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Paul H. hat uns eine Frage zum Thema Stromstärke bei DC-DC-Wandlern geschickt: Wenn ein DC/DC-Wandler eine Ausgangsstromstärke von 6A hat, kann man dann einen Verbraucher dranhängen, der nur 3A hat?

Die Antwort ist einfach: Ja! 

Warum? Die Ausgangsstromstärke wird immer als Maximum angegeben. Bei „6A“ bedeutet das, dass „bis zu 6A zur Verfügung gestellt werden können“. 

 

 

Paul hat einen sehr coolen Anwendungsfall dazu: Er möchte eine 100W High-Power-LED an eine 12V-Batterie anschließen. Die LED arbeitet bei 32V und braucht einen Strom von 3A. Ein Spannungswandler soll die Spannung von 12V auf 32V wandeln.

 

High-Power-LED 100W

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Leistungsdaten:

  • Leistung: 100W
  • Farbtemperatur: 6500K (kaltweiß)
  • Betriebsspannung: 32-34V DC
  • Betriebsstrom: 3A
  • Größe: 56 x 52 mm

 

Spannungswandler

Zum Anschluss an eine 12V-Batterie kann z.B. dieser Step-Up-Wandler verwendet werden:

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Leistungsdaten:

  • Eingangsspannung 10V bis 32V
  • Ausgangsspannung 10V bis 35V (Vorsicht: Ausgangsspannung muss höher als Eingangsspannung sein)
  • Ausgangsstrom: max. 10A
  • Eingangsstrom: max. 16A (bei mehr als 10A muss die Wärmeableitung verbessert werden…)
  • Ausgangsleistung: max. 100w mit vorhandenen Kühlkörpern, max. 150w bei verbesserter Wärmeableitung

 

 

Auslegungsparameter DC-DC-Spannungswandler

Schauen wir uns den Spannugnswandler etwas genauer an:

Ausgang

Die LED hat 100W bei 32-34V. Mit ca. 10% Toleranz sollten folgende Größen verwendet werden:

  • Leistung = 110W
  • Spannung = 32V
  • Strom = 110W / 32V = 3,5A

Verluste

Der Wirkungsgrad ist mit 94% angegeben. Da dieser Wert natürlich unter optimalen Bedingungen gemessen wird, sollte hier ein deutlich höherer Verlust einkalkuliert werden, ich würde 15% ansetzen.

  • Verlustleistung = 110W * 15% = 16,5W

Eingang

Für den Eingang sollten folgende Werte berücksichtigt werden:

  • Leistung = 110W + 16,5W = 126,5W
  • Spannung: 11V (recht stark entladene Batterie)
  • Strom = 126,5W / 11V = 11,5A

Fazit

Damit ist der oben angegebene Spannungswandler ausreichend, vermutlich wird er bereits recht warm. Da die Toleranzen und die Verlustleistung großzügig bemessen ist, sollten die vorhandenen Kühlkörper ausreichend sein.

 

 

Auslegung Anschlusskabel

Mit der Faustformel 5A pro 1 mm2 ergeben sich folgende Werte

Batterie – Spannungswandler

  • Durchmesser mindestens 2,5 mm2 , besser 4 mm2

Spannungswandler – LED

  • Durchmesser mindestens 0,75 mm2, besser 1,5 mm2

Eine passende Sicherung möglichst nahe der Batterie ist auf jeden Fall sehr sinnvoll.

 

 

Auslegung Batterie

 

Wenn wir beispielsweise davon ausgehen, dass die LED 1 Stunde brennen soll, dann brauchen wir zur Abschätzung folgende Parameter:

  • Verbrauchleistung: 126,5W (siehe oben)
  • Dauer: 1h

Somit ergeben sich bei einer 12V-Batteriespannung: 10,5Ah. Dementsprechend muss dann die Batterie dimensioniert werden.