Eine Frage zu DC/DC StepDown

[Hans H. (wen_h)]

Hallo,

benötige einen DC/DC-Wandler, der mir 13,3V nach 3,3V/5A wandelt (mit 
einstellbarer Strombegrenzung) und das mit bestem Wirkungsgrad. Fand 
einen Wandler, der eine Eingangsspannung zwischen 7 und 40V nach 1 bis 
35V wandelt (incl. Strombegrenzung (wichtig)) und das bei einem max. 
Wirkungsgrad von 95%.

Messungen zeigen ein anderes Bild, bei 3,3V und 5A am Ausgang liegt der 
Wirkungsgrad bei mageren 82% und die beiden Kühlkörper werden mit 46 und 
48°C nett warm.

Geht das nicht besser, oder habe ich den falschen Regler erwischt?

An dem einen Kühlkörper ist ein Regler mit 5 Beinen montiert (XL4016) 
und am anderen Kühlkörper eine Diode,  beide im TO-220 Gehäuse.

Hans

[Michael B. (laberkopp)]

Hans H. schrieb:
> Geht das nicht besser

Sicher.

> oder habe ich den falschen Regler erwischt?

Zumindest das bas billigste aus Amazonien. Wer billig kauft, kauft 2 x.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hans H. schrieb:
> und das bei einem max.
> Wirkungsgrad von 95%.

Die Angabe zeigt den maximalen Wirkungsgrad und der stellt sich nur in 
einem sehr günstigen Betriebspunkt ein. Eine Werbeaussage. So wie bei 
den klitzekleinen Lautsprechern, die 400 W P.M.P.O liefern sollen.

Hans H. schrieb:
> bei 3,3V und 5A am Ausgang liegt der
> Wirkungsgrad bei mageren 82%

DAS genau ist der Betriebspunkt des maximalen Wirkungsgrades sicher 
nicht, wie die Messung zeigt. Deshalb auch die große Menge an Abwärme.

Tatsächlichen Aufschluß kann nur eine ausgemessene Kurve über den 
gesamten Betriebsbereich liefern.

mfg

[Hans H. (wen_h)]

Christian S. schrieb:
> Tatsächlichen Aufschluß kann nur eine ausgemessene Kurve über den
> gesamten Betriebsbereich liefern.

Wenn die Hersteller oder Händler diese Kurven liefern würden, hätte ich 
keine Probleme bei der Auswahl des passenden Reglers.

Michael B. schrieb:
> Zumindest das bas billigste aus Amazonien. Wer billig kauft, kauft 2 x.

Habe hier einige "billige" DC/DC-Wandler, die haben einen TOP 
Wirkungsgrad. War aber pures Glückspiel, dass der Bereich des hohen 
Wirkungsgrads zu meinem Arbeitspunkt passte. Mit dem Preis habe ich 
übrigens kein Problem, passen muss es.

Wie finde ich nun den passenden Regler, der bei meinen Arbeitspunkt* mit 
optimalem Wirkungsgrad läuft?

Alle Regler kaufen und selber die Kurven erstellen kann es nicht sein.

*: 13,3V nach 3,3V/5A mit Strombegrenzung

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Wahrscheinlich wird die Speicherdrossel auch schön warm. Und die Diode 
ist vermutlich zu langsam. Das muss schon alles passen, damit der 
Wirkungsgrad höher ist.

[Veit D. (devil-elec)]

Hallo,

der Wirkungsgrad ist keine feste Größe. Sie ist von mehreren Parametern 
abhängig. Ein Bsp., Schau die Kennlinien an. 
https://www.pololu.com/product/4874

[Wolf17 (wolf17)]

Dauerstrom 5A out schränkt das Fertigangebot schon deutlich ein. Die 
Chinateile muss man wohl überdimensionieren.

Rausfinden, welcher Regler jeweils verbaut ist und dessen Datenblatt 
studieren.

Nach f>100kHz und Synchrongleichrichtung suchen.

[Hans H. (wen_h)]

Veit D. schrieb:
> Schau die Kennlinien an

Sehr interessant, also ist bei 12V Eingangsspannung und 3,3V 
Ausgangsspannung ein Wirkungsgrad über 90% möglich. Seltsamerweise 
beginnen die einstellbaren Regler dann erst bei 4,5V.

Wolf17 schrieb:
> Dauerstrom 5A out schränkt das Fertigangebot schon deutlich ein.

Spricht was dagegen, zwei Regler parallel laufen zu lassen?

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hans H. schrieb:
> Spricht was dagegen, zwei Regler parallel laufen zu lassen?

Im dümmsten Fall können sich die beiden Regler aufschwingen.

mfg

[Monk (roehrmond)]

Hans H. schrieb:
> Wie finde ich nun den passenden Regler, der bei meinen Arbeitspunkt* mit
> optimalem Wirkungsgrad läuft?

Ohne Datenblätter geht das nur mit Glück.

> Alle Regler kaufen und selber die
> Kurven erstellen kann es nicht sein.

So ist es aber. Deswegen sind sie billig!

[Hans H. (wen_h)]

Christian S. schrieb:
> Die Angabe zeigt den maximalen Wirkungsgrad und der stellt sich nur in
> einem sehr günstigen Betriebspunkt ein. Eine Werbeaussage.

Deshalb lässt man die Kurven besser weg. Der Kunde wird in der Hoffnung 
kaufen, dass der Wirkungsgrad zu seiner Anwendung passen wird.

Hier mal zwei Messungen (die erste Messung ist meine Anwendung):

Input: 13,10V / 1,56A = 20,4W
Output: 3,34V / 5,00A = 16,7W
Wirkungsgrad: 82%

Und hier ein optimales Setup:

Input:  12,00V / 1,34A = 16,1W
Output: 10,00V / 1,53A = 15,3W
Wirkungsgrad: 95%

Da sind sie, die beworbenen 95% und beide Kühlkörper bleiben kalt.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hans H. schrieb:
> Da sind sie, die beworbenen 95% und beide Kühlkörper bleiben kalt.

Weit genug über Leerlauf und weit genug von hohen Strömen weg.

mfg

[H. H. (hhinz)]

Christian S. schrieb:
> Hans H. schrieb:
>> Da sind sie, die beworbenen 95% und beide Kühlkörper bleiben kalt.
>
> Weit genug über Leerlauf und weit genug von hohen Strömen weg.

Vor allem keine niedrige Ausgangsspannung und geringe Differenz zwischen 
Ein- und Ausgang.

[Monk (roehrmond)]

H. H. schrieb:
> Vor allem keine niedrige Ausgangsspannung und geringe Differenz zwischen
> Ein- und Ausgang.

Von den 100% muss der Wandler in dem Fall ja nur 20% weg nehmen. 80% 
Wirkungsgrad bekommt er daher bereits geschenkt.

Jetzt mus er nur noch 20% der Spannung mit 75% Wirkungsgrad loswerden, 
um insgesamt auf 95% Wirkungsgrad zu kommen.

Zahlen schön-rechnen macht Spaß :-)

[Michi S. (mista_s)]

Christian S. schrieb:
> So wie bei den klitzekleinen Lautsprechern,
> die 400 W P.M.P.O liefern sollen.

Nö, ganz so schlimm ists bei den Schaltreglern dann doch nicht, denn die 
erreichen den versprochenen Wirkungsgrad ja tatsächlich, wenn auch nur 
in wenigen optimalen Betriebspunkten.


Hans H. schrieb:
> Wenn die Hersteller oder Händler diese Kurven
> liefern würden, hätte ich keine Probleme bei
> der Auswahl des passenden Reglers.

Da mußt Du halt die passenden Hersteller auswählen, die noch vernünftige 
Datenblätter liefern. Die gibts mit Sicherheit nach wie vor; allerdings 
wird Papier halt immer teurer und PDF-Seiten sowieso, das muß dann halt 
eingepreist werden.


Hans H. schrieb:
> Alle Regler kaufen und selber die Kurven
> erstellen kann es nicht sein.

Zumindest als Verbraucher könnte man das durchaus in Erwägung ziehen, 
inkl. anschließender Rückgabe der für zu Abwarm befundenen Regler; wenn 
dann noch möglichst viele Käufer so vorgehen würden, dann besteht sogar 
eine gewisse Chance, daß sich die Datenblatt-Verfügbarkeit irgendwann 
mal zum positiven verändert.


Hans H. schrieb:
> Spricht was dagegen, zwei Regler parallel laufen zu lassen?

Wenn sich der Strombedarf Deiner Anwendung problemlos auf zwei getrennte 
Stromkreise aufteilen läßt, dann kannst Du das sicher problemlos so 
machen; ansonsten eher nicht. Eigentlich genauso wie bei Geräten die mit 
Netzspannung versorgt werden; mehrere Phasen zu verwenden klappt nur, 
wenn sich auch der Strombedarf auf mehrere Stromkreise verteilen läßt.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Hans H. schrieb:
> Spricht was dagegen, zwei Regler parallel laufen zu lassen?

Das kommt auf die Anwendung an. Wenn die Spannung etwas schwanken darf, 
also im Leerlauf 3,4 bis 3,5V und bei Vollast auf 3,2..3,1V einknicken 
darf, dann ginge die Ausgänge über Widerstände zu parallelisieren.


Ein Datenblatt gibt es zum Beispiel dort:
XL4016-Datasheet.pdf
Makerfabs, https:// › desfile › files › XL...
The XL4016 is a 180 KHz fixed frequency. PWM buck (step-down) DC/DC 
converter, capable of driving a 8A load with high efficiency, low ripple 
and excellent line... 10 Seiten

Der Link führte zu einer Spam-Meldung und war nicht hochzuladen. Aber 
damit findet sich Datei schnell.

[Wolf17 (wolf17)]

Hans H. schrieb:
> Spricht was dagegen, zwei Regler parallel laufen zu lassen?
Beide auf halben Strom einstellen, mit 2x 10mR (oder höher) 
zusammenschalten und beide 3,3V auf unter 10mV genau justieren.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Michi S. schrieb:
> ganz so schlimm ists bei den Schaltreglern dann doch nicht, denn die
> erreichen den versprochenen Wirkungsgrad ja tatsächlich, wenn auch nur
> in wenigen optimalen Betriebspunkten.

Nicht die Billigplatinchen die man z.B. bei Amazon kaufen kann. Die 
Teile werden oft mit Angaben beworben, die jenseits von Gut und Böse 
sind. Und auch bei Datenblättern von einschlägigen IC sollte man mehr 
lesen als nur die erste Seite. Der Text da wird idR. vom Marketing 
geschrieben.

[Monk (roehrmond)]

Hier max exemplarisch ein Diagramm von der Recom RPMA-4.5 Serie, einer 
der guten Hersteller. Die Dinger kosten aber um 30 Euro, und das ist 
noch lange nicht die teuerste Marke. Von einem 1 Euro Modul aus China 
kann man nicht die gleiche Performacne erwarten.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Bei den Billig Bords muß man eben entsprechend die Grenzwerte 
heruntersetzen. Unter diesen Voraussetzungen sind sie meist verwendbar. 
Ich hatte mal eine 3A Bord, wo die Drossel so heiss wurde, daß es 
unangenehm war. Die Drossel war eben unterbemessen. Sah man jagleich an 
der Drahtstärke. Nach Auswechseln mit einer berechneten und größeren 
Drossel funktionierte das Teil wie angegeben. Mit gewissen 
Eigenverbesserungen lohnen sich solche Billig Module unter Umständen 
durchaus. Generell sind aber die Leistungsteile dort unterbemessen und 
die Kennwerte hoffnungslos übertrieben.

Für wirkliche bestmögliche Stepdowns nimmt man am Besten synchrone 
Schaltwandler ohne Schottky Freilauf Diode. LT hat da sehr performante 
Käfer mit synchron-Steuerung für MOSFETS. Sind natürlich relativ teuer. 
Aber dafür bekommt man eben die gewünschte Performanz. Ich baute mit so 
einem vor Jahren in der Firma einen 5V 10A SD, der vollkommen kalt lief 
mit Eingangsspannungen zwischen 8-40V und einen PC-104 PC versorgte.

[Falk B. (falk)]

Hans H. schrieb:
> benötige einen DC/DC-Wandler, der mir 13,3V nach 3,3V/5A wandelt (mit
> einstellbarer Strombegrenzung) und das mit bestem Wirkungsgrad.

Den besten Wirkungsgrad wirst du nicht bezahlen wollen.

> Messungen zeigen ein anderes Bild, bei 3,3V und 5A am Ausgang liegt der
> Wirkungsgrad bei mageren 82% und die beiden Kühlkörper werden mit 46 und
> 48°C nett warm.

Ja und? Ist das ein Problem in deiner Anwendung? Du ziehst 16,5W und der 
Regler verheizt 3,6W. Kein Rekord, kein Weltuntergang.

Wie lange muss ein neuer DC/DC Wandler laufen, wenn der sagen wir 95% 
Wirkungsgrad hat, um die Zusatzkosten reinzuholen?

Neuer DC/DC-Wandler: 10 Euro (optimistisch!), Wirkungsgrad 95%, Verlust 
0,9W.
Leistungsersparnis 3,6W-0,9W = 2,7W
Strompreis 40Cent/kWh

Mehrkosten = Stromersparnis (Gewinnschwelle aka break even point)

10 Euro / 0,4 Euro/kWh = 25kWh
Laufzeit: t = E / P = 25kWh / 2,7W = 9260h ~386d Dauerbetrieb

Erreicht die deine Schaltung? In welcher Bruttozeit?

[Falk B. (falk)]

Gerhard O. schrieb:
> Ich baute mit so
> einem vor Jahren in der Firma einen 5V 10A SD, der vollkommen kalt lief
> mit Eingangsspannungen zwischen 8-40V und einen PC-104 PC versorgte.

Das ist ja bei deinem Wohnort keine Kunst! Dort läuft ja alles kalt, 
auch im Sommer ;-)

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Hans H. schrieb:
> und das bei einem max. Wirkungsgrad von 95%.

Der Anbieter sichert also verbindlich zu, dass der Wirkungsgrad in 
keinem Arbeitspunkt die 95 % überschreitet. Um diese Spezifikation 
zuverlässig nicht zu verletzen, bleibt er eben sicherheitshalber noch 
etliche Prozentpunkte darunter.

Warum wollen so viele Leute bloß nicht verstehen, dass eine Werbeaussage 
dieser Art ("bis zu xxx") bei logischer Schlussfolgerung eben genau das 
Gegenteil dessen beinhaltet, was sich so mancher erhofft ("mindestens 
xxx")?

[Uwe (neuexxer)]

>> und das bei einem max. Wirkungsgrad von 95%.

> Der Anbieter sichert also verbindlich zu, dass der Wirkungsgrad in
> keinem Arbeitspunkt die 95 % überschreitet.


Ist doch alles palletti:

1.) Der Anbieter kommt kaum in die Bredouille, dass er zu WENIG
    Wirkungsgrad versprochen hat -
    die 95% sind doch leicht zu unterbieten!

2.) Ist das gängige (Reklame-) Praxis, allüberall:
    - Internet z.B. kann max. X Gigabit/s,
                         ****
    - Ein Batterie-Fahrrad oder -Auto fährt bis zu X Kilometer,
                                            ******
      je nach Zuladung, Gefälle, Rückenwind, Akku-Alter etc.,

    - die Pillen zum Abnehmen bringen bis zu X Kilos in 6 Wochen ...
                                      ******
YMMD

[H. H. (hhinz)]

Uwe schrieb:
> - die Pillen zum Abnehmen bringen bis zu X Kilos in 6 Wochen ...

Kremierung ist effizienter.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Und die Abwärme ins Fernwärmenetz einspeisen.

[Uwe (neuexxer)]

> Kremierung ist effizienter.

Und irreversibel...

[H. H. (hhinz)]

Uwe schrieb:
>> Kremierung ist effizienter.
>
> Und irreversibel...

Kein Jojo-Effekt!

[Hans H. (wen_h)]

Falk B. schrieb:
> Den besten Wirkungsgrad wirst du nicht bezahlen wollen.

Sicher nicht das Hauptproblem !

Falk B. schrieb:
> Ist das ein Problem in deiner Anwendung?

Ist es, Batteriebetrieb.

Nicht Joachim B. schrieb:
> Hier max exemplarisch ein Diagramm von der Recom RPMA-4.5 Serie, einer
> der guten Hersteller.

Sieht sehr gut aus. Das Ganze dann nur noch von 12V nach 3V (Uout 
einstellbar zwischen 3 und 4V) mit einstellbarer Strombegrenzung.

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

H. H. schrieb:
> Kremierung ist effizienter.

Nur bei Männern.
Aber Frauen können locker 2kg in wenigen Minuten abnehmen,
(Entbinden)

[Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill)]

Dieter D. schrieb:
> Aber Frauen können locker 2kg in wenigen Minuten abnehmen,
> (Entbinden)

Hiernach schaffen auch Männer locker 2-3 kg in einigen Minuten:

https://www.haustechnikdialog.de/Forum/t/19886/Grosse-Haufen