DC/DC Wandler / Step-down converter im low-current bereich

[Mister L. (Firma: yssir) (derbystar)]

Servus zusammen,

kurze Frage:
- Ich brauche für eine Schaltung einen DC/Dc-Wandler der aus 12V 5V 
erzeugt.
- Die Schaltung soll möglichst effizient sein.
- Die Last der Schaltung beträgt 5mA.

-> Problem ist, alle Step Down Converter die ich finde haben bei einer 
so niederig Last einen verdammt schlechten wirkunsgrad. Selbst eine 
Spannungsstabilisierung durch eine Zenerdiode wäre effektiver.

Kennt sich jmd damit aus? Bzw. Kennt jmd Converter welche eine hohe 
Effizients in dem Strombereich aufweisen?

Danke schonmal und Gruß
Derbystar

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Mister L. schrieb:
> alle Step Down Converter die ich finde haben bei einer so niederig Last
> einen verdammt schlechten wirkunsgrad.
Probiers mal damit:
- https://www.google.com/search?q=stepdown+low+quiescent+current

Evtl. kannst du ja noch ein "ultra" mit einfügen... ;-)

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

Weil es mich selber interessierte, hab ich mal das Datenblatt des 
RAA211805 [1] von Renesas angesehen. Die geben bei 12V→5V@5mA einen 
Wirkungsgrad von ~72% an. Das ist zwar nicht so schlecht wie die 41% 
eines Linearreglers, aber trotzdem nicht berauschend. Dabei wird der mit 
"ultra-low quiescent current" beworben.


[1] https://www.renesas.com/en/document/dst/raa211803-805-datasheet

[Falk B. (falk)]

Mister L. schrieb:
> Servus zusammen,
>
> kurze Frage:
> - Ich brauche für eine Schaltung einen DC/Dc-Wandler der aus 12V 5V
> erzeugt.
> - Die Schaltung soll möglichst effizient sein.

"Er war stets bemüht . . ."
Wenn dir einer einen mit 50% auf den Tisch legt, ist die Forderung 
formal erfüllt. Aber du wohl eher enttäuscht. Bei sowas bracht man eine 
ZAHL! Wieviel Prozent Wirkungsgrad sollen es denn sein?

> - Die Last der Schaltung beträgt 5mA.
>
> -> Problem ist, alle Step Down Converter die ich finde haben bei einer
> so niederig Last einen verdammt schlechten wirkunsgrad. Selbst eine
> Spannungsstabilisierung durch eine Zenerdiode wäre effektiver.

Jaja, schönes Gelaber. Ein Linearregler wie LP2950 mit 75uA Ruhestrom 
würde hier 5/12=41,6% Wirkungsgrad erreichen. Nicht dolle, aber leicht 
zu erreichen.

> Kennt sich jmd damit aus? Bzw. Kennt jmd Converter welche eine hohe
> Effizients in dem Strombereich aufweisen?

Man kann einen ICL7660A als Ladungshalbierer nutzen und dann den LP2950 
hinten dran schalten. Da könnte man um die 80% erreichen.

https://www.analog.com/en/resources/technical-articles/properties-of-the-chargepump-voltage-splitter.html

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Axel S. schrieb:
> einen Wirkungsgrad von ~72%
Der RAA211405 kommt bei 5mA und entspanntem Gehäuse auf ca. 85%.

[Michael B. (laberkopp)]

Mister L. schrieb:
> alle Step Down Converter die ich finde haben bei einer so niederig Last
> einen verdammt schlechten wirkunsgrad

Ja, 12V ist Kacke, effiziente Schaltregler vertragen meist nur 5V:

Niedrigstleistungs-Step-Down-Schaltregler: TPS62840/TPS62841/TPS62849 
(1.8-6.5V 750mA 120nA Iq) ähnlich BD70522 (2.5-5.5V 500mA 180nA Iq) 
R1800K (2-5.5V 1mA 144nA Iq) ADP5304 (2-6.5V -> 0.8-5V 50mA 260nA Iq) 
RP512x (2-5.5V 300mA 300nA Iq) RT5707/A (2.2-5.5V 0.7-3.3V 400/600mA 
360nA Iq) XC9265/XCL210 (2-6V 200mA 500nA Iq) MP28300 (2-5.5V 300mA 
500nA Iq) LTC3642 (45V 50mA 15uA Iq) MAX16956 (3.5-36V 300mA 1.1uA-1.5mA 
Iq) TPS62056 (2.7-10V 800mA 65uA Iq) MAX38643 (0.5-5V 700mA 380nA Iq 5nA 
shutdown) LMR36506 (3.5V-65V 600mA 4uA Iq) LMR36503 (3.5-65V 300mA 6uA 
Iq) LM5165 (3-65V 150mA 10.5uA Iq) MAX17550 (4-60V 25mA 22uA Iq) 
MAX17552 (4-60V 100mA 22uA Iq) A8591 (4-35V 2A ca. 25uA Iq) MCP1602 
(0.8-5.5V 500mA 75uA Iq 50nA shutdown)

Schau dir also LTC3642 und MAX16956 an.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Mister L. schrieb:
> - Ich brauche für eine Schaltung einen DC/Dc-Wandler der aus 12V 5V
> erzeugt.
> - Die Schaltung soll möglichst effizient sein.
> - Die Last der Schaltung beträgt 5mA.

12-5=7
7*5=35
Sind 35mW Verlust wirklich untragbar viel? Ein linearer MCP1703 verträgt 
16 Volt Eingang und kommt mit weniger als 5µA Eigenstrom aus!

Etwas mehr Spannungsreserve bieten HT7150 und HT7550 und bleiben auch 
unter 5µA Querstrom.

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

Aus der Automotive-Branche gibt es noch die Spannungsregler-Chips, die 
einen Schaltwandler mit einem Linearregler kombiniert haben. Der 
Linearregler übernimmt den niedrigen Ruhestrom bei Mehrverbrauch wird 
der Schaltwandler angeworfen.

Es gibt aber auch die umgekehrte Variante, wo der Schaltwandler den 
niedrigen Dauerstrom übernimmt und über einen Schaltausgang ein Mosfet 
mit Widerstand kurz gepulst wird, wenn seltene hohe Peaks abverlangt 
werden.

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

Das ist zwar kein "fertiges Modul" aber ein diskreter Step-Down-Wandler
mit zwei Transistoren:
Beitrag "Dc Dc Wandler ohne IC`S"
https://www.mikrocontroller.net/attachment/309037/DiskreterStepDown.png
Beitrag "Stepdown Schaltregler diskret"
https://www.mikrocontroller.net/attachment/96118/stepdown.png

Mit solche Transistoren
2SD2537 NPN, SOT-89, 25V 1.2A, High hFE Transistor
2SB1427 PNP, SOT-89, -20V -2A, High hFE Transistor
Würden diskret über 80% erreicht werden.

[Clemens L. (c_l)]

LMR36500 "50 mA Buck Converter Optimized for Size and Light Load 
Efficiency"

https://webench.ti.com/power-designer/ behauptet, dass er bei 5 mA 94.7 
% schafft.

[Mister L. (Firma: yssir) (derbystar)]

Michael B. schrieb:
> Mister L. schrieb:
>> alle Step Down Converter die ich finde haben bei einer so niederig Last
>> einen verdammt schlechten wirkunsgrad
>
> Ja, 12V ist Kacke, effiziente Schaltregler vertragen meist nur 5V:
>
> Niedrigstleistungs-Step-Down-Schaltregler: TPS62840/TPS62841/TPS62849
> (1.8-6.5V 750mA 120nA Iq) ähnlich BD70522 (2.5-5.5V 500mA 180nA Iq)
> R1800K (2-5.5V 1mA 144nA Iq) ADP5304 (2-6.5V -> 0.8-5V 50mA 260nA Iq)
> RP512x (2-5.5V 300mA 300nA Iq) RT5707/A (2.2-5.5V 0.7-3.3V 400/600mA
> 360nA Iq) XC9265/XCL210 (2-6V 200mA 500nA Iq) MP28300 (2-5.5V 300mA
> 500nA Iq) LTC3642 (45V 50mA 15uA Iq) MAX16956 (3.5-36V 300mA 1.1uA-1.5mA
> Iq) TPS62056 (2.7-10V 800mA 65uA Iq) MAX38643 (0.5-5V 700mA 380nA Iq 5nA
> shutdown) LMR36506 (3.5V-65V 600mA 4uA Iq) LMR36503 (3.5-65V 300mA 6uA
> Iq) LM5165 (3-65V 150mA 10.5uA Iq) MAX17550 (4-60V 25mA 22uA Iq)
> MAX17552 (4-60V 100mA 22uA Iq) A8591 (4-35V 2A ca. 25uA Iq) MCP1602
> (0.8-5.5V 500mA 75uA Iq 50nA shutdown)
>
> Schau dir also LTC3642 und MAX16956 an.

Hi,

hab jetzt den LTC3642 bestellt.
Danke schonmal :)

Ich berichte dann über das Ergebnis.

LG