Spannungsbegrenzung =?Iso-8859-1?Q?f=FCr?= Goldcaps

Moin

Ich habe mir eine kleine "stablampe" aus 2 22F 2,3V Goldcaps in Serie und einer "superhellen" 9 cd-LED gebastelt.

so weit so gut. Folgende Problematik: zum Laden steht mir nur eine 5V (+/- 10%) Spannungsquelle zur Verfügung, ich brauche aber was im Bereich von 4,6V maximal. also habe ich mir gedacht: eine Z-Diode für 4,3 V wird eingesetzt. Zur minimierung der Ladezeit (die paar Farad wollen schliesslich geladen werden) hatte ich an einen 1 Ohm Widerstand gedacht (natürlich keinen 1/4W ;-))

Da ich im moment keine passende Zener rumfliegen habe, habe ich das so gelöst, dass ich die "Ladeschlusspannung" schätze, anhand der Helligkeit der angeschlossenen LED. bei einer Zeitkonstante im 2- stelligen Sekundenbereich kein Problem. nur möchte ich es natürlich komfortabler haben, also hatte ich mir gedacht, vielleicht nehme ich eine Thermosicherung, und schleife die in den Ladeanschluss ein, und bringe sie in thermischen Kontakt mit der Z-Diode, so dass die Ladung automatisch abbricht, wenn die Z-Diode eine gewisse Leistung aufnehmen muss.

Kann sowas funktionieren, oder würde das Ganze zu früh oder sogar zu spät abschalten? Tipps zur Dimensionierung (Wahl der abschalttemperatur) und möglichen Problemen (zu hohe Wärmekapazität, zu träge, usw.) sind willkommen.

kleine ASCII-Zeichnung der Schaltung:

___ o---[___]----o----o----o R1 | | | R2 [_] _, = C1 Uo | '^ D1 |

5V- LED v | = C2 _ T | | o--- --------o----o----o ^ Thermoschalter, sensor an der Zener-diode D1 R1 = 1 Ohm R2 = 27 Ohm D1 = Zener-Diode 4,3V 0,5 oder 1,3 W C1 = C2 C2 = 22F 2,3 V GoldCap LED = 9000 mcd 3,6 V 20 mA (4 V, 30 mA max)
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Dirk-Lüder Kreie                       http://www.nord-com.net/dkreie/
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Dirk-Lueder Kreie
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Hallo Dirk,

lass doch einfach die Z-Diode und den Thermoschalter weg und schalte eine normale SI Diode (0.7V Spannungsabfall) in Reihe mit R1.

Gruss Michael

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Michael Koch

Michael Koch schrieb:

Nicht gut!

Bei vollem C ist der Strom = 0 und daher auch der Spannungsabfall. Verwende einfach einen geeigneten Low-Drop Regler, den du auf 4,5V einstellst, zB den LP2951, wenn du mit 100..150mA auskommst. Falls der Probleme mit Spannung am Ausgang bei abgeschalteter Eingangsspannung hat, dann bekommt der noch eine Si-Diode vom Ausgang zum Eingang, Kathode zum Eingang, sodaß sie normalerweise sperrt. Sein Eigenverbrauch liegt bei 70µA, das ist vernachlässigbar. Es gibt auch stärkere, aber da habe ich keine Typen im Kopf. Alternative wäre ein PMOS mit geeigneter Belastbarkeitund ein kleiner Komparator, der diesen abschaltet, wenn 4,5V überschritten werden.

Martin

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Martin Lenz

Dirk-Lueder Kreie schrieb im Beitrag ...

Das ist so ziemlich das bloedeste was man tun kann (diesmal nicht wegen der LED), weil bei einem Kondensator die Spannung direkt proportional mit der Entladung sinkt, die LED aber nur in einem engen Spannungsbereich sinnvoll arbeitet. Du nutzt also hoechstens 10% der teuer bezahlten Goldcap-Kapazitaet aus. Vor allem und genz besonders wenn die GoldCaps nur so wenig Maximal- Spannung ueber der mindestens benoetigten haben (bei einem 100V Elko sieht das besser aus, der geht von 100V bis 3.6V, wenn der Strom die ganze Zeit effektiv (Schltregler) auf 20mA limitiert wird.

Akkus (z.B. NiMH) haben eine dem Problem viel angemessenere Entlade- kennlinie, die ist naemlich die meiste Zeit bei 1.2V. Ueberigens halten gut Akkus ebenso lange wie GoldCaps wenn man sie gut behandelt. Man denke an all die Probleme die die Leute mit den GoldCap-Armbanduihren haben, weil es heute keine heilen GoldCaps der benotigten Bauform mehr gibt -> Uhr wegschmeissen.

WENN ihr (aus welchen merkwuerdigen Gruenden achimmer, z.B. weil sie so teuer waren das ihr jetzt kein Geld mehr habt) die GoldCaps beibehalten wollt, dann sort wenisgtens dafer, das sie ordentlich entladen werden koennen, per Step-Up-Stromschaltregker fuer die LED (LT1073, siehe de.sci.electronics FAQ:

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Das ist das zweitbloedeste. Die Spoannung (Ladung) verteilt sich nicht gleichmaessig ueber den GoldCaps, nehmt einem 5.5V-Goldcap, der hat die noetigen Spannungsverteilung schon drin.

Damit eruebrigst sich:

weil man den 5.5V Elko gut an die 5V anschliessen kann.

Siehe FAQ zu Z-Dioen, vor allem bei Zur minimierung der Ladezeit (die paar Farad wollen schliesslich

Die billigen hochohmigen GoldCaps begrenzen ihren Ladestrom selber, leider sind sie damit fuer Hochstromverbrauchen (wie die LED) wegen massiver interner Verluste unbrauchbar. Der dritte Fehler, denn Epcos UltraCaps oder aehnliche hochleistungsfaegihe GoldCaps werdet ihr nicht haben.

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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
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MaWin

Hallo Martin,

Der Strom ist nicht null weil die LED keinen Schalter hat :-)

Michael

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Michael Koch

Das war mir bewusst, zunächst einmal war das mehr eine "Schnapsidee", was man denn mit den Goldcaps anfangen könne.

Da solche Bauteile grad nicht zur Verfügung standen, ist das rausgekommen, was ich im OP beschrieben habe.

Das ist im Allgemeinen ein guter Hinweis, aber hier im konkreten eher irrelevant, da die Schaltung so wie sie ist nicht auf eine bestimmte Bauform oder einen Typ angewiesen ist. Zweitens ging es eher um die Optimierung der Ladezeiten, bei Niedervoltanwendungen.

Danke, werde ich mir definitiv überlegen, und *so* teuer waren die GCs nun auch wieder nicht.

Ist das nicht evtl. irrelevant, wenn die Ladung unter der Nennwert minus Toleranz bleibt?

Sicher, aber sowas war grad nicht "greifbar", ausserdem wäre es vielleicht auch interessant, das Ding an anderen Spannungen laden zu können, ohne gleich komplexere Schaltungen als ein paar Widerstände und Dioden verwenden zu müssen.

Ich wollte primär vermeiden, dass der Innenwiderstand der GoldCaps den Hauptteil der Leistung beim Laden umsetzt. Die deutlich spürbare Erwärmung des 1 Ohm Widerstandes in den ersten Sekunden des Ladevorgangs gibt mir da glaube ich Recht. (obwohl aufgrund der Verpackung der Goldcaps es schwer zu sagen ist, ob diese sich nicht auch merklich erwärmen)

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Dirk-Lüder Kreie                       http://www.nord-com.net/dkreie/
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Dirk-Lueder Kreie

Das ist ja recht einfach, je höher der Strom, desto kürzer die Ladezeit, und desto niedriger der Systemwirkungsgrad. Mit einem Vorwiderstand ist der Ladewirkungsgrad, wie man sich leicht herleiten kann, immer 50%, bei konstanter Speisespannung. Die kürzeste Ladezeit hat man also, wenn man den Innenwiderstand des Kondesators allein im Stromkreis hat.

Hier kann man auch eine Abschätzung treffen, indem man die Wärmekapazität des Kondensators ermittelt. Und dann die Temperaturerhöhung ausrechnet.

Rick

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Rick Sickel

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