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60 September/Oktober 2017 www.elektormagazine.de
Typen mit dem Präfix „TEG1...“ vertragen
wesentlich höhere Temperaturen, sie sind
für solche Zwecke vorgesehen, haben
aber erheblich höhere Preise.
Energie-Elektronik
Beim Projektstart hatten wir die Absicht,
die Elektronik vollständig mit bedrahte-
ten Bauelementen zu realisieren, um den
Aufbau möglichst nachbaufreundlich zu
gestalten. Leider werden viele integrierte
Bausteine nur noch in SMD-Bauform pro-
duziert, und bedrahtete Elkos anstelle
platzsparender SMD-MLCC-Ausführun -
gen hätten deutlich größere Abmessun-
gen der Platine erfordert. Deshalb haben
wir unsere Absicht zugunsten der SMDs
aufgegeben.
Wichtigstes Bauteil der Schaltung in
Bild 3 ist der LTC3105, ein Step-up-DC/
DC-Wandler, bei dem sich der MPPT ein-
stellen lässt. Diese Eigenschaft prädes -
tiniert das IC für den hier vorgesehenen
Zweck. Der Eingangsspannungsbereich
beginnt bei 250 mV, so dass der LTC3105
auch bei vielen Energy-Harvesting-An-
wendungen zum Einsatz kommt.
Die Schaltung lehnt sich weitgehend
an das Beispiel aus dem Datenblatt
des LT3105 an. Mit R1 = 100 kΩ ist der
MPPT auf ungefähr 1 V eingestellt. Die-
ser Wert liegt absichtlich niedriger als
der bei intensivem Kerzenlicht erreichte
tatsächliche MPPT. Die dadurch bedingten
Energieverluste belaufen sich zwar auf
etwa 50 mW bei maximaler Flammenin-
tensität (270 mW statt 320 mW), doch
der Wandler startet stabiler, unmittelbar
nach Anzünden des Teelichts.
Es ist zwar schaltungstechnisch mög-
lich, eine Art MPPT-Tracking hinzuzufü-
gen, indem die Kühlkörper-Temperatur
gemessen wird und eine Rückführung
zum LTC3105 stattfindet, doch wegen der
hohen Komplexität und des eher gerin-
gen Nutzens haben wir darauf verzichtet.
Hinzu kommt, dass während der vier bis
fünf Stunden, die ein gängiges Teelicht
brennt, die maximale Intensität nur über
eine begrenzte Zeit erreicht wird.
Die MLCC-Kondensatoren haben vergli-
chen mit konventionellen Elkos extrem
kompakte Bauformen, in einem SMD des
Typs 0805 sind Kapazitäten bis 10 µF
untergebracht. Ein Minuspunkt des ver-
wendeten Dielektrikums X7R ist das
Sinken der Kapazität beim Steigen der
anliegenden Spannung. Vergleichbar ist
dieser Effekt mit einer Blumenvase, die
sich nach oben verengt. Wenn der Was-
serstand steigt, steigt auch der Druck
LTC3105
EMSPBF
FBLD0
PG00D
IC1
VOUT
MPPC
SHDN
GND
VIN
GND
AUX
LD0
SW FB
11
12
10
8
6
19
7
3
5 2
4
R3
1M37
R2
604k
R1
100k
L1
10uH
C1
1u
C3
10u
C2
4u7
C4
22u
USB
+5V
GND
D–
D+
1
2
3
4
S1
D1
1N5819
TEG-1
TEG-2
FAN-1
FAN-2
160441 - 11
Bild 3. Der LTC3105 ist ein Step-up-DC/DC-Wandler mit einstellbarem MPPT.
stückliste
Bild 4. Doppelseitige Platine für den
Effizienzbooster.
Bild 5. Ansicht der aufgebauten Platine von
oben.