SEPIC-Wandler für (fast) alles!

[Schnellstester]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Zur Stromwelligkeit bei kleinerer Induktivität.
Die Stromwelligkeit wird höher, dies fängt aber (zum Teil) der Elko ab. So habe ich das zumindest in der Praxis wahrgenommen. Wenn es nicht so ist, dann klär mich auf

Wenn der erste Transistor leitet liegt die Eingangsspannung an der Spule L1 an. Nach dem Induktionsgesetz U=L* (delta I / delta t) steigt der Strom bei konstantem U und konstanter Induktivität L linear an. Die Steilheit dieses Anstiegs hängt dabei von Eingangsspannung und Induktivität ab (delta I / delta t) = U / L

Delta t ist die Einschaltdauer pro Schaltvorgang (ergibt sich aus Schaltfrequenz und Tastverhältnis). Die Stromwelligkeit delta I hängt also von der Induktivität ab.
delta I = (U * delta t)/L

Der Kondensator dient beim Sepic Wandler rein dazu, die je Schaltvorgang in der Spule gespeicherte Energie auf die Sekundärseite zu schaufeln. Je grösser der Kondensator, desto idealer gelten die Formeln für den Wandler. Wenn man den Kondensator so klein macht, dass er den Strom begrenzt hat man die Funktionsweise des Sepicwandlers schon ziemlich ausgehebelt. Die Spannungsänderung am Kondensator muss im Betrieb so klein sein, dass sie vernachlässigt werden kann.

 

[Jack-Lee]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Hm...
Danke Das gibt mir doch ein wenig zu denken,wie ich die Sache noch verbessern kann.
(strombegrenzung)

 

[Schnellstester]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Hm...
Danke Das gibt mir doch ein wenig zu denken,wie ich die Sache noch verbessern kann.
(strombegrenzung)

für dein Vorhaben ist der Buck-Boost-Converter auch sehr geeignet. Der hat nur 3 Leistungsbauteile und es ist egal ob die Spannung am Ausgang größer oder kleiner als die Eingangsspannung ist. Bei Tastgrad 50% gilt Uein=Uaus, also leicht zu regeln.


Einziger Nachteil ist die invertierte Polarität am Ausgang. Aber sobald Quelle oder Verbraucher potentialfrei sind spielt das ja keine Rolle.

Ein nettes Tool ist auch LT-Spice (bzw. Switchercad) von www.linear.com , mit dem man Schaltregler simulieren kann. Es gibt jede Menge fertiger Beispielschaltungen, u.a. auch für LED Stromreglungen.

 

[Jack-Lee]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Bevor aber nicht noch n paar von den Stepdown Wandlern verkauft wurden sind, ists geld aber doch zu knapp um neues auf die Beine zu stellen :/

 

[Piranje]

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Hallo Jack-Lee,


sehr interessante Lösung die Du da umgesetzt hast. Da sich mittlerweile eine ganze Kollektion aus verschiedenen Akkus mit den verschiedensten Anschlusssteckern bei mir angesammelt hat suche ich nach einer Möglichkeit diese universell zu nutzen. Ich muss aber noch eine blöde Anfängerfrage stellen: Wie stelle ich die gewünschte Ausgangsspannung ein? Oder wird diese Spannung bei der Herstellung der Platine einmalig vorgegeben?


Vielleicht kannst Du mir auch noch bei einer konkreten Problemstellung helfen:
Die Stromversorgung zur Beleuchtung im Mango (Ixon Speed IQ, Rücklicht, Blinker) wird über einen 6 Volt Akku hergestellt. Aktuell habe ich das Problem, dass der Ixon Speed nach dem Einschalten zwar kurz auf hoher Stufe leuchtet, dann aber stets heruntergedimmt wird. Ich spekuliere, dass die Spannung nicht ausreicht. Ich habe mehrere Akkus probiert (Blei, Sigma-NiMH, den Original Busch und Müller Akku zur Ixon Speed). Daher verspreche ich mir von Deiner Lösung Abhilfe. Bin aber nicht sicher welche Spannung jenseits 6 Volt ich anlegen sollte ohne etwas zu zerstören.



Schönen Gruß
Andreas

 

[Jack-Lee]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Die IQ wollte glaube ich 6,5-7,2V haben.
Die Spannung des Wandlers wird grob bei der Herstellung festgelegt, und kann via Trimmpoti feineingestellt werden -> +-1V ca.
Wenn du möchtest kann ich aber (gegen Aufpreis) den Regler so auslegen das du die Spannung grob via Poti eintellen kannst, für die Feineinstellung gibts n 2. Poti

So kannst du rumprobieren.
7,2V hat z.b. ein 6V Bleiakku der frisch geladen wurde
6V Komponenten sind meist für max. 7,5V ausgelegt.

 

[AlphaRay]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Hallo,

bin heute zufällig auf das Forum hier gestoßen als ich auf der Suche nach Ladereglern für Solarzellen war.
Ich habe vor für mein PDA-Navi ein Solarzellenmodul für den Rucksack zu bauen (ich fahre ein Fully-Mountainbike) welches das PDA permanent lädt.

Das Modul wäre in 6..7...8 Volt und liefert ca. 630 mA (Nennstrom).
Wenn ich Sepic-Wandler korrekt verstanden habe stellt man da ein dass 5 Volt raus kommen sollen und er sieht zu dass die Ausgangsspannung undabhängig von der Eingangsspannung möglichst konstant gehalten wird...ist das korrekt? Somit würde sich ja auch der strom erhöhen, wenn z.b. die 7 Volt @ 630 mA auf 5 Volt geschrumpft werden. Sprich ca. 880 mA bzgl. Verluste..wenn ich richtig rechne? Falls ja, wäre das super

Das gleiche könnte ich auch benutzen um ein selbstgebautes Ladegerät für vier Mignons zu benutzen (Energiereserve für's Licht) bzw. parallel Akkus laden und GPS/PDA.

Gruß
Paul

 

[Jack-Lee]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Die Eingangsspannung ist dem Teil egal. Die Ausgangsspannung kann man auch beliebig festlegen

 

[AlphaRay]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Die Eingangsspannung ist dem Teil egal. Die Ausgangsspannung kann man auch beliebig festlegen

Mhh..wo ist dann der Unterschied zum (Fest)Spannungsreglern? Es gibt ja z.B. LM 2940 der ca. 50 Cent kostet und nur 0,3 - 0,5 Volt drop hat. Sonst kaum Teile benötigt... Verbraucht ein Sepic-Wandler weniger oder wo liegt der große Unterschied?

 

[Jack-Lee]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

1. ist es egal ob die Spannung kleiner/gleich/größer der Ausgangsspannung ist. 2. ist das ein getakteter Wandler. Somit werden die Verluste bei z.b. 10V Spannungsunterschied zur Ausgangsspannung nicht größer

 

[Schnellstester]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Wenn ich Sepic-Wandler korrekt verstanden habe stellt man da ein dass 5 Volt raus kommen sollen und er sieht zu dass die Ausgangsspannung undabhängig von der Eingangsspannung möglichst konstant gehalten wird...ist das korrekt? Somit würde sich ja auch der strom erhöhen, wenn z.b. die 7 Volt @ 630 mA auf 5 Volt geschrumpft werden. Sprich ca. 880 mA bzgl. Verluste..wenn ich richtig rechne? Falls ja, wäre das super

Das kann dir aber auch dein solarmodul in den Kurzschluss treiben:
Ein Solarmodul liefert bei einer bestimmten Spannung die höchste Leistung. Dieser Spannungswert hängt von Temperatur, Strahlung usw. ab und schwankt extrem. Betreibt man es unter- oder oberhalb dieser Spannung bricht die Leistung drastisch ein.

Angenommen das Solarmodul wird an diesem optimalen Punkt betrieben und dein Verbraucher zieht plötzlich mehr Strom -> um die Spannung zu am Ausgang zu halten muss der Wandler am Eingang auch mehr Strom ziehen -> die Spannung am Modul wird kleiner -> der Wandler braucht deshalb noch mehr Strom um die gleiche Leistung zu haben -> die Spannung am Eingang bricht noch mehr ein....

Kurz gesagt, stell dir eine Spannungs-Leistungs-Kurve in Form eines Hügels vor. Im Leerlauf bist du ganz rechts am Fuss des Hügels. Mehr Leistung bedeutet eine Kraft, die dich nach links schiebt, also auf den Hügel. Das geht so lange gut, bis die Kraft wenn auch nur kurz so gross ist dass du die Hügelkuppe auf der anderen Seite runterrutscht. Da die Kraft immer von links kommt und stärker wird je tiefer du rutscht hast du keine Chance mehr wieder hoch zu kommen.

In der Praxis kann es auch sein, dass ein kurzer schatten auf dem Modul den Hügel kurzzeitig so flach macht, dass du nach links geschoben wirst.
Dann müsstest du den Verbraucher ab- und wieder anstecken.

 

[Jack-Lee]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Wenn die Spannung unter 3V am Eingang absackt, schaltet sich der SEPIC aus. Somit könnte sich das Panel wieder "erholen"

 

[AlphaRay]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Ahsooo!!! Danke!

Ich hatte das so vor, dass ich den Akkulader + Verbraucher parallel an das Panel schalte...sodass wenn der Verbraucher nicht viel zieht die Akkus mehr geladen werden und ohne Verbraucher die Akkus alles abbekommen.

Zwischen das Panel und dem Verbraucher/Laderegler müsste ich dann also einen Sepic-Wandler schalten.

Wie kann ich das jetzt so anstellen dass automatisch auf die Akkus als Stromquelle umgeschaltet wird wenn z.B. Panelspannung < 3.5...4 Volt fällt um den Verbraucher weiter versorgen zu können? Um kleine Spitzen auszugleichen dachte ich an paar Kondensatoren direkt am Panel. So 5000 - 10000 uF...macht das Sinn?

 

[Jack-Lee]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Hm.. Hoffe mal Schnelltester kann was dazu sagen. Habe mich mit der Thematik "labile Spannungsquellen" noch nicht wirklich beschäftigt :/

 

[Schnellstester]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Wie kann ich das jetzt so anstellen dass automatisch auf die Akkus als Stromquelle umgeschaltet wird wenn z.B. Panelspannung < 3.5...4 Volt fällt um den Verbraucher weiter versorgen zu können? Um kleine Spitzen auszugleichen dachte ich an paar Kondensatoren direkt am Panel. So 5000 - 10000 uF...macht das Sinn?

Um dem Panel die größte Leistung abringen zu können bräuchtest du einen Regler, der ständig das Maximum des Hügels sucht und die Eingangsspannung des Wandlers darauf regelt. Um festzustellen dass da eine Kuppe ist muss der Regler geringfügig um das Maximum pendeln, was aber etwas aufwendig ist und sich bei so kleinen Leistungen kaum lohnt. Deshalb würde ich als Kompromiss eine Spannung einstellen, bei der das Solarmodul die meiste Zeit nahe dem Optimum betrieben wird (dürfte zwischen 60% und 80% der Leerlaufspannung liegen) und den Regler die Eingangsspannung auf diesen Wert regeln lassen (Dafür muss aber eine Invertierung vor den Feedback-pin gebastelt werden).
Jetzt haben wir die Betriebsspannung des Moduls festgenagelt und laut Datenblatt liefert es bei konstanter Einstrahlung auf biegen und brechen eine bestimmte Leistung. Im Wandler geht praktisch nichts verloren, weshalb diese Leistung am Ausgang abgegeben werden muss. Die U-I-Ausgangskurve entspricht ungefähr einer Hyperbel, was bedeutet dass bei geringer Belastung die Spannung steigt.
Schließt man jetzt Akkus und Verbraucher parallel an, werden die Akkus geladen und man kann Strom für den anderen Verbraucher abzweigen. Durch die Akkus steigt die Spannung am Ausgang geringfügig an, je voller diese werden. Ab einer bestimmten Ausgangs bzw. Akkuspannung muss man den Wandler aus- und darunter wieder einschalten (dafür reicht oft ein Spannungsteiler zum Enable-Pin). Auf die Art werden Akku und Verbraucher immer mit der maximal verfügbaren Leistung versorgt und alles was der Verbraucher übrig lässt wird zum Laden des Akkus benutzt. Ist dieser voll wird Leistungszufuhr unterbrochen und je nach Verbrauch immer wieder an- und ausgeschaltet.


Die einfachere Variante:

Ich würde wohl eher das Modul so wählen, dass die Akkuspannung 80% seiner Leerlaufspannung entspricht und daran über eine Schaltung, die je nach Ladezustand das Modul ab- und zuschaltet + Diode die Parallelschaltung aus Akku und Verbraucher hängen.
Falls du 4 Lithium Ionen Akkus verwendest eignet sich die "Bratbeck-Schaltung" aus dem www.MTB-News.de Forum.

 

[AlphaRay]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Oh man...ist das kompiliziert
Ich dachte einfach mal nen Ladecontroller anschließen der bei genügend Spannung lädt und da drunter halt nicht und fertig

Von einer Firma gibts für 18 € nen Ladecontroller für Solarzellen um 4 Mignons zu laden - was mir an diesem nicht gefällt: keine Ladeschlusserkennung und auch kein Tiefentladeschutz! (das Pack kann direkt als Stromversorger benutzt werden - hat USB-Anschluss für 5 V USB-Geräte und diverse Adapter). Das ist der Grund weshalb ich lieber selber was baue was meine Akkus nicht nach zwei Tagen sprengt

Problem Nr. 1 ist wohl, dass ich dachte der STROM würde bei zu wenig Licht abfallen und die Spannung bei Solarzellen fast immer konstant bleibt!
Wäre ja so nicht tragisch - liefert die Solarzelle zu wenig Strom wird das PDA bzw. GPS-Gerät nicht geladen... so ist die Sache jetzt aber viel komplizierter.

Bei den Akkus handelt es sich um NiMh Mignons welche ich für diverse Geräte einsetzen will (Notladung von GPS/PDA, Spiegelreflex-Ladegerät versorgen, Zeltlicht für Nachts, Licht für's Fahrrad usw.). Gehe hier von 12 - 16 Mignons aus welche ich dann abwechselnd in 4er Gruppen in das Ladegerät stecke und tagsüber laden kann.
Übrigens habe ich noch genug Zeit - die Tour (12 - 13 Tage durch Norwegen biken) ist für Ende Mai/Anfang Juni geplant..ich bin halt nur gerne gut vorbereitet

Zur Solarzelle: Es handelt sich um kleine 0,6 Volt Module die 700 mA Kurzschluss bzw. 630 mA Nennstrom bringen. Kosten lächerliche 3 € das Stück (was im Vergleich zu fertigen Modulen seehr günstig ist).
Falls ich jetzt doch mehr Spannung brauche werden ich auf 9 bzw. 12 Volt gehen:
16 Stück = 9,6 Volt @ 630 mA (ca. 1200 mA @ 5 V) = 6,0 Wp für nur 48 €!!! Größe: ca. 16x26 cm
Ein 6 Wp Modul bekommt man sonst für 90 - 150 € > (Teil)flexible Module für Rucksäcke.
Habe auch schon bzgl. Mengenrabatt angefragt weil ich dann mit Kumpel zusammen 30 - 40 Stück bräuchte

Falls die jemanden interessieren:
http://www.lemo-solar.de/default_1.htm -> "Solartechnik" -> "Solarzellen"

Übernimmt jetzt die Sepic-Schaltung die Aufgabe des Reglers oder brauche ich da etwas ganz anderes? Als Ladecontroller hätte ich noch einen MAXIM-IC hier rumliegen - falls jemand einen einfacheren Controller kennt, ich bin für Vorschläge offen

Schon mal vielen vielen Dank für die schnellen Antworten!

Gruß
Paul

 

[AlphaRay]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

"Vom Funktionsprinzip her, benötigt die CCS-Methode keine Stromstabilisierung.
Erstmalig können Stromschwankungen aus alternativen Energiequellen
(z.B. Solarstrom, Dynamo) ohne Stabilisierungsverluste akzeptiert werden."

Ist das korrekt..? Dann bräuchte man ja nur ein CCS-Ladegerät was man direkt ohne Sepic & Co an die Solarzelle anschließt..

Dem CCS-Ladegerät ist es auch anscheinend egal ob man NiCd, Blei, NiMh oder LiOn Akkues verwendet..

 

[AlphaRay]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

@Schnellsteste: Wenn ich die Bratbeck-Schaltung verstehe braucht man kaum Zusatzteile neben dem IC und nur eine minimale Spannung von 4,5 Volt... das wäre super, da LiIon Akkus eigentlich sehr günstig sind. Wenn ich das richtig verstehe hat man dann sogar 14,4 Volt (4 x 3,6 Volt Zellen) @ 1000....6000 mAh (je nach Akkugröße)

 

[panicmechanic]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

@Schnellsteste: Wenn ich die Bratbeck-Schaltung verstehe braucht man kaum Zusatzteile neben dem IC und nur eine minimale Spannung von 4,5 Volt... das wäre super, da LiIon Akkus eigentlich sehr günstig sind. Wenn ich das richtig verstehe hat man dann sogar 14,4 Volt (4 x 3,6 Volt Zellen) @ 1000....6000 mAh (je nach Akkugröße)

Wollt Ihr die BB-Schaltung nachbauen? Der Erfinder lebt leider nicht mehr. Bitte schickt keine Mails, falls in dem Thread noch ne Mailadresse zu finden ist.
Es dürfte aber viele Interessenten für eine Neuauflage der Platine geben.

 

[Jack-Lee]

AW: SEPIC Wandler für (fast) alles !

Naja, wenn ich den Schaltplan hätte, könnte ich die neu aufsetzen