Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hocheffiziente Ladeschaltung für Supercap gesucht


von A. R. (m_aro)


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Tach zusammen!

Ich suche eine Ladeschaltung für einen Supercap 20..100F mit sehr hohem 
Wirkungsgrad. Die Energiequelle hat ca. 1W Leistung (18V, 50mA max.), 
kann prinzipiell beliebig oft eingeschaltet werden, hat aber einen 
begrenzten Energievorrat. Also sollte der Supercap mit möglichst wenig 
Verlusten geladen und nach erfolgter Ladung nicht nennenswert mit 
Ruhestrom belastet werden.
Arbeitspannung des Supercaps liegt im Bereich 0.8..2.4V. Die bisher 
gefundenen Lade-ICs haben gemessene Wirkungsgrade von unter 70%, was bei 
geringer Ladespannung des Supercaps noch weit unter 50% fallen kann.
Was könnte man hier nehmen? Grösse und Aufwand sind sekundär, es kommt 
nur auf den Wirkungsgrad an, da der direkt die Laufzeit und damit auch 
den Wert des Gerätes beeinflusst.

: Verschoben durch Moderator
von A. S. (Gast)


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Nimm ein L an C+
Schalte das L per Mosfet an die 18V
Schalte den Mosfet ab (Komparator), wenn die errechnete Spannung*) 
erreicht ist
Sorge dafür, dass per Diode von Masse nach L der Kondensator dann voll 
geladen wird.

*) Statt Rechnung tuts auch ein Simulation.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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A. R. schrieb:
> Die Energiequelle hat ca. 1W Leistung (18V, 50mA
Ist das eine Stromquelle oder eine Spannungsquelle?

von A. R. (m_aro)


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Eine Brennstoffzelle mit 18V Nennspannung, die mit maximal 50mA belastet 
werden darf. Daher hatten wir schon mehrere Lade-ICs mit 
Eingangsstrombegrenzung getestet.

von Erich (Gast)


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Die beiden Nennspannungen 18V und 2,4V liegen ungünstig weit 
auseinander.
Auch frage ich mich, ob denn die max. 2,4V als Ausgangsspannung 
zweckmäßig sind.
Wäre es nicht besser, statt eines 20F..100F Supercaps doch gleich 6 bis 
8 davon in Reihenschaltung einzusetzen (z.B. je 10F) und die 
Systemspannung auf 12V oder 15V zu setzen?
Das würde die Suche nach üblichen und mehr gängigen Spannungswandlern 
sicher stark vereinfachen!
Gruss

von michel (Gast)


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Erich schrieb:
> in Reihenschaltung einzusetzen

hä???

von Teo D. (teoderix)


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A. R. schrieb:
> Supercap 20..100F
> ....
> nach erfolgter Ladung nicht nennenswert mit
> Ruhestrom belastet werden.

Mach dich mal über den Leckstrom solcher Teile schlau!

von ASM Superprofi (Gast)


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A. R. schrieb:
> Eine Brennstoffzelle mit 18V Nennspannung, die mit maximal 50mA belastet
> werden darf.

Was hindert dich daran, für so eine banale Aufgabe einen eigenen µC 
gesteuerten Step-Down mit Eingangsshunt zu basteln?

von Der Andere (Gast)


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A. R. schrieb:
> Grösse und Aufwand sind sekundär, es kommt
> nur auf den Wirkungsgrad an, da der direkt die Laufzeit und damit auch
> den Wert des Gerätes beeinflusst.

von Erich (Gast)


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michel schrieb:
> hä???
Ein hilfreicher Beitrag eines völlig Ahnungslosen.
https://www.youtube.com/watch?v=z3x_kYq3mHM

Teo D. schrieb:
> Mach dich mal über den Leckstrom solcher Teile schlau!
Ist z.B. 0,03mA (Maxwell BCAP0010 10F). So what?

Gruss

von Harald W. (wilhelms)


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A. R. schrieb:

> Ich suche eine Ladeschaltung für einen Supercap 20..100F mit sehr hohem
> Wirkungsgrad.

Eine Kapazität kann man nicht mit hohem Wirkungsgrad aus einer
Spannungsquelle laden, weil dabei die Hälfte der Energie im
Vorwiderstand verheizt wird. Kapazitäten kann man sinnvoll
nur mit Stromquellen laden. Wahrscheinlich wäre ein Akku für
Dich besser geeignet.

von Der Andere (Gast)


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A. R. schrieb:
> Arbeitspannung des Supercaps liegt im Bereich 0.8..2.4V. Die bisher
> gefundenen Lade-ICs haben gemessene Wirkungsgrade von unter 70%, was bei
> geringer Ladespannung des Supercaps noch weit unter 50% fallen kann.
> Was könnte man hier nehmen? Grösse und Aufwand sind sekundär, es kommt
> nur auf den Wirkungsgrad an, da der direkt die Laufzeit und damit auch
> den Wert des Gerätes beeinflusst.

Was meinst du mit "den Wert des Geräts"? Ist das eine gewerbliche 
Entwicklung?

Was soll erreicht werden?
Kommt als nächster Thread von dir: "Wie mache ich aus 0.8 - 2,4V 12V mit 
wenig Verlusten?"

Erich schrieb:
> Wäre es nicht besser, statt eines 20F..100F Supercaps doch gleich 6 bis
> 8 davon in Reihenschaltung einzusetzen (z.B. je 10F) und die
> Systemspannung auf 12V oder 15V zu setzen?

Es gibt auch 12V Sopercaps, da sind dann schon intern entsprechende in 
Reihe geschaltet.
Oder man nimmt banal Akkus um die Energie zu speichern.

Die Frage ist wieder mal:
Was willst du erreichen?
In Fall: Was soll mit der Energie versorgt werden?

von Teo D. (teoderix)


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Erich schrieb:
> Teo D. schrieb:
>> Mach dich mal über den Leckstrom solcher Teile schlau!
> Ist z.B. 0,03mA (Maxwell BCAP0010 10F). So what?

Wenn er sowat hat?
Bei einem Chinaböller, 100F (2,7V) für 2,50, kannste das 'm' bei der 
Ampereangabe streichen :(

von Erich (Gast)


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Teo D. schrieb:
> Bei einem Chinaböller, 100F (2,7V) für 2,50

Meinst du mit den 2,50 Euronen oder Yuan?

Im Zweifelsfall besser das Original kaufen, z.B. über Mouser,
2,92 Euro Einzelpreis, oder 1,80 Euro in 100er Stückzahl.

http://www.mouser.de/search/ProductDetail.aspx?R=0virtualkey0virtualkeyBCAP0010-P270-T01

Gruss

von Der Andere (Gast)


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Egal was er hat, solange er nicht deutlich mehr von seinem supergeheimen 
Projekt preisgibt kann ihm nur schlecht geholfen werden.

von Peter II (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Eine Kapazität kann man nicht mit hohem Wirkungsgrad aus einer
> Spannungsquelle laden, weil dabei die Hälfte der Energie im
> Vorwiderstand verheizt wird. Kapazitäten kann man sinnvoll
> nur mit Stromquellen laden. Wahrscheinlich wäre ein Akku für
> Dich besser geeignet.

jeder LED-Treiber macht doch aus einer Spannungsquelle eine Stromquelle. 
Dort gehen auch nicht 50% der Energie verloren.

von Wandelkopf (Gast)


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Du willst einen Stromgesteuerten Buckconverter.
Klassischer Buckconverter in Halbbrückenversion für höhere Effizienz,
Spulenstrom messen und auf diesen Regeln. Abschalten wenn die
Ausgangsspannung deine Ladespannung erreicht hat. Kein Hexenwerk.

Du brauchst:
ein PWM-Controller
eine Möglichkeit zur Strommessung (shunt)
vmtl noch einen Mikrocontroller dazu der Sollwerte vorgibt und 
abschaltet.

von A. R. (m_aro)


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Teo D. schrieb:
> A. R. schrieb:
>> Supercap 20..100F
>> ....
>> nach erfolgter Ladung nicht nennenswert mit
>> Ruhestrom belastet werden.
>
> Mach dich mal über den Leckstrom solcher Teile schlau!
Der Leckstrom ist mir schon klar. Ca. 1uA pro F. Aber es soll halt nicht 
noch mehr werden. Der LCT3355 z.B. ist funktional sehr gut geeignet, hat 
aber 250uA Ruhestrom und unter 50% gemessenen Ladewirkungsgrad.

von Harald W. (wilhelms)


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A. R. schrieb:

> Eine Brennstoffzelle mit 18V Nennspannung, die mit maximal 50mA belastet
> werden darf.

Die Nennspannung von Brennstoffzellen liegt deutlich niedriger.
Du hast also eine Reihenschaltung von vielen Zellen. Die solltest
Du also am besten anders verschalten, damit Du weniger Spannung
und mehr Strom bekommst.

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