DC/DC-Wandler auf stabile 16V

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Nachdem auch durch die Lichtstrommessungen erneut das Thema IRC an Überspannung für sehr helle Lampen noch Aktuell ist, kam auch die Frage nach einer Konstantspannungsversorgung auf. Da der Wirkungsgrad von Halogenlampen zwar um den Faktor 2 (oder auch etwas weniger) kleiner als bei LEDs ist, werden letztere zwar immer beliebter, jedoch geht es kaum billiger und kompakter als mit IRC, da man sich um Hitzeentwicklung keine Sorgen machen muß.
Nachteil ist der mit der Akkuspannung nachlassende Wirkungsgrad.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, habe ich einen geregelten DC/DC-Wandler entworfen, welcher eine einstellbare Ausgangsspannung im Bereich 10...18V bei 11...17V Eingangsspannung liefert. Der Wandler arbeitet mit Übertrager und erlaubt so einen Softstart. Wirkungsgradmessungen folgen noch, da ich noch andere Gleichrichterdioden bestellen werde. Der Prototyp wird Leistungsmäßig auf maximal 35W IRC ausgelegt sein, also rund 70W liefern.


Nun die Frage hier, ob Interesse besteht, das ich -vorausgestzt das Ding tut es vernünftig, was ich testen werde- von diesen Dingern ein paar baue.
Der Wandler sollte bei IRC nicht in das Lampengehäuse, da dieses im Stand sehr heiß werden kann. Ich dachte an eine Montage zwischen das Anschlußkabel vom Akku zur Lampe; da der Wandler vergossen ist, spielt Regen keine Rolle. Und ich hoffe das Ganze auf etwa 75mmx45mmx35mm auch für die 50W-Variante (weniger geht natürlich) zu bekommen. Schalten kann man vor oder hinter dem Wandler, die Spannungseinstellung erfolgt durch einen externen Widerstand (herausgeführte Kabel) um eine Dimmung so einfach wie möglich zu machen.
Die Leerlaufstromaufnahme (beim Schalten hinter dem Wandler wichtig) sollte unter 100 mA liegen.
Kurzschlußschutz am Wandler besteht nicht, daß muss der Akkuschutz machen, geht gut, wenn der schnell genug ist. Man könnte auch über einen "Einzeller" nachdenken, der ab 2,5V arbeítet. Der wird dann etwas größer.

Wenn Interesse besteht, werde ich das Projekt weiterverfolgen. Ich denke so eine 35W Variante könnte ich dann fertig vergossen so um die 40 Euro verkaufen (gibt keinen echten Gewinn, aber ich löte auch nicht ganz umsonst).

Sinn des Threads ist es die Lampen hier zu optimieren und zugegebener maßen auch der Stolz auf das, was man geleistet hat. Eben wie bei fast jedem, der Lampen baut. Wer denkt ich wolle nur Geld damit machen, dem sei gesagt, daß selbst 40 Euro Reingewinn pro Stück mich für die Menge an Arbeit nicht locken könnten, wenn das Interesse an der Thematik nicht da wäre.

Gruß
Thomas
 
Ich bin ja momentan mit der HID-Lampe beschäftigt, finde aber dein Engagement in dieser Sache sehr toll!
034.gif
 
ömmmm, den schaltplan willst du nicht zufällig posten!?!? (ok wenn du µC verwendest, kann ich es vergessen^^)...
 
Genau... Auch Bleigel kann man unter 11V entladen, und da will man ja alles rauskitzeln, was drin steckt! Und gerade für Bleigel wäre so eine Schaltung genial, weil man dann endlich mit den Liio mithalten kann in bezug auf Überspannung!!

Also 10V minimum an eingangsspannung wäre zumindest für mich interessant!!

Bener
 
Ich brauche zwar nur 13,5V, aber mit der regelbaren Ausgangsspannung wär die Schaltung auch dafür Intressant, wenn sie einen guten Wirkungsgrad hat. Im Moment benutze ich einen Spannungsregler, der die Überspannung ja wohl nur als Wärme verbrät.
 
Interessiert mich auch, ich würde es aber gerne selber in ein Alugehäuse einbauen, als Funkamateur stört mich im wahrsten Sinne des Wortes alles was HF erzeugt und unkontrolliert abstrahlt. ;)
Kann ich einen Bausatz haben?
Gibt es eine Unterspannungsabschaltung? Ggf. mit Warnton, damit man nicht plötzlich im dunkeln steht?
 
@Siam
Cool, dass noch jemand dafür begeistern kann :)

Willst du das Ding mit Controller steuern?

Wenn ja, erkläre ich mich bereit die Software zu machen...

Dann sind so Dinger, wie Unterspannungsabschaltung/ Akkuanzeige/ Dimmbarkeit leicht zu integrieren.

Viele Grüße Tobias
 
Hi Siam,

eigentlich macht es bei den Halogenlampen wie bei den LEDs ebenfalls Sinn die Stromstärke und nicht die Spannung zu regeln. Das Durchbrennen der Halogenlampen beim Einschalten kommt ja durch einen zu hohen Strom und nicht durch eine zu hohe Spannung zu stande.
Eine geregelte Step-Up-Schaltung, die mehr als das übliche eine Ampere kann, finde ich mehr als interessant. Man könnte mit EINER Schaltung sehr einfach eine Halogen (für Licht mit Wumms) mit einer LED (effektives Abblendlicht) realisieren.:daumen:

Viele Grüße
Heizer03
 
Nachdem doch einige hier Interesse an diesem Projekt zeigen, werde ich es wohl weiterverfolgen, auch wenn ich selbst keine Halogenlampen mehr benutze. Die Schaltung wird jedoch auch Grundlage für einen HID-Ballast, den ich schon länger entwerfen will.

Zum Spannungsbereich:
Es geht so ziemlich alles auf alles. Die "Standardvariante" arbeitet am Eingang ab 9V und kann 18V ab. Unter 10V kann es jedoch sein, daß die 16V nicht mehr ganz erreicht werden. Dies lässt sich jedoch auch ändern. Für kleinere Eingangsspannungen ist zusätzlicher Aufwand nötig (etwas größer+teurer), geht jedoch auch.
Kleinere oder größere Ausgangsspannungen gehen ohne signifikanten Mehraufwand, jedoch sinkt der Wirkungsgrad bei kleineren Spannungen aufgrund der Gleichrichtung mit Dioden. Aktive Gleichrichtung (vernünftige, aktive Gleichrichtung, nicht die pseudo-Schaltungen) würde einfach zu hohe mehrkosten und Baugröße bedeuten.

Zur Steuerung:

Die Ausgangsspannung wird über einen Spannungssollwert geregelt. Dieser wird entweder durch einen externen Widerstand (Unterspannungswiderstand eines Referenzspannungsteilers) oder durch eine externe Spannung von 0,5...5V mit mind. 3mA vorgegeben. Die Anbindung an einen Controller ist von daher sehr simpel. Ich werde aus Zeitgründen jedoch keine Steuerung entwickeln, auch wenn ich dies schon für mein Fahrrad (mit Punktmatrix-Display für Spannung und Status) gemacht habe und auch mit Atmel-Controllern sowie Assembler und Bascom vertraut bin. Wäre natürlich gediegen, wenn den Part jemand übernimmt. Bei Sollwert <0,5V (etwa die 0V-Grenze) liegt die Stromaufnahme deutlich unter 100mA, kann also im Fahrbetrieb auch zum Ausschalten genommen werden, sollte jedoch nicht immer am Akku hängen. Schnelles Pulsen (Lichthupe) ist über diesen Eingang möglich. Beim Schalten vor dem Wandler kommt es zu keinem Einschaltstrompuls (außer einen kleinen, der die Elkos von ca. 1000uF lädt) durch das kalte Glühwendel, da die PWM dann langsam von 0 hochfährt (dauert ca. 1-2s). Beim Schalten nach dem Wandler oder beim Pulsen des Sollwerteinganges passiert dies jedoch.

Stromregelung würde natürlich auch gehen, jedoch müßte man die Dimmstufe an das Leuchtmittel anpassen, was hier nicht der Fall ist. Zudem hat man bei einer Stromregelung immer Verluste am Meßshunt (Messung auf der AC-Seite mit induktiven Wandler funktioniert nicht vernünftig, Hall-Wandler sind zu groß und zu teuer). Jedoch werde ich in Zeiten der LED auch eine stromgeregelte Variante anbieten (Vorteil: man könnte praktisch beliebig viele LEDs in Reihe schalten-auch 100Stück wenn es sein soll)-wenn die entsprechende Nachfrage da ist.

Zur Frage nach Schaltplänen, Bausätzen etc.:

Auch wenn ich prinzipiell jede Hilfe gebe, ein Layout für einen einfachen DC/DC-Wandler auf 300V habe ich hier schon hochgeladen, so will ich auch nicht gleich alles, was ich mit viel Zeit und auch Geld (was mri schon alles abgeraucht ist:D ) entwickelt habe hier preisgeben. Schließlich weiß ich ja nicht, ob ich nach meiner Promotion nicht doch die Selbstständigkeit anstrebe und vielleicht mal wirklich Geld mit solchen Dingen verdienen will. Zwar ist das hier alles nichts Neues und Schaltnetzteile sowie Wandler in jeder Form existieren schon, dennoch zeigt die Erfahrung, daß man bei der Bauteileauswahl und Kombination sowie gerade beim Wickeln und Auslegen von Trafos und Spulen sehr viel beachten muß und dies die eigentliche Kunst ist. Ich habe auch mit den standard Bauvorschlägen der IC-Hersteller angefangen und sehr schnell festgestellt, daß die Dinger zwar so funktionieren, aber lange nicht richtig gut sind. Es gibt da einige Kleinigkeiten, die ich nach und nach optimiert habe, und dennoch finde ich fast jedesmal irgenetwas, was man besser machen kann. Ich denke jeder, der selbst einmal mühsam etwas erarbeitet hat, wäre auch nicht glücklich darüber, wenn jemand das einfach so kopiert -ganz im Stil der Chinesen.
Von daher werde ich die Wandler vergießen und gut ist.

Gruß
Thomas
 
Zur Frage nach Schaltplänen, Bausätzen etc.:

Auch wenn ich prinzipiell jede Hilfe gebe, ein Layout für einen einfachen DC/DC-Wandler auf 300V habe ich hier schon hochgeladen, so will ich auch nicht gleich alles, was ich mit viel Zeit und auch Geld (was mri schon alles abgeraucht ist:D ) entwickelt habe hier preisgeben. Schließlich weiß ich ja nicht, ob ich nach meiner Promotion nicht doch die Selbstständigkeit anstrebe und vielleicht mal wirklich Geld mit solchen Dingen verdienen will. Zwar ist das hier alles nichts Neues und Schaltnetzteile sowie Wandler in jeder Form existieren schon, dennoch zeigt die Erfahrung, daß man bei der Bauteileauswahl und Kombination sowie gerade beim Wickeln und Auslegen von Trafos und Spulen sehr viel beachten muß und dies die eigentliche Kunst ist. Ich habe auch mit den standard Bauvorschlägen der IC-Hersteller angefangen und sehr schnell festgestellt, daß die Dinger zwar so funktionieren, aber lange nicht richtig gut sind. Es gibt da einige Kleinigkeiten, die ich nach und nach optimiert habe, und dennoch finde ich fast jedesmal irgenetwas, was man besser machen kann. Ich denke jeder, der selbst einmal mühsam etwas erarbeitet hat, wäre auch nicht glücklich darüber, wenn jemand das einfach so kopiert -ganz im Stil der Chinesen.
Von daher werde ich die Wandler vergießen und gut ist.

Gruß
Thomas

Finde ich sinnvoll und kann ich auch gut verstehen!

Gruß td
 
Die Ausgangsspannung wird über einen Spannungssollwert geregelt. Dieser wird entweder durch einen externen Widerstand (Unterspannungswiderstand eines Referenzspannungsteilers) oder durch eine externe Spannung von 0,5...5V mit mind. 3mA vorgegeben.
Wenn ich diesen Widerstand auf einen Schalter lege, kann ich dann z.B. zwischen 16V und 20 V schalten?

Gerade auf nassem Laub ist das wesentlich weissere Licht eine feine Sache. Darf halt wegen der Hitze nicht ewig brennen, aber für eine schnelle Abfahrt ist das ok.

Ulrich
 
zuschaltbar für schnelle abfahrten ist das sicher ne feine sache, wäre auch interessiert. wie schaut es denn dann mit der akkulaufzeit aus, was ändert sich da?
 
zuschaltbar für schnelle abfahrten ist das sicher ne feine sache, wäre auch interessiert. wie schaut es denn dann mit der akkulaufzeit aus, was ändert sich da?
Eine 20 W IRC hat an 16 V eine Leistung von ca. 32 Watt und an 20 V ca. 46 Watt, Akkulaufzeit also knapp 70%.

In der Praxis macht sich das aber kaum bemerkbar, da das Verhältnis schnelle Abfahrt zum Rest doch recht gering ist :)

Gruss
Ulrich
 
Na, Ja. Wenn man mit konstant 16V fährt, steigt der Strom vom Akku mit sinkender Akkuspannung! Das verkürzt gerade bei den hochohmigen LiIons doch deutlich die Lebensdauer. Ich werde dazu jedoch mal einen Vergleich der Entladekurven machen, wenn der erste Prototyp fertig ist. Zu sehen dann im Thread dazu von mir.

Gruß
Thomas
 
So, der Prototyp hängt jetzt seit 60 min. am Akku mit einer 20W Halogenlampe als Last und läuft auf 16,2V (Die Entladekurve des Akkus gibt es dann später auch noch). Der Wandler ist noch unvergossen, was eine erhöhte erwärmung zur Folge hat. Die Eckdaten sind (vorläufig):

Eingangsspannung für 16V Ausgangsspannung: 10..18V (unter 10V sind an 35W keine 16V mehr möglich)

Ausgangsspannung: 5...20V , Softstart beim Einschalten des Wandlers

Last: maximal 35W IRC-Lampe (etwa 50W)

Strombegrenzung: 5A sekundär (begrenzt Anlaufstrom bei sekundärseitigem Schalten sowie Kurzschlußstrom. Primärstrom bei sekundärseitigem Kurzschluß ca. 1A. Nicht dauerkurzschlußfest, da interne Verluste zur Überhitzung führen).

Abmessungen: ca. 70mmx45mmx30mm

wird jedoch so abgeändert, das der Wandler in die "Rose-Dose" passt. Also rund mit vermutlich so 60mm Durchmesser und 34mm Höhe.(traildesaster: Danke für den Tipp:daumen: )

Wirkungsgrad: etwa 85% (durch Regelung und kompakte Bauform mit weitem Spannungsbereich halt nicht so toll)

Im unvergossenen Zustand bei rund 22°C Umgebungstemperatur setellt sich durch Vergleich zweier Messungen (30min./60min.) ein stationärer, thermischer Zustand ein. Man sieht schön, wo die meisten Verluste entstehen, nämlich in dem Übertrager, in der Speicherdrossel und in der Gleichrichterdiode. Die FETs des Inverters bleiben kalt.



Die Stromaufnahme ohne Last liegt bei ca. 30mA (Wichtig, wenn hinter dem Wandler geschaltet wird).

Ich denke, die beste Lösung wird sein, entweder eine Spannungsgeregelte Variante mit übergeordneter Strombegrenzung (wie hier) zu konzipieren, sowie eine Stromgeregelte mit übergeordneter Spannungsbegrenzung.

Mal schauen.

Gruß
Thomas
 
Wenn ich diesen Widerstand auf einen Schalter lege, kann ich dann z.B. zwischen 16V und 20 V schalten?

Gerade auf nassem Laub ist das wesentlich weissere Licht eine feine Sache. Darf halt wegen der Hitze nicht ewig brennen, aber für eine schnelle Abfahrt ist das ok.

Ulrich


Oder schön stufenlos mit Poti. :love:
 
An der stelle mal die Frage, wer an so einem Wandler, dann mit den Abmessungen durchmesser 62mm Höhe 35mm (max.) Interesse hätte. Details siehe oben.

Gruß
Thomas
 
An der stelle mal die Frage, wer an so einem Wandler, dann mit den Abmessungen durchmesser 62mm Höhe 35mm (max.) Interesse hätte. Details siehe oben.
Ich würde einen nehmen, allerdings in den Orginalabmessungen 70x45x30. Da das Ganze längs ins HT-Rohr reinmuss, sollten die höchsten Bauteile in der Mitte sein.

Ist es aufwändig, den Wandler auch auf 7-8 A Ausgangsstrom auszulegen? Dann könnte ich aus meinem H3-Strahler eine Lichtkanone machen, vorausgesetzt die H3 explodiert nicht bei 20 Volt :-)

Gruss
Ulrich
 
Hi Uli

Und Du bist Dir Sicher was Du da vorhast?
Ca 110W investieren(H3@16V) und eine Lichtausbeute deutlich schlechter als ein D2S System!
Mag sein, dass die H3 bei 20V an die Xenonlösung rankommt aber die Lebensdauer ist dann dafür auch nur noch bescheiden.
Des Weiteren ist bleibt noch zu überlegen was für ein Reflektor diesem Glutofen Stand hält...

Gruß bergnafahre
 
Ahoi.
Also ich hätte durchaus Interesse. Aber ich fände es schön, wenn der Wirkungsgrad etwas höher wäre. Wäre das möglich? Baugröße wäre mir hierbei nicht so wichtig.
Und was mich noch interessiert: kann ich dann damit auch andere Elektronische Geräte (z.B. Laptop) betreiben?
 
In die Rose-Dose passend wäre mir auch lieber. Sollte mein Hid-Projekt nicht das gewünschte Resultat bringen würde ichs mit einer IRC und deiner Schaltung probieren.
 
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