Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Step up oder Step down Wandler


von Arthur L. (arthur_l)


Lesenswert?

Guten Abend,
ich Entdecke gerade das Gebiet der Elektrotechnik und Mikrocontroller 
für mich, da ich früher als Teenager immer einen Bogen darum gemacht 
habe, da man Strom ja bekanntlich nicht anfassen kann XD.
Ich möchte einen MicroPc wie den Raspberry Pi, um genau zu sein, den 
Radaxon Zero mit einem Akku betreiben. Da der Zero konstant 5V benötigt, 
habe ich mir die Frage gestellt was nun intelligenter wäre. Die Spannung 
der Batterie mit einem Step up Converter hinauf oder mit einem Step down 
Converter herunter regeln? An Hand der Akkus, die ich auf Conrad 
gefunden habe und die für mich infrage kommen, ist laut der einfachen 
Berechnung der Akkulaufzeit, aus Berechnen der Leistung auf der Seite 
des Radaxon Zero (5W da 1Volt 5Ampher), der Berechnung der  benötigten 
Spannung auf Baterie seite, wenn 5W verbraucht werdenund dem 
anschließenden  Teilen der vorhandenen Energie des Akkus und der 
benötigten Spannung, heraus gekommen das rein für die Laufzeit ein 
Hochtransformieren sinvoller währe. Nun stellt sich mir die Frage was 
denn im Allgemeinen die bessere Lösung währe und warum? Fällt nicht auch 
die Spannung des Akkus bei verbrauch? Und kann sie unter die 5V fallen 
und man bräuchte dan einen zusätlichen step up wandler? In dem Falle 
währe das Hochregeln ja besser. Aber da ich noch am Anfang stehe frage 
ich euch um Rat was hier die vernünftigste Lösung ist. Gern auch mit 
kurzer erklärung dazu.

MfG

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Arthur L. schrieb:
> Nun stellt sich mir die Frage was denn im Allgemeinen die bessere Lösung
> währe

Im allgemeinen ist step down besser: die Kondensatoren werden weniger 
belastet (halten länger, können kleiner sein) und die Verluste in der 
Spule sind geringer und wenn ein step down abgeschaltet wird geht die 
Ausgangsspannung auf 0, beim step up nur auf Eingangsspannung - 0.7V, 
der kann also (ohne Zusatzaufwand) nicht abschalten.

ABER: in deinem Fall spielt das keine so wichtige Rolle, bei dir wäre 
der Aufwand, den 2 Akkuzellen in Reihe machen, mit Ladeschutzschaltung 
und Ladespannungsquelle, höher als der Gewinn.

Wichtig ist nur eins: maximal blöd wäre es, eine Spannungsquelle zu 
wählen, die bei während der Entladung sinkender Akkuspannung eine 
Umschalten von step down auf step up nötig macht, ein Buck-Boost. Das 
wäre dämlich.

von Forist (Gast)


Lesenswert?

Arthur L. schrieb:
> An Hand der Akkus, die ich auf Conrad
> gefunden habe und die für mich infrage kommen, ist laut der einfachen
> Berechnung der Akkulaufzeit, aus Berechnen der Leistung auf der Seite
> des Radaxon Zero (5W da 1Volt 5Ampher), der Berechnung der  benötigten
> Spannung auf Baterie seite, wenn 5W verbraucht werdenund dem
> anschließenden  Teilen der vorhandenen Energie des Akkus und der
> benötigten Spannung, heraus gekommen das rein für die Laufzeit ein
> Hochtransformieren sinvoller währe.

Um diese Zeit überschreitet diese Satzlänge meine maximale 
Aufmerksamkeitsspanne.

Kannst du bitte einmal erklären, was du damit sagen willst?

von Manfred (Gast)


Lesenswert?


Beitrag #7354213 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #7354215 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Eine Anmerkung (Gast)


Lesenswert?

Eine fertige USB Powerbank ist billiger als Akku + Spannungsregler.

(Solltest aber bei einem Händler mit Rückgaberecht kaufen die Kapazität 
sofort nachmessen.)

von Mark S. (voltwide)


Lesenswert?

Arthur L. schrieb:
> da man Strom ja bekanntlich nicht anfassen kann XD.

klar kann man Strom anfassen. Alles eine Frage der Dosierung.

Beitrag #7354228 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Rudi Ratlos (Gast)


Lesenswert?

Arthur L. schrieb:
> des Radaxon Zero (5W da 1Volt 5Ampher),
Wenn du 1V/5A brauchst, mußt sowieso einen Step-Down verwenden. Dazu 
brauchst eine theor.Speisespannung von mind. 2,5V.
Ob es allerdings Step-Downs gibt, die tatsächlich 1,00V anliefern, nicht 
1,5V, mußt selber eruieren. Und bei 5A wird die Auswahl noch kleiner .

Der Raspi (ua) braucht 5V. Da reicht eine herkömmliche USB-Powerbank.

von Arthur L. (arthur_l)


Lesenswert?

Danke für die Antwort.

Michael B. schrieb:
> ABER: in deinem Fall spielt das keine so wichtige Rolle, bei dir wäre
> der Aufwand, den 2 Akkuzellen in Reihe machen, mit Ladeschutzschaltung
> und Ladespannungsquelle, höher als der Gewinn.

Ich dachte da an einen 9-Volt-Block oder der gleichen, da ich einen sehr 
kleinen Handheld bauen möchte. Und gern auf eine einfach zu tauschenden 
und extern zu ladenen Akku setzen möchte,damit ich ihn einfach entnehmen 
und wechseln kann.

Michael B. schrieb:
> Wichtig ist nur eins: maximal blöd wäre es, eine Spannungsquelle zu
> wählen, die bei während der Entladung sinkender Akkuspannung eine
> Umschalten von step down auf step up nötig macht, ein Buck-Boost. Das
> wäre dämlich.
Das wahr ja meine Frage, wie sich ein Akku in der Hinsicht verhält, also 
wie weit er sich so entlädt, je nach Art des Akkus?

Eine Weitere Frage währe wie es sich verhält wenn man die spannung höher 
transformieren muss sprich obes ob es einen unterschied abgeshen von der 
Akkulaufzeit gibt wenn ich jetzt einen 1,2V Akku oder einen 3,6V Akku 
nutze und auf 5V hoch regel. Denke mal das zweiteres besser für die 
Schaltung besser ist.

von Arthur L. (arthur_l)


Lesenswert?

Rudi Ratlos schrieb:
> Arthur L. schrieb:
>> des Radaxon Zero (5W da 1Volt 5Ampher),
> Wenn du 1V/5A brauchst, mußt sowieso einen Step-Down verwenden. Dazu
> brauchst eine theor.Speisespannung von mind. 2,5V.
> Ob es allerdings Step-Downs gibt, die tatsächlich 1,00V anliefern, nicht
> 1,5V, mußt selber eruieren. Und bei 5A wird die Auswahl noch kleiner .
>
> Der Raspi (ua) braucht 5V. Da reicht eine herkömmliche USB-Powerbank
Hab mich in der Klammer einfach verschrieben🙄

Der Radaxon braucht natürlich 5V 1A und ich hab gerade auch gesehen er 
verbraucht nur 3.3W laut Hersteller. Sorry dafür😅

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Arthur L. schrieb:
>
> Der Radaxon braucht natürlich 5V 1A und ich hab gerade auch
> gesehen er verbraucht nur 3.3W laut Hersteller.

Die Zahlen können nicht beide stimmen. 5V × 1A = 5W != 3.3W

Und abgesehen davon braucht der Radxa Zero (nicht: Radaxon) die 5V im 
wesentlichen als Rohspannung für die diversen verbauten Spannungswandler 
und für die USB-Ports. Laufen tut er weitgehend mit 1.8V oder 0.8V und 
nutzt sogar die 3.3V nur noch vereinzelt.

Für den mobilen Betrieb ist so ein Spannungsversorgungskonzept natürlich 
Gift. Das Teil ist sichtlich für den Betrieb an einem billigen 
USB-Netzteil ausgelegt. Für Akkubetrieb würde man das anders bauen: 
wahlweise einen 1S oder bis 3S Akku verwenden (1S leichter zu managen 
und zu laden, 3S dafür einfacher in der Dimensionierung der 
Spannungswandler). Und die intern benötigten Spannungen direkt daraus 
erzeugen.

Dir bleibt halt bloß, die Akkuspannung erst teuer und mit schlechtem 
Wirkungsgrad auf 5V zu wandeln und dann auf dem Radxa Zero wieder auf 
die wirklich benötigten Spannungen wandeln zu lassen. Am einfachsten 
wäre eine USB-Powerbank.

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Arthur L. schrieb:
> Ich dachte da an einen 9-Volt-Block oder der gleichen, da ich einen sehr
> kleinen Handheld bauen möchte

Wie lange soll der laufen, 10 Minuten ?

Arthur L. schrieb:
> ob es einen unterschied abgeshen von der
> Akkulaufzeit gibt wenn ich jetzt einen 1,2V Akku oder einen 3,6V Akku
> nutze und auf 5V hoch regel.

1.2V ist ungünstig wenn man 3.3W haben will, da fliessen bis 7.6A mit 
einem duty cycle von 15%, da nimmt man besser 3.6V (4.2 .. 2.5V).

http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/aww_smps.html

von Arthur L. (arthur_l)


Lesenswert?

@ Axel S: Danke für die ausführlichere Antwort.

Michael B. schrieb:
> Wie lange soll der laufen, 10 Minuten ?
Laut meiner Berechnungg läuft er mit einem Akku mit 7,4V und 500mah ca 
40min
Hier der genannte Akku 
https://www.conrad.de/de/p/verico-loopenergy-usb-c-9-v-block-akku-li-ion-500-mah-7-4-v-2-st-2789716.html

Michael B. schrieb:
> 1.2V ist ungünstig wenn man 3.3W haben will, da fliessen bis 7.6A mit
> einem duty cycle von 15%, da nimmt man besser 3.6V (4.2 .. 2.5V).
danke für die Antwort, aber was ist den der Duty cycle? 🙃
Könnte mir das bitte wer erklären? Wärere mega.

MfG

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Arthur L. schrieb:
> Laut meiner Berechnungg

Laut meinem Leben versteht man unter 9V Block

https://www.conrad.de/de/p/varta-longlife-power-9v-bli-1-9-v-block-batterie-alkali-mangan-580-mah-9-v-1-st-650859.html

ein 580mAh Ding das bei Belastung mit 0.5A innerhalb von Minuten leer 
ist,

und keine 8.4V Lithium-Doppelbatterie. Vielen Dank also fur deine 
unklare Ausdrucksweise.

Arthur L. schrieb:
> ist den der Duty cycle?

Prozentuales ein/aus beim Schaltwandler. Je weiter weg von 50% um so 
uneffektiver.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Arthur L. schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Wie lange soll der laufen, 10 Minuten ?
> Laut meiner Berechnungg läuft er mit einem Akku mit 7,4V und 500mah ca
> 40min
> Hier der genannte Akku
> 
https://www.conrad.de/de/p/verico-loopenergy-usb-c-9-v-block-akku-li-ion-500-mah-7-4-v-2-st-2789716.html

Oh weh. Das ist so ein Akku-im-Batterieformat Schwindel. Nimm den nicht! 
Womöglich hat der noch einen Stepup auf 9V drin. Die "rohen" Akkus haben 
ja je nach Ladestand 3.0 .. 4.2V einzeln und da wohl 2 davon in Reihe 
geschaltet sind, dann 6.0 .. 8.4V gesamt. Nennspannung eines LiPo-Akkus 
sind übrigens 3.7V. Daher auch die Angabe 7.4V für das Paket.

Ein Laderegler ist übrigens auch in dem Gehäuse. Wenn es hoch kommt, ist 
gerade mal das halbe Volumen Akku. Der Rest ist Unsinn, den du nicht 
brauchst. Schon gar nicht mit rumschleppen willst.

Nimm einen Akkupack mit 2 Zellen im 18650 Format, wie der Rest der Welt 
und einen externen Lader. Die halten dann auch länger.

von Joachim B. (jar)


Lesenswert?

Forist schrieb:
> Um diese Zeit überschreitet diese Satzlänge meine maximale
> Aufmerksamkeitsspanne.

ach komm, er hat im Text doch schon gekürzt,
mindestens um ein "t" und ein "n". 😅

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


Lesenswert?

Michael B. schrieb:
> Laut meinem Leben versteht man unter 9V Block
> ein 580mAh Ding das bei Belastung mit 0.5A innerhalb von Minuten leer
> ist,

Nicht nur das, die Dinger gehen bei Last heftig in die Knie, relativ 
hoher Innenwiderstand. Das mit einem Schaltregler wird spaßig, da rollt 
die (Strom-)Lawine.

> Vielen Dank also fur deine unklare Ausdrucksweise.

Das ging doch schon mit dem Eröffnungsbeitrag los, der sehr schlecht 
lesbar ist.

Axel S. schrieb:
>> Hier der genannte Akku
> 
https://www.conrad.de/de/p/verico-loopenergy-usb-c-9-v-block-akku-li-ion-500-mah-7-4-v-2-st-2789716.html
> Oh weh. Das ist so ein Akku-im-Batterieformat Schwindel.

Schwierig zu bewerten. Über diese Art Akkus haben wir mehrfach in 
anderen Threads* diskutiert. Zwei Li in Reihe, von voll 8,4 Volt über 
7,2 Volt im mittleren Bereich und bei 6,0 Volt aus.

Die Chinesen bekommen da tatsächlich  bis zu 650mAh rein, von mir selbst 
nachgemessen - allerdings ohne integrierte Ladeschaltung. Meine haben 
eine integrierte Schutzschaltung, bei etwa 2..3 Ampere wird 
abgeschaltet!

So ein Conrad-Ding würde ich gerne mal messen, 500mAh könnten gerade so 
gehen. Mangels Bedarf und im Angesicht des Preises wird das aber nichts.

*) z.B. Beitrag "Re: Welche Batterieart für 9V Batterie für Multimeter?"

von Rudi Ratlos (Gast)


Lesenswert?

Arthur L. schrieb:
> Laut meiner Berechnungg läuft er mit einem Akku mit 7,4V und 500mah ca
> 40min

Du übersiehst da was Wesntliches. Ein PC verbraucht Strom je nach LAST. 
Und die Angabe 3,3W oder 10W bezieht sich auf "was auch immer". Das ist 
wie mit dem TDP - das ist nur jener Wärmewert, der abgeführt können 
werden muß - und bloß zur Berechnung des Kühlers plus Lüfterleistung 
herangezogen wird. Das hat mit der Leistung (Stromverbrauch) des 
Prozessors FAST gar nix zu tun.

Überdies mußt ja auch irgendwas anschließen, zB Festplatten, Mäuse, 
Tastaturen, die brauchen alle Strom. Insbesondere SSD beim Schreiben. 
Also sind deine Berechnungen bestenfalls ein "Anhaltspunkt", wie lange 
das evtl. betriebsfähig bleiben könnte.

Je größer der Akku., desto länger hälts.

Vielleicht bist mit 2 kleinen besser dran. Zuerst kaufst 1en, schaust ob 
das paßt, dann kaufst evtl. einen zweiten, den gleichen oder einen 
größeren. Weil  1 RESERVE -akku  ist immer besser als: KEINER .
Selbst wenn er winzig ist.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.