den TPS61221.
Es ist ein Spannungs-Konverter, der aus 0,7 ... 3 Volt eine geregelte Spannung von 3,3 Volt erzeugt. Dazu benötigt er nur 3 externe Bauteile. Denkbar ist der Einsatz in Faller-Car-Autos, die mit einer Elektronik ausgestattet werden sollen. Die "normale" Spannung von 2,4 Volt (2 Akkus in Reihe) bereitet schon beim Betreiben einer weißen LED Probleme; von einem "Einzeller" mit 1,2 Volt ganz zu schweigen.
Wir haben ihn eingesetzt bei unserer Fahrzeugerkennung, bei der über eine Infrarot-LED ständig eine Kennung abgestrahlt wird.
Das IC hat noch 2 Brüder:
- der TPS61220 hat eine einstellbare Ausgangsspannung (+ 2 weitere Bauteile),
- der TPS61222 hat eine fixe Ausgangsspannung von 5 Volt.
Lt. Datenblatt sollen die ICs bei 1 Volt Eingangsspannung über 50 mA Strom liefern können, bei 2,2 Volt über 150 mA!
Ein eventueller Nachteil soll nicht verschwiegen werden: er ist nur in der Baugröße SC-70-6 erhältlich. Das ist noch eine Nummer kleiner als ein kleiner SMD-Transistor. Dafür paßt er aber auch fast überall hin.
Die nachstehende Grundschaltung (links) haben wir aus dem Datenblatt kopiert:
Rechts unser Platinen-Layout:
Dabei ist das ersichtliche Raster 0,5 mm groß. Links auf dem Bild die beiden Akku-Anschlüsse, oben die Spule, unten links und rechts die beiden Kondensatoren, und in der Mitte das IC. Die "+Bat"-Leitung führt oben rechts weiter zu der Unterspannungs-Erkennung.
Die beiden C's in der Schaltung haben einen Wert von 10µF, die Spule hat 4,7µH. Wichtig ist der richtige Typ: sie muß einen sehr kleinen Innen-Widerstand besitzen, sonst funktioniert die Sache nicht. Das haben wir erfahren müssen.
Die Reichelt-Spulen L-0805F und L-1008F sind zu "hochohmig". Nehmen Sie lieber gleich die L-1212FPS. Unsere Platine ist dafür ausgelegt.
Und so sieht die Realität aus:
Die Bauteile rechts auf der Platine, die wir auch an anderer Stelle gezeigt haben, gehören zu einer
Fahrzeugerkennung. Übrigens: hier ist noch der TPS61220 verbaut. Man erkennt es an den beiden zusätzlichen
Widerständen neben dem rechten Kondensator (aber nur wenn man's selber gebaut hat, sieht man so etwas!).
Ein weiterer Vorteil der hier vorgestellten Schaltung: sie funktioniert gleichermaßen bei 1,2-V- und bei 2,4-V-Spannungsversorgung ohne Änderung der Bauteile. Die Anpassung an die integrierte Unterspannungs-Erkennung muß geändert werden. Dies ist aber lediglich eine Sache der Software in dem PIC rechts; das gehört also nicht in diesen Bericht.
An die gelieferten 3,3 Volt können weitere Elektroniken angeschlossen werden. Diese sind unabhängig von der Anzahl der Akku-Zellen in dem Fahrzeug. Somit können auch industriell gefertigte Elektroniken (z.B. nach dem DCC-System) versorgt werden, ohne deswegen gleich auf einen LiPo-Akku umsteigen zu müssen.
27.07.2017
Wem das alles zu "fummelig" ist:
Zugegeben, auch der Autor kommt beim Fertigen gewaltig an seine Grenzen.Das IC MAX1724 tut, bei ähnlichem Aufwand, das Gleiche.
Vorteil: die Baugröße ist SOT-23-5, also eine Nummer größer; Nachteil: der Preis ist mehr als dreimal so hoch wie beim TPS61221.
Preise bei Conrad:
TPS61221: 1,67 €,
MAX1724EZK33+T: 5,78 €.
Beachten Sie bitte beim Nachbau, daß der Wert der Induktivität anders ist. Für die beiden Kondensatoren empfiehlt Maxim jeweils 10µF.
Wir empfehlen die hier genannten Bauteile auch dann, wenn "nur" eine Beleuchtung eingebaut werden soll. Die alternativen ICs (z.B. PR4401 oder PR4402) erzeugen einen konstanten Strom für die LEDs. Bei modernen Bauteilen ist der aber viel zu hoch, d.h. die LEDs leuchten viel zu hell.
Die obigen Bauteile erzeugen eine Konstant-Spannung, und die Helligkeit der LEDs kann dann über Widerstände beliebig eingestellt werden.
27.03.2020
Probleme beim Nachbau:
In Internet-Foren gibt es viele Diskussionen um den Bau einer Schaltung mit dem TPS61221. Es läuft aber darauf hinaus, daß um das IC herum recht hohe Schaltfrequenzen stattfinden und auch recht hohe Impulsströme. Nicht umsonst steht im Datenblatt ein Vorschlag für eine gute Leiterbahnführung. Unsere Ergänzung dazu: denken Sie, Sie müßten ein Hochfrequenzgerät bauen. Also kürzeste Leitungen, hochwertige Bauteile! Die Kondensatoren müssen Ströme bis fast 0,5 Ampere liefern, mit einem Takt von ca. 1 MHz, das schaffen nur keramische Typen. Mit einem "Fliegenden Aufbau" auf einem Steckbrett werden Sie nicht weit kommen. Wir hatten's oben schon angedeutet: auch die Induktivität muß strenge Kriterien erfüllen: sie muß als Energie-Zwischenspeicher dienen, also bei hohem Strom noch ihren Induktivitätswert behalten (sie darf also nicht in die Sättigung geraten).