5,0V/5,0V SEPIC Konverter
von Wolfgang Schmidt
In dem Beitrag Stromversorgung für das
Labor-Experimentiersystem wird ein Spannungsregler
vorgestellt, der aus vier Mignon-Zellen eine stabilisierte Spannung von
5,0 V erzeugt. Die Ausgangsspannung ist sowohl von der Art der Zellen
(Primärelemente oder Akkus) als auch vom Entladezustand
(Klemmenspannung) der Batterie unabhängig. Die Eingangsspannung kann
dabei im Bereich von 3,6 V (untere Grenze der Entladung bei
Akku-Zellen) bis 6,0 V (Nennspannung bei Primärelementen) liegen.
Die hier beschriebene Schaltung erfüllt den gleichen Zweck; im
Gegensatz zu der bereits vorgestellten Schaltung sind hierfür die
Komponenten (insbesondere Schaltregler-IC und Induktivitäten) bei den
bekannten Elektronik-Versandhäusern erhältlich.
Den Kern der Schaltung bildet der Spannungsregler LTC1624 von Linear
Technologie. Dieser kann im Boost-, Step-Down-, Inverting- oder
SEPIC-Mode konfiguriert werden. Für die Spannungsregelung, bei der die
Eingangsspannung sowohl ober- als auch unterhalb der Ausgangsspannung
liegen kann, muss der Regler im SEPIC-Mode arbeiten.
Im Datenblatt des LTC1624 sind eine Reihe von Applikationsbeispielen
für die verschiedenen Reglertypen angegeben. Einen SEPIC-Konverter aus
dieser Schaltungssammlung habe ich entsprechend der o. g.
Aufgabenstellung modifiziert, wobei bei der Auswahl der Bauelemente die
leichte Beschaffbarkeit im Vordergrund stand.
Der Wirkungsgrad des Konverters wurde am Mustergerät für
unterschiedliche Ausgangsströme bei einer Eingangsspannung von 4,8 V
(Nennspannung beim Einsatz von vier Akku-Zellen) ermittelt.
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Ue
|
Ie
|
Pe
|
Ua
|
Ia
|
Pa
|
h
|
|
4,8 V
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0,28 A
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1,344 W
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5,00 V
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0,20 A
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1,000 W
|
74,4 %
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4,8 V
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0,75 A
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3,600 W
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4,99 V
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0,50 A
|
2,495 W
|
69,3 %
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4,8 V
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1,58 A
|
7,584 W
|
4,91 V
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1,00 A
|
4,910 W
|
64,7 %
|
Der Wirkungsgrad ist relativ niedrig – eine besondere Eigenschaft der
SEPIC-Regler. (Im Boost- oder Step-Down-Mode kann mit dem LT1624
durchaus ein Wirkungsgrad von über 80% erreicht werden.) Für
Anwendungen im Bereich Ausbildung und Hobby sollte dies keine
ausschlaggebende Rolle spielen, besonders wenn Akkus verwendet werden.
Der Aufbau der Schaltung erfolgt komplett in SMD-Technik. Die
Widerstände und Keramikkondensatoren haben die Größe 0805. Die
Leiterplatte ist einlagig ausgeführt, die Abmessungen betragen 40 mm x
20 mm.
Das Leiterplattenlayout kann als PDF-Datei im Maßstab 1:1
heruntergeladen und als Belichtungsvorlage verwendet werden:
0713Konverter_Layout.pdf
Diese Baugruppe enthält keine Kontrolle des Ladezustandes der Batterie
wie die früher vorgestellte Schaltung. Bei Bedarf ist eine derartige
Überwachung getrennt aufzubauen. Vorschläge hierzu gibt es im
ELO-Magazin unter Batteriespannungsüberwachung.
