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
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Wert
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Gehäuse / Beschreibung
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Hersteller
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C1
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10u X7R 35V 1210
|
1210
|
Murata
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C2
|
220u
|
SMD Elko
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Panasonic
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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
|
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LED 3MM RM2,54
|
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F1
|
3AT
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Printsicherung THD RM 8,4
|
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IC1
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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
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|