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Low Power - Low Iq Class-D Batterie/Kondensator Class-D Verstärker
#1
Meinerseite besteht Interesse an einem kleinen Klasse-D Verstärker geringer Leistung (1-3W) welcher vorzugsweise aus einem Kondensator gespiesen wird. (Oder Hybrid-Akku)

Die Ladung erfolgt vorzugsweise per USB oder 5.0V, alternativ Weitbereichseingang oder irgendwas mit Energie-Harvesting aka Solarzelle oder ähnlich.

Versuche mit einem PAM8403 waren ermutigend. Dieser hat allerdings, im Vergleich zu abgegebenen Leistung einen hohen Ruhestrom ca 15mA. (bei 4.5V).

Bei kleinen Pegeln 10-50mW dominiert der Ruhestromanteil.

Mein Testaufbau war wie in (3) "Direct-drive". Die Kondensatoren wurden direkt per USB und Serien-R geladen, als "Balancer" 2 Parallelwiderstände mit 100k. Etwas komfortabler wäre eine OPV-Lösung. Die Laufzeit beträgt mit 12F ca. 50 Minuten bei 2 angeschlossenen Lautsprechern. (RFT BR25E + 8Ohm Basshorn [das große Schwarze]) Begrenzt man die untere Grenzfrequenz auf 100-200Hz sollte sich Mono in kleinem Gehäuse eine akzeptable Laufzeit ergeben.

[Bild: 161_CIMG0116.JPG]

Gezeigt sind 4 Ideen.

(1):

Direkte Aufladung per USB mit Crowbar gegen Überspannung und OPV als Balancer. Versorgung des Verstärkers über einen Low-IQ Step-Up.

(2):

Step-Up/Down für Weitbereichsladung der Kondensatoren, Versorgung des Verstärkers über einen Low-IQ Step-Up.

(3):

"Direkt-Drive" wie im Testaufbau, spielt bis Unterspannungsabschaltschwelle.

(4):

Verwendung eines Energy-Harvesting-ICs (z.b. TI oder MAX) mit Supercap-Ladeschaltung integriert und integriertem Step-Up.

Als Verstärker bieten sich beispielsweise an:

- CS35L00 Mono (Iq ca. 1mA @ 3.7V, FHD Mode):
http://www.cirrus.com/en/products/cs35l00-01-03.html

Dieser hat 2 verschiedene Modi (Frequenzumschaltung nach Eingangspegel), 72/192kHz fs.

- LM48310 Stereo (Iq 2.7mA @ 3.7V):
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm48310.pdf

- MAX98300 Mono (ca 0.8mA @ 3.7V):
http://datasheets.maximintegrated.com/en...X98300.pdf

Dazu passend ein hocheffizienter Step-Up.

Jemand Interesse/Meinungen? Smile
 
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#2
Ich würde auf den Stepup verzichten, mit 3,7V in Vollbrücke kann man auch schon Lärm machen. Und es bleibt ökonomisch.
...mit der Lizenz zum Löten!
 
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#3
Damit bekomme ich den Kondensator aber nicht "komplett" leer. So um 2.0V klingt so ein PAM8304 nicht mehr so gut. Ziel ist es ja, die im Cap enthaltene Ladung möglichst gut auszunutzen.
 
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#4
Zitat:Original geschrieben von christianw.

Damit bekomme ich den Kondensator aber nicht "komplett" leer. So um 2.0V klingt so ein PAM8304 nicht mehr so gut. Ziel ist es ja, die im Cap enthaltene Ladung möglichst gut auszunutzen.

Ecap=0,5 * C * V² -> Bei 2V ist noch etwa 30% der Energie übrig geblieben.
Ansonsten brauchst Du einen hocheffizienten StepUp-Regler.
...mit der Lizenz zum Löten!
 
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#5
Hmm

Voll:
0.5*12F*5V²= 150Ws

2V:
0.5*12F*2V²= 24Ws

Entnommene Energie = 150-24=126Ws

Restgehalt:
150=100
24=x

24*100/150 = 16%

Entnommen:
150=100
126=x

126*100/150=84%

Wieder ein Rundunsfehler?


Edit:

Okay, du hast mit 3.7V gerechnet.

Energiegehalt bei Aufladung auf:

5.4V: 175Ws
5.0V:150Ws
3.7V:82.14Ws

Bei Entladung bis 2.0V (24Ws) nutzbar:

5.4V: 151Ws
5.0V:126Ws
3.7V:58.14Ws

Nanu.. Big Grin

Leider gibts die Teile nur in 2.5/2.7V. (Teilweise auch 2.3V)
 
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#6
ja, die Entladekurve eines Akkus ist gegenüber einem SuperCap klar im Vorteil! Big Grin
...mit der Lizenz zum Löten!
 
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#7
Dafür entschädigen die Ladezeiten. Smile
 
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#8
Zitat:Original geschrieben von christianw.
...
Leider gibts die Teile nur in 2.5/2.7V. (Teilweise auch 2.3V)

Klares Jein Big Grin
LiC -> http://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Kondensator

Bauen die Japaner von Taiyo Yuden, wir setzen die in Stückzahlen ein.
Sind super die Dinger, enorme Kapazität vs Baugröße, praktisch kein Leckstrom, mit reduzierter Spannung (3,6V) auch 85°C fest.
Aber haben Akku typische U Untergrenze von 2,2V ... dafür gehen bis 3,8V rein.
"Ich hab Millionen von Ideen und alle enden mit Sicherheit tödlich."
 
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#9
Jaha, Hybrid-Caps sind ja "etwas anderes". Welche Type(n) genau setzt ihr ein?

Preislich (für mich) nicht so interessant, 300F 2.7V von Maxwell gibts für ~13€, die sind dann aber baugrößer.
 
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#10
Die 40F Typen, sind die kleinsten klappe
http://www.yuden.co.jp/ut/product/catego...R8406.html

Haben grundsätzlich einen heftigen Preis ... zahlen den aber so nicht Wink
http://www.mouser.de/ProductDetail/Taiyo...RtYN7ZI%3d

Bzgl. EDLCs ... die sind nicht ganz dicht !
Klassischerweise steigt mit fallendem Ri der Rq, der Leckstrom.
Die Viecher lutschen sich selbst leer, also bleiben von den 200F bzw. die Energie dahinter, nach Zeit nicht mehr so viel übrig.
Die Dinger sind eher für Dauerbestromung und zum liefern von kurzen, aber heftigen Strompulsen geeignet.
Als Akkuersatz taugen die nicht, leider. Dann lieber zwei kleine LiPos nehmen, ganz andere Energiedichte, aber mit beschränkter Lebensdauer.
"Ich hab Millionen von Ideen und alle enden mit Sicherheit tödlich."
 
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#11
Na ist ja perfekt zum Einschlafen. Der Amp ist zum Morgen immer leer. Big Grin

300uA finde ich für meine Anwendung nicht allzu dramatisch:

http://www.mouser.com/ds/2/257/Maxwell_B...341252.pdf

Bei 15mA sieht das schon anders aus:

http://www.mouser.com/ds/2/257/Maxwell_T...491975.pdf
 
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