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Astro / DC-Wandler 14.9.2013

Spannungswandler (Hochsetzsteller)

Der hier vorgestellte Spannungswandler dient zur mobilen Stromversorgung eines Notebooks.
Aus einer 12 V Blei- oder Bleigelbatterie wird eine für Laptops übliche Spannung zwischen 15 V und 20 V erzeugt. Durch die direkte Erzeugung der benötigten Spannung in einem Schritt arbeit die Schaltung recht energieeffizient. Bei kritischem Niveau der Batteriespannung wird eine Notabschaltung vorgenommen, um die Batterie vor Schaden zu schützen.
Bei der Auslegung habe ich mich an meinem Dell d610 orientiert. Dessen Leistungsbedarf liegt beim Bootvorgang bei ca. 20 W und danach im idle-Betrieb mit minimaler Displayhelligkeit bei ca. 12 W. Es hat eine kleine SSD als Massenspeicher und das Betriebssystem ist Windows XP Pro SP3. Eine Messung mit meiner ALCCD5 im Guidingbetrieb steht noch aus.

Kurzfassung der Anforderungen als Pflichtenheft:

  • Eingangsspannungsbereich: 10,5V < Ue < 14,5V
  • einstellbare Ausgangsspannung: 15V .. Ua .. 20V
  • Dauerleistung Pa=25 W, kurzzeitig 30 W
  • passabler Wirkungsgrad
  • Lastabwurf bei einstellbarer Schwelle, hysteresebehaftet. Die Abschaltung soll alle anderen an der Batterie angeschlossenen Verbraucher ebenfalls abtrennen.
  • Kompakte SMD-Bauweise mit modernen Halbleitern
  • gut verfügbare Bauteile
Fertige Platine (CAD-Bild):

Fertige Platine (Prototyp unbestückt):

Einbau im Astrokoffer (Batterie ist inzwischen größer):

Einige Messungen bei einer Ausgangsspannung von 19 V:

Ue Ie Ua Ia Pa η
11,8V 0,51A 19,0V 0,29A 5,5W 91,5%
11,7V 1,0A 19,0V 0,58A 11W 94,2%
11,4V 2,0A 19,0V 1,1A 20,9W 92,1%
11,17V 2,61A 19,0V 1,39A 26,4W 90,6%

ΔUa / Ua,ref < 2,7%

Die Abmessungen der Platine sind 50x80 mm.

Stückliste

Bezeichner Wert Gehäuse / Beschreibung Hersteller
C1 10u X7R 35V 1210 1210 Murata
C2 220u SMD Elko Panasonic
C3 100n 0805  
C4 330n 0805  
C5 10u X7R 25V 1206 1206 Murata
C7 330u SMD Elko Panasonic
C8 330u SMD Elko Panasonic
C9 100n 0805  
C10 330u SMD Elko Panasonic
C11 330u SMD Elko Panasonic
D1 PMEG6030 SMD Diode SMB NXP
D2   LED 3MM RM2,54  
F1 3AT Printsicherung THD RM 8,4  
IC1 LM2587 TO263-5 Texas Instruments / National
IC2 TS912ID SO-8 ST Microelectronics
IC3 LM336M-5.0 SO-8 Texas Instruments / National
L1 47u SMD-Induktivität PISR 47µF Fastron
R1 100k 0805  
R2 3k3 0805  
R3 3k3 0805  
R4 10k 0805  
R5 50k Trimmer 50k  
R6 10k 0805  
R7 100k 0805  
R8 4k7 0805  
R9 100k Trimmer 100k  
R10 680 0805  
T1 IRF7341 SO8_SOT96-1 International Rectifier