Stepup-/Stepdown-Wandler

Allgemeines

In der Regel bewegt man sich bei der Spannungsversorgung einer Mikrocontroller-Schaltung auf einem Spannungsniveau von 5 Volt. Aber es kommt dann doch schon mal vor, dass eine Peripherie-Schaltung z.B. 3,3 Volt, 12 Volt oder gar -5 Volt oder -12 Volt benoetigt. Diese gaengigen Spannungsgroeszen sind leicht durch ein Steckernetzteil bereitzustellen. Schwieriger wird es sobald man Spannungen benoetigt, die eher unueblich sind, den Schaltungsaufwand der Spannungsversorgung erhoehen oder den Einsatz eines weiteren Netzteils erfordern. Da kommen dann Step-Up-Wandler (natuerlich auch Step-Down) ins Spiel. Im Wesentlichen unterscheiden sie sich in der zur Verfuegung stehenden Ausgangsleistung, was man auch leicht an der Groesze der eingesetzten Spule festmachen kann.

Einstieg

Zum Einstieg ein Video was recht gut veranschaulicht, dass man sich vielleicht vorher mal ein paar Gedanken darueber macht, wie so ein Stepup-Wandler funktioniert. In dem Video zeigt der Protagonist eine Viertelstunde alle Verhaltensmuster, die oftmals zum Misserfolg fuehren. Aussage: "Das Ding ist kaputt!". LOL. Wenigstens probiert er weiter.

Nein, ich lese kein Datenblatt. 
Nein, ich will gar nicht wissen wie ein Trimmer zu bedienen ist. 
Nein, ich interessiere mich nicht fuer die Funktion einer Schaltung.
Nein, ich glaube immer noch, dass aus dem Ding noch mehr als 1 Ampere rauszuholen ist.
...

Wer es sich antun will hier.

Prinzip

TODO

Beispiel 1

Stepdown-Wandler mit MP1548EN

Modell/Name: HW-133A Ultra kleines DC-DC Step-Down-Modul MP1584EN

• Eingangsspannung: 4,5 V ~ 28V
• Ausgangsspannung: 0,8 V ~ 20V
• Ausgangsstrom: 3A
• Umwandlungaeffizienz: 96%
• Ausgabe Welligkeit: <30mv
• Betriebsfrequenz: 1,5 MHz (maximal), typischer weise 1MHz
• Betriebstemperatur: -45℃~ +85℃
• Größe: 22mm * 17mm * 4mm (Länge * Breite * Höhe)

Modell/Name: HW-133B Ultra kleines DC-DC Step-Down-Modul

• Eingangsspannung: 7v ~ 28v
• Ausgangsspannung: 5v (Genauigkeit 1%)
• Ausgangsstrom: 3A (maximal), Langzeit arbeits strom beträgt ca. 1,5 A
• Umwandlungeffizienz: 96%
• Ausgabe Welligkeit: <30mv
• Betriebsfrequenz: 1,5 MHz (maximal), typischer weise 1MHz
• Betriebstemperatur: -45℃~ +85℃
• Größe: 22mm * 17mm * 4mm (Länge * Breite * Höhe)

Modell/Name: HW-133C Ultra kleines DC-DC Step-Down-Modul

• Eingangsspannung: 4,5 V ~ 28V
• Ausgangsspannung: 0,8 V ~ 20V
• Ausgangsstrom: 3A (maximal)
• Umwandlungeffizienz: 92%
• Ausgabe Welligkeit: <30mv
• Betriebsfrequenz: 1,5 MHz (maximal), typischer weise 1MHz
• Betriebstemperatur: -45℃~ +85℃
• Größe: 22mm * 17mm * 4mm (Länge * Breite * Höhe)

Beispiel 2

Stepup-Wandler mit B6286M (MT3608 B628XX SX1308)

Kurzfassung: Das sind alles kleine nicht-synchrone Step-Up-Wandler im SOT23-6, die sich technisch stark ähneln (typisch 1,2 MHz, „bis 2 A“ Peak, 2–24 V VIN, bis ~28 V VOUT). Viele „B628…/SX1308“ sind faktisch MT3608-kompatible Klone/Derivate desselben Referenz-Designs. Die praxisrelevanten Unterschiede liegen weniger in den Datenblattzahlen als in Hersteller/Qualität, Startverhalten und real erreichbarem Ausgangsstrom.

Direktvergleich (Datenblattwerte)

IC	Hersteller/Familie	Schaltfreq.	VIN	VOUT (max)	interner Stromlimit-Schalter	Paket	Quelle
MT3608	AEROSEMI	1,2 MHz	2–24 V	bis 28 V	4 A	SOT23-6	(Olimex)
SX1308	(u. a.) Shouding / diverse Labels	1,2 MHz	2–24 V	bis 28 V	4 A	SOT23-6	(Alldatasheet)
SB/SDB/B6286	Shouding „628x“-Serie (B6286 = Variante)	1,2 MHz	2–24 V	bis 28 V	4 A	SOT23-6	(datasheet.lcsc.com)
B628XX	Familienbezeichnung (z. B. SB6284, SB6286, SDB628)	1,2 MHz	2–24 V	bis 28 V	4 A	SOT23-6	(Alldatasheet)

Wesentliche Punkte:

• Pin- und Verhaltens-Kompatibilität: MT3608, SX1308 und die Shouding-„628x“ (B6286/SB6286/SDB628) sind in der Regel funktions- und pin-kompatibel (SOT23-6, identischer Applikationsschaltplan). Dadurch lassen sich Module und Designs oft austauschen. (Olimex)
• „2 A“: Marketing vs. Realität. Das „2 A“ bezieht sich auf Peak bzw. den internen Schalter (4 A Limit), nicht auf den kontinuierlichen Ausgangsstrom. In der Praxis liegt der nutzbare Dauer-Iout deutlich darunter und hängt stark von VIN/VOUT, Induktivität, Dioden-/Shunt-Verlusten und thermischen Bedingungen ab. Messungen an SX1308-Modulen zeigen z. B., dass 2 A Ausgang nicht erreicht werden und die Regelung bei hohen Strömen weich wird. (matts-electronics.com)
• B6286M / B628XX: „B6286“ ist die Typnummer innerhalb der Shouding-Familie; „B628XX“ wird im Handel oft als Sammelbegriff für diese 628x-Derivate verwendet (SB6286, SDB628, SB6284 … mit sehr ähnlichen Spezifikationen). Viele fertige Boost-Module tragen „B6286“ im Namen, sind aber elektrisch MT3608-kompatibel. (datasheet.lcsc.com)

Praxis-Tipps zur Auswahl

• Wähle nach Verfügbarkeit/Qualität (Seriöser Distributor, echtes Datenblatt). Für Neudesigns ist der MT3608 (AEROSEMI) meist die „Referenz“. (Olimex)
• Dimensioniere auf Thermik und Induktivität: Für >300–600 mA bei hohen Spannungsverhältnissen (z. B. 5 V→12 V) braucht es eine größere Induktivität (geringerer Ripple-Strom), eine Schottky-Diode mit niedriger VF und gute Layout-Thermik. (Siehe typische Applikationsschaltung der Datenblätter.) (Olimex)
• Rechne konservativ: Ausgangsleistung ≈ Eingangsleistung × η. Beispiel: 5 V → 12 V @ 0,5 A (~6 W) benötigt bei 90 % η schon ~1,33 A am Eingang + Ripple/Reserve.

Wenn du mir sagst, welche Eingangs-/Ausgangs-Spannung und Ströme du brauchst (und ob es ein fertiges Modul oder nur der IC sein soll), dimensioniere ich dir die Bauteile (L, D, R-Teiler) direkt passend.