films kaputt.

    73, Michael, DF2OK.
    ~ AFU seit 1975 ~ DARC ~ G-QRP-Club ~ DL-QRP-AG GM ~ AGCW ~ FISTS ~ QRPARCI ~ SKCC ~ QRZ.COM ~
    "Dat Sichtbore hebbt wi verloorn, aver dat Erinnern blifft jümmers in uns Harten." Das ist plattdeutsche Sprache.

    Quote from DL8SFZ

    Ich bin auf eure Antworten gespannt.

    Moin Stefan,

    meine Antwort auf Deine konkrete Frage ist die, dass ich lieber den sichereren Weg wählen würde und mit 3V statt 1V Spannungsdifferenz arbeiten würde. Unklare Verhältnisse der Schaltung durch zu geringen Overhead sollte vermieden werden.

    Ergänzendes.

    Quote from DL8SFZ

    sie funktionieren gut

    Das ist relativ zu betrachten. Ich bin kein Freund dieser Dinger, denen traue ich nicht über'n Weg. An diese Teile würde ich nicht ohne weitere Zusatzbeschaltung zur Absicherung keine wertvolle Elektronik anschliessen. HF-Störungen kommen noch dazu.

    Im oben verlinkten Video wird nach knapp vier Minuten gezeigt, wie miserabel die Leistungshalbleiter in Bezug auf Kühlung und Kontakt zur Kühlfläche montiert sind. Allein der Anpressdruck der Platine mit den vier Halbleitern und den Silikonscheiben an den Kühlflächen sollen die Wärme an den Kühlkörper abführen. Selbst wenn es funktioniert, Langzeitkonstanz? Einsatz unter rauhen Bedingungen?

    Die Kühlflächen der Halbleiter sind nicht einzeln verschraubt. Wenn bei der Fertigung die abgeknickten Beine nur um einen geringen Wert in der Länge variieren, verkantet der Halbleiter.

    Dann die mikrigen Schraubverbinder für den hohen Strom. Irgendwann werden die sich durch thermische Mikrobewegungen lösen und kleine aber feine Aussetzer hervorrufen. Wie dann die billige Elektronik reagiert... Im Film am Ende alleine durch das Einstellen der Ausgangsspannung im Betrieb schon der Totalausfall. Zum Glück war die Ausgangsspannung weg und nicht hochgelaufen.

    Man kann solche Module testen. Einfach bei vollem Betrieb mit einer blanken Schraubendreherklinge mal den Ausgang kurzschliessen. Überleben sie das mehrfach, dann ist es schon mal gut. Die Elkos sind auch keine hochwertige Ware, warum auch, funktioniert ja auch so.

    Die Datenangaben bei ebay lesen sich abenteuerlich. Also die Artikelbeschreibung des Verkäufers. Abenteuerlich. https://www.ebay.de/itm/175752895135 Scrollt mal zur Beschreibung durch. Also Elektroautos werden schneller, Lüfter mit hydraulischen Lagern - ab da war mein Lachflash komplett. ;) Leistungsröhren sind drin, okay. Ja, wir kennen die Übersetzungen solcher Chinaböller.

    Dann ein Teil der Bewertungen: Stromregulierung funktioniert bei Kurzschluss nicht. Oder: Alles bestens, funktioniert wie erwartet, nur unter Last nicht. :D

    Zum Spielen sicher ganz nett, aber wenn man sowas in den Kreis teurer und wichtiger Anlagen daheim oder mobil installieren will, so sollte man vielleicht sicherere Produkten zuwenden. Ich suche "gerne" mal bei den Suchmaschinen nach "Problem XYZ" allein im Microcontroller Net gibt's diverse Threads zu Problemen mit den Teilen.

    Stefan, das ist jetzt keine Kritik an Dir oder der Tatsache, dass Du diese Teile gekauft hast. Lediglich die Meinung dazu, was ich von den Teilen halte. Und für eine konkrete Problemlösung, bei der die Funktion gewährleistet sein soll und weder Leben noch Sachwerte zu schaden kommen mögen, gibt's sicher professionelle Lösungen.

    73, Michael, DF2OK.
    ~ AFU seit 1975 ~ DARC ~ G-QRP-Club ~ DL-QRP-AG GM ~ AGCW ~ FISTS ~ QRPARCI ~ SKCC ~ QRZ.COM ~
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    Edited once, last by DF2OK (November 20, 2024 at 7:38 PM).

    Hallo Gemeinde.

    Ich betreibe so ein Teil zur Batterieladung meiner SE6861 und auch diverser anderer Akkus aus einer KFZ Batterie,

    Natürlich weit unter der angegebenen Leistung.

    Bis jetzt traten außer leichter Störungen auf den oberen KW Bändern keine Probleme auf.

    Was aber unbedingt zu beachten ist: Der Shunt zur Messung für die Stromerfassung befindet sich zwischen Minusanschluß Eingang und Minusanschluß Ausgang.

    Wenn diese beiden Anschlüsse außerhalb irgendwo miteinander verbunden sind, dann ist die Strombegrenzung, bzw Überstromabschaltung wirkungslos.

    Gruß Werner

    Hallo Michael,

    danke für deine Analyse. Ich stehe den Teilen jetzt auch recht ausgewogen gegenüber. Aber ohne zu testen, weiß man nicht, was man bekommt.

    Meine ursprüngliche Frage ist aber nicht ganz beantwortet. Ich habe dieses Teil hier im Versuch so eingesetzt, wie für mich Sinn macht, nämlich zusammen mit einem Akku, damit die absinkende Spannung beim leerer werden ausgeglichen wird.

    Daher kommt der grenzwertige Einsatz, die Eingangsspannung beginnt bei 14 Volt und fällt im Laufe der Zeit auf bis zu 11 Volt. Auf der Ausgangsseite wird ein Festwert von 13,5 Volt eingestellt.

    Im Kurzzeitversuch hier mit der Lampe funktioniert das perfekt. Und hier ist die Frage, was passiert im Converter, wenn ich ihn so betreibe? Beginnend bei 14 Volt wird ja die Leistung einfach "durchgereicht" zum Ausgang, bei 11 Volt arbeitet der Converter im Betriebsbereich. Geht der Converter jetzt dabei kaputt, wenn die Spannung von Eingang und Ausgang nur 1 Volt Unterschied haben? Um diesen Bereich geht es hier halt.


    Zu den Störungen:

    Ich habe den Converter hier mit Netzteil aufgebaut und belastet. Über die "Luft" konnten mit meinem Xiegu 6100 zwischen 80m und 6m keine Störungen aufgenommen werden. Dann habe ich aus meinem großen Akku über den Converter meinen FTdx 101 betrieben. Dabei waren auf 15m kaum Spuren von Störsignalen zu sehen. Auf 12m waren sie etwas deutlicher zu sehen, stimmte man den Empfänger auf diese Störung ab, erzeugten sie nahezu keinen S-Meter Ausschlag, man konnte das Schrabben leicht hören. Auf 10m waren diese im Raster von 150Khz auftretenden Störungen deutlich zu sehen und erreichten auch S5. Auf 6m war praktisch kein Betrieb mehr möglich, alles wurde einheitlich plattgebügelt.

    Diesbezüglich habe ich auch schon ein Video gefunden gehabt, der in den Ausgang je Leitung eine Drossel geschaltet hat, die die Störungen auf 10m komplett beseitigten und auf 6m mehr oder weniger auch komplett sauber herausgefiltet hat.

    Soweit zu den Störungen, die diese Teile machen.Ähnlich wie bei einem Schaltnetzteil, ohne Entstörung gehts halt nicht...

    Gruß Stefan

    Strengt euch an! Der Tag versaut sich nicht von alleine! :D

    Hallo Stefan,

    ich kann Deine Problemstellung nachvollziehen. In der Beschreibung bei ebay steht, Zitat:

    Eingangsspannungsbereich: 10V-60V
    Ausgangsspannungsbereich: 12V-90V

    Aus den Werten oben ist zu sehen, dass 2V Differenz zwischen Ausgang und Eingang nötig sind. Damit sollte das Modul funktionieren. "Durchgereicht" - oder anders formuliert - direkt durchgeschaltet wird nichts. Es wird laufend gewandelt, wie im Grundlagenvideo erklärt. Wie das Modul sich langfristig verhält, wenn die Differenz kleiner als 2 Volt beträgt - schwer zu sagen. Hängt neben dem steuernden Chip auch von dessen Beschaltung ab. Wenn es nicht mehr genug "eigene" Spannung hat, um zu arbeiten, gibts sicherlich ungewollte Effekte.

    Bei einer Quelle, die schleichend auch unter 10V geraten kann, ist vielleicht ein anderes Modul vorzuziehen. Vielleicht eines, dass bei 5V oder so anfängt. Wäre meine Idee zu einer Lösung.

    Hat das noch einen Zusammenhang mit diesem Thread?

    73, Michael, DF2OK.
    ~ AFU seit 1975 ~ DARC ~ G-QRP-Club ~ DL-QRP-AG GM ~ AGCW ~ FISTS ~ QRPARCI ~ SKCC ~ QRZ.COM ~
    "Dat Sichtbore hebbt wi verloorn, aver dat Erinnern blifft jümmers in uns Harten." Das ist plattdeutsche Sprache.

    Edited once, last by DF2OK (November 20, 2024 at 9:47 PM).

    Moin,

    Quote from DF2OK

    Zum Spielen sicher ganz nett, aber wenn man sowas in den Kreis teurer und wichtiger Anlagen daheim oder mobil installieren will, so sollte man vielleicht sicherere Produkten zuwenden.

    wenn man teure und wichtige Anlagen hat, sollte man erwarten können, dass diese entsprechende Schutzmaßnahmen am Eingang ihrer Spannungsversorgung haben und dieses nicht eine externe Voraussetzung ist. Sonst sind sie zwar teuer, aber ihr Geld nicht wert.

    Diese ganzen Dinger, auch die kleinen 5V und 3.3V Schaltregler als Ersatz für die linearen Spannungsregler (werden viel und gerne bei den Modellbahnern verwendet), die man im Internet an jeder Ecke findet, sind oft nichts anderes als die Umsetzung eines Schaltungsbeispiels aus einer App Note des Chip Herstellers. Wenn man auf der Seite des Chip Herstellers stöbert finden sich dort viele Infos zum Design & Funktion von Boost Konvertern, manchmal sogar mit LTSpice Files und das ganz ohne effektvolle YT Videos¹ ;)

    https://www.ti.com/product/de-de/TL494

    73, Tom

    ¹ Kein Wunder, das sowas bei rauskommt. SCNR

    Guten Morgen zusammen,

    hallo Michael, das war vor längerer Zeit der Ursprung zum Thema. Zum eine Batterie aus einer Batterie zu laden ist das Teil echt super, macht seinen Job und wurde von ein paar Leuten umgesetzt.

    Zu meiner aktuellen Sache ist es gekommen, weil ein OM auf einer Veranstaltung erzählt hat, er hätte glaube ich von Icom ein Gerät für sehr teures Geld zu Hause, welches für Portabelbetrieb geacht ist und diese Funktion wie von mir geschrieben, umsetzen würde. Allerdings soll es das Teil nicht mehr käuflich geben. Aus diesem Gespräch heraus ist dann der Gedanke entspanden, mit so einem Step Up das zu lösen.

    Danke für eure Beiträge, ich werde mir jetzt in den nächsten Wochen noch einen weiteren Testaufbau gönnen und bei höherer Last am einem Netzteil das Ding im Grenzbereich quälen, um neue Erkenntnisse zu bekommen.

    Gruß Stefan

    Strengt euch an! Der Tag versaut sich nicht von alleine! :D

    Es gibt einen deutschen OM, der genau solch einen Ausgleichs-DC-DC-Wandler des Öfteren in der Funkboerse.de angeboten hat.

    Es gab auch die Firma MFJ, die exakt einen solchen Ausgleichs-DC-DC-Wandler angeboten hat, die auch noch auf dem Markt zu finden sind.

    Mit der richtigen Dimensionierung und einem HF-gerechten Aufbau geht das auch in diesem Spannungsbereich recht gut...

    73 Andy

    Hallo Zusammen,

    im Prinzip müsste man nachlesen ob der IC TL494 eine 'under-' und/oder 'over-Voltage' Protection besitzt.

    Damit würde er sich abschalten, wenn die Spannung unter einen gewissen Wert fällt.

    https://www.ti.com/product/de-de/TL494

    Ist zumindest ein TI Chip, wenn es kein CN-Plagiat ist.

    Im DB steht leider nichts dazu. Sofern die Funktion nicht extern realisiert ist, sollte man vorsichtig bei Anschluss

    teurer HW sein, oder man macht seine eigene OV extern dazu (siehe z.B. die BTS Reihe der Infineon Profets).


    vy73

    Markus

    Der TL494 ist ein Industriestandard Pulsweitenmodulator, er ist billig und wird von mehreren Halbleiterfirmen wie z.B. Texas Instruments und ONSemiconductor (ex Philips) und auch unter anderen Typenbezeichnungen (UC3843, TL3842) hergestellt. Er ist so etwas wie ein Schweizer Taschenmesser für PWM-Schaltwandler. Für einen Step-Up Wandler braucht man vom Prinzip her nur noch eine ausreichend bemessene Speicherdrossel, eine schnelle Gleichrichterdiode und einen externen Leistungs-Schalttransistor, heutzutage meist ein MOSFET. Im Web gibt es zahlreiche Tutorials zu dem Baustein.

    Hier zum Beispiel ist das Arbeitsprinzip und das Design eines Step-Up Wandlers mit dem TL494 in einer schönen Anleitung Schritt für Schritt erklärt:

    Designing a High Power, High Efficiency Boost Converter using TL494
    circuitdigest.com

    Und hier ist die TI Applikation Note für den Baustein:
    Designing Switching Voltage Regulators With the TL494


    Zu den PWM Steuertransistoren am Ausgang des Bausteins liest man:

    "Note: The transistors have a saturation voltage of less than 1.3 V in the common-emitter configuration and less than 2.5 V in the emitter-follower configuration."

    Das wäre schon mal eine Erklärung für den notwendigen Spannungs-Overhead. Eine weitere Erklärung wären die eingebauten Error Amplifier OPs und deren Eingangsspannunsgbereich. Dazu steht: "Both high-gain error amplifiers receive their bias from the VI supply rail. This permits a common-mode input voltage range from –0.3 V to 2 V less than VI"

    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Edited 6 times, last by DL4ZAO (November 21, 2024 at 12:47 PM).