Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Berechnung mit Step Up Wandler


von Brian W. (weagle)


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Guten Abend Zusammen!

Ich habe eine Frage an die Elektronikfreaks.
Folgendes zur Ausgangsituation: Ich habe einen Handyakku mit 3,7V und 
1500mAh, dort ist ein Step Up Wandler angeschlossen der mir eine 
Spannung von 12V liefert. An diese Energiequelle schließe ich mal rein 
theoretisch eine Lampe 12V / 50mA an. Wie kann ich nun berechnen wie 
lange die Lampe leuchten wird?

T=Q/I
T=1,5Ah/0,05A
T=30h

Stimmt die Berechnung? Gibt es Verluste am Step Up Wandler und wie viel 
Strom zieht er wenn er ohne Last betrieben wird?

Danke schonmal für eure Antworten!

von Eumel (Gast)


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Brian Welz schrieb:
> Stimmt die Berechnung? Gibt es Verluste am Step Up Wandler und wie veil
> Strom zieht er wenn er ohne Last betrieben wird?

Nein, ja, steht im Datenblatt.

Bei einem angenommenen Wirkungsgrad von 100% (in der Realität ist es 
natürlich weniger 90% wäre SEHR SEHR gut) leuchtet deine Lampe 9,25 
Stunden.
Beachte in deiner Rechnung die Maßeinheiten.

von Brian W. (weagle)


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Eumel schrieb:
> leuchtet deine Lampe 9,25
> Stunden.
> Beachte in deiner Rechnung die Maßeinheiten.

Wie kommst du auf die 9,25std?

von Eumel (Gast)


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Berechne den Ergiegehalt deines Akkus. Das teilst du dann durch den 
Verbrauch deiner Lampe pro Zeiteinheit.

von Ralf G. (ralg)


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Hab' jetzt gerade das Datenblatt von deinem Handy-Akku nicht hier...
1. Die Ladung gilt normalerweise nur für einen maximal entnehmbaren 
Strom. Brauchst du mehr, passt der Wert nicht mehr, evtl. fliegt dir der 
Akku um die Ohren.
2. Du willst 600mW verbrauchen, also musst du die auch zur Verfügung 
stellen. Daraus kannst du jetzt ermitteln, welcher Strom 
durchschnittlich aus dem Akku gezogen werden muss.
3. Jetzt kommt's darauf an, wie genau es sein muss... :-) Natürlich 
gibt's überall Verluste. Steht im Datenblatt des Reglers deiner Wahl.

von Eumel (Gast)


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Ralf G. schrieb:
> 1. Die Ladung gilt normalerweise nur für einen maximal entnehmbaren
> Strom. Brauchst du mehr, passt der Wert nicht mehr, evtl. fliegt die der
> Akku um die Ohren.

Ich glaube solche Feinheiten sollten wir erstmal ignorieren. Hier hapert 
es doch an elementareren Dingen.

von Ralf G. (ralg)


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Ralf G. schrieb:
> Steht im Datenblatt des Reglers deiner Wahl.

Bei Eigenbau geht natürlich nur Messen.

von Brian W. (weagle)


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Eumel schrieb:
> Berechne den Ergiegehalt deines Akkus. Das teilst du dann durch den
> Verbrauch deiner Lampe pro Zeiteinheit.


W = 1/2*q*U

W akku=   1/2*1,5Ah*3,7V= 2,775
W lampe=  1/2*0,05A*12V = 0,3

2,775 / 0,3 = 9,25

Danke =)

von F. F. (foldi)


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Eumel schrieb:
> Ralf G. schrieb:
>> 1. Die Ladung gilt normalerweise nur für einen maximal entnehmbaren
>> Strom. Brauchst du mehr, passt der Wert nicht mehr, evtl. fliegt die der
>> Akku um die Ohren.
>
> Ich glaube solche Feinheiten sollten wir erstmal ignorieren. Hier hapert
> es doch an elementareren Dingen.

Dann zeig doch bitte mal deine Rechnung! Die würde mich sehr 
interessieren.
Will ja immer noch was Neues lernen.:-)

von Ralf G. (ralg)


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Brian Welz schrieb:
> W = 1/2*q*U

Frank O. schrieb:
> Will ja immer noch was Neues lernen.:-)

Kann man sich auch ganz einfach herleiten:
12V * 50mA = 600mW
600mW /3.7V = 162.162.....mA
1500mAh / 162.162.....mA = 9.25h [ im Vakuum ;-) ]

von Eumel (Gast)


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Frank O. schrieb:
> Dann zeig doch bitte mal deine Rechnung! Die würde mich sehr
> interessieren.
> Will ja immer noch was Neues lernen.:-)

(1,5Ah*3,7V)/(0,05A*12V) = 9,25h

Ich glaube auch, dass ein Handyakku mit der Entnahme von 200mA (das 
dürfte ein realistischer Wert sein) keine Probleme haben wird.

von Frank M. (frank_m35)


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Deine Formel stimmt so nicht, das Ergebnis passt aber zufälligerweise 
;-)

Rechnung:
Du berechnest mit deiner Formel die in einem Kondensator gespeicherte 
Energie, wobei U die Spannung angibt und q die elektrische Ladung.

Du hast aber einen Akku, etwas anderes. Von dem hast du zwei Angaben, 
Spannung U, und dessen Kapazität angegeben in Ampere*Stunde.

Ausführlich gerechnet
Wir wissen U = 3.7V, wir wissen den Strom und die Zeit 1.5A für eine 
Stunde, also beide Formeln zusammen, gibt uns die Enegrie im Akku, 
angegeben in Wattstunde:
-->

Du ziehst nun 50mA bei 12V innerhalb von 1 Stunde -->


Verluste:
Verluste entstehen im Wandler. Das sind hauptsächlich Verluste durch den 
Widerstand der Spule, durch den Widerstand der MOSFETs, 
Leiterbahnsverluste, dann benötigt der Wandler an sich noch Energie zum 
Betrieb, ...
Wie Effizient dein Step-Up Wandler maximal sein kann, steht im 
Datenblatt. Vorraussichtlich um die 80%.
D.h. bei 50mA @ 12V verbrauchst du am Ausgang P = U*I = 0.6W.
Am Eingang kommen aber die Verluste durch den Wandler dazu, d.h. die 
0.6W sind 80% von der Leistung die am Eingang verbraucht wird.
Kurzes Prozentrechnen: (schlampig aufgeschrieben)
Anteil / Gesamt = teil*100 = Prozentualer Anteil
Ergibt: Gesamt = Anteil / (Prozentualer Anteil * 100) = 0.75W am Eingang

Mit dem Wert dann nochmal die Laufzeit berechnen:
unter Berücksichtigung der Verluste durch den Wandler.

Willst du wissen wieviel Strom am Eingang fließt:

von F. F. (foldi)


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Ralf G. schrieb:
> Brian Welz schrieb:
>> W = 1/2*q*U
>
> Frank O. schrieb:
>> Will ja immer noch was Neues lernen.:-)
>
> Kann man sich auch ganz einfach herleiten:
> 12V * 50mA = 600mW
> 600mW /3.7V = 162.162.....mA
> 1500mAh / 162.162.....mA = 9.25h [ im Vakuum ;-) ]

Klingt irgendwie viel richtiger als meine Rechnung.

Gut, ich rechne bei meiner Arbeit immer mit der selben Spannung und das 
was ich da rechne, das passt auch immer.

Na ja, wieder was gelernt.
Mathematik ist schon was Feines.:-)

von Frank M. (frank_m35)


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Ralf G. schrieb:
> Kann man sich auch ganz einfach herleiten:
> 12V * 50mA = 600mW
> 600mW /3.7V = 162.162.....mA
> 1500mAh / 162.162.....mA = 9.25h [ im Vakuum ;-) ]

Mich würde interessieren was hier das Vakuum zu tun hat? Was würde sich 
deiner Meinung nach denn in einem nicht Vakuum an der Rechnung ändern?

von Ralf G. (ralg)


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Frank M. schrieb:
> Mich würde interessieren was hier das Vakuum zu tun hat? Was würde sich
> deiner Meinung nach denn in einem nicht Vakuum an der Rechnung ändern?

Gerade erst aufgestanden oder schon müde?

> 1500mAh / 162.162.....mA = 9.25h [ im Vakuum ;-) ]
                                               ^^^

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