Convertisseur boost

[Doud_51]

Bonjour à tous,

J'avoue avoir quelques lacunes en éléctronique, et mes connaissances deviennent vite limitées..je suis un "électronicien du dimanche"!
Merci donc d'avance à ceux qui liront mon post, et prendront le temps d'y répondre.

J'ai un projet ...très, très simple.

J'ai une batterie LIPO en 3,7V 4000mAh avec laquelle je souhaite alimenter un appareil qui consomme 5V et entre 0,7 et 1A .

Je souhaite donc augmenter ma tension afin d'obtenir les 5V nécessaires, et obtenir une autonomie d'environ 1-2 heure.
Pour cela j'aimerais que ma batterie puisse faire fonctionner l'ensemble.

Voici les données techniques de la batterie:
http://www.batteryspace.com/prod-spe...v4250mah_1.pdf

La batterie est une "2C", et peut donc soutenir une décharge d'environ ~8 ampères MAX (théoriques).
Mon appareil consommera donc AU MAXIMUM 1A, je pense donc que la batterie devrait faire l'affaire....théoriquement.

Ma question se pose donc sur le convertisseur que je dois mettre au milieu, et sur la consommation engendrée par le montage, et donc l'autonomie.

j'ai trouvé ce produit, "convertisseur boost":
http://fr.aliexpress.com/item/Booste...754937530.html

Dans les caractéristiques:
rendement de 92%,
tention entrée : 2,5-6V
tentsion sortie : 5 v (ou reglable 4-12V)
courant max sortie: 1A.

J'ai donc plusieurs questions...

1. Déjà, pensez vous que cela pourrait fonctionner avec ce convertisseur ? JE pense que oui, mais une confirmation de départ me rassurerait..

2. Comment peut-on calculer quelle sera la "véritable" consommation/courant tiré sur la batterie quand le montage sera en marche? En effet, je voudrais pouvoir refaire le calcul pour d'autres montages plus tard, et savoir calculer les U/I des batteries à mettre en face.

Si j'ai bien compris:
P1: puissance tirée en sortie de la batterie
P2: puissance consommée par l'appareil
R: rendement du convertisseur

On aura: P1 x R=P2 c'est à dire P1 X 92% =P2 ou U1 x I1 x 92/100=U2 x I2.
Donc si U1 x I1=5Vx 1A et U2 x I2=3,7Vx I2
on obtient: 5 x 92 /100 = 3,7 x I2
donc I2 = (5x92/100)/3,7=1,24A.

En gros, si je comprends bien, 1A consommé par mon appareil, entraînera une sortie d'1,24 ampères de la batterie pour obtenir ma puissance de 5V à 1A, et donc une consommation d'1,24Ah sur la batterie?

Donc théoriquement, va batterie faisant 4000mah=4Ah, si je calcule temps d'autonomie, j'aurais 4/1,24 = 3,22h soit 3h20min à peu près.

Evidemment, c'est théorique.
Mais bon....si déjà jusque là j'ai bon, je serai -encore une fois :d - rassuré.

Arrive ma question 3:
Comment calculer une autonomie "réelle" en fonction de la batterie, et de sa tension "cut off" etc..?.

La batterie a une tension cut off à ne pas dépasser qui est de 2,75V. Comment calculer le temps réel qu'il faudra à la batterie pour ne plus être capable de fournir
cette tension et donc arrêter de l'utiliser?

En gros, si j'ai bien compris (j'utilise mes mots, je confonds peut etre conso et puissance....):

"Puissance totale consommable" - "Puissance consommée x Temps" doit être > "Puissance limite disponible""
(j'espère que ça se comprend..)

Donc,
si la puissance cut off est: Pc = 2,75V x 1,24A = 3,4W
et la puissance totale Pt = 3,7V x 4A = 14,8W,
et la puissance consommée Pc=5V x 1A = 5W

on obtient 14,8W-(5Wxt)>3,4W.

D'ou 14,8 - 3,4>5t.....et donc t<(11,4/5)

Au final t doit etre < 2,28h.

Ce qui voudrait dire que l'autonomie sera d'environ 2h20min avant de devoir arrêter, c'est cela?

Je ne sais pas si mes questions sont claires, et j'ai de gros doutes sur mes calculs.

Merci encore à ceux qui seront arrivés jusque là.

Je répondrai à toutes vos questions...si besoin

Edouard
-----

[antek]

Trop de questions . . .
Quand un marchand donne un rendement unique, celui-ci est le rendement maximum pour une puissance donnée.
A d'autres puissances, et surtout lorsqu'elles s'approchent de zéro, le rendement chute très vite.
Les bons produits sont fournis avec la courbe rendement=f_(puissance)
En général, le rendement max se trouve à la moitié de la puissance max environ.

[DAUDET78]

Et si tu utilisais un Power Pack ?
Par exemple : http://www.amazon.fr/TeckNet%C2%AE-g...rds=power+pack

[Antoane]

Bonjour,

J'ai une batterie LIPO en 3,7V 4000mAh avec laquelle je souhaite alimenter un appareil qui consomme 5V et entre 0,7 et 1A .

Les batteries au lithium (Li-ion et LiPO) sont très fragiles, il suffit de quelques dizaines de milliVolt de trop pour les faire s'enflammer. De même, il suffit de descendre quelques centaines de mV trop bas pour les tuer.
Il faut donc absolument prévoir entre ta batterie et le reste du monde un BMS (Battery Managment System, google's thy friend https://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C...7accumulateurs) idoine.
On ne peut ainsi que conseiller d'utiliser des chargeurs adaptés, prévus pour. Et même mieux : se tourner vers des technologies plus sûres (nickel, plomb, LiFePO4.).

j'ai trouvé ce produit, "convertisseur boost":
http://fr.aliexpress.com/item/Booste...754937530.html

Dans les caractéristiques:
rendement de 92%,
tention entrée : 2,5-6V
tentsion sortie : 5 v (ou reglable 4-12V)
courant max sortie: 1A.

D'expérience : ne pas hésiter à surdimensionner ce genre de produit acheté à bah prix à l'autre bout du monde. Le convertisseur est annoncé pour 1A mais risque de peiner dès 500 ou 700mA.
Sinon, l'idée est la bonne.

2. Comment peut-on calculer quelle sera la "véritable" consommation/courant tiré sur la batterie quand le montage sera en marche? En effet, je voudrais pouvoir refaire le calcul pour d'autres montages plus tard, et savoir calculer les U/I des batteries à mettre en face.

Si j'ai bien compris:
P1: puissance tirée en sortie de la batterie
P2: puissance consommée par l'appareil
R: rendement du convertisseur

On aura: P1 x R=P2 c'est à dire P1 X 92% =P2 ou U1 x I1 x 92/100=U2 x I2.
Donc si U1 x I1=5Vx 1A et U2 x I2=3,7Vx I2
on obtient: 5 x 92 /100 = 3,7 x I2
donc I2 = (5x92/100)/3,7=1,24A.

En gros, si je comprends bien, 1A consommé par mon appareil, entraînera une sortie d'1,24 ampères de la batterie pour obtenir ma puissance de 5V à 1A,[/quote]
Oui, à condition que le rendement soit effectivement de 92% (cf. post 2 et ce que je disais plus haut quant aux pub sur ce type de produits).

et donc une consommation d'1,24Ah sur la batterie?

On peut dire que 1,24A sort de la batterie et que une heure de fonctionnement consomme 1.24A.h.

Donc théoriquement, va batterie faisant 4000mah=4Ah, si je calcule temps d'autonomie, j'aurais 4/1,24 = 3,22h soit 3h20min à peu près.

oui.

Comment calculer une autonomie "réelle" en fonction de la batterie, et de sa tension "cut off" etc..?.

Si tu regardes les courbes de décharge de batteries, tu te rends compte que l'énergie restant dans l'accus lorsque sa tension est descendue en deça de sa tension minimale de décharge est assez négligeable. Supposer que ta batterie contient 4Ah utilisables n'est donc pas insensé. Sans compter qu'il est possible que le fabriquant ai lui-même fait la réduction : les 4Ah annoncés correspondent peut-être effectivement à l'énergie stockée entre Vmax et la tension minimale de décharge (de cut-off).

En gros, si j'ai bien compris (j'utilise mes mots, je confonds peut etre conso et puissance....):

"Puissance totale consommable" - "Puissance consommée x Temps" doit être > "Puissance limite disponible""
(j'espère que ça se comprend..)

C'est pas bon :
- "Puissance totale consommable" est une puissance (des W) ;
- "Puissance consommée x Temps" est une énergie (des J) ;
- "Puissance limite disponible"" est une puissance (des W).

Tu pourrais, dans ton calcul d'autonomie, prendre en compte le fait que la tension de sortie de la batterie n'est pas toujours égale à 3,7V, mais qu'elle est supérieure en début de décharge et inférieure en fin de décharge. Par suite, le courant consommé sur de la batterie n'est pas toujours égale à 1,24A, mais est est supérieure en fin de décharge et inférieure en début de décharge.
Mais, dans la pratique :
- la tension est effectivement proche 3,7V pendant une grande partie de la décharge ;
- la téolérance sur la capacité initiale de la batterie est relativement grande ;
ce qui fait que ton calcul, un peu à la louche, donne déjà une bonne estimation.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Doud_51]

Et si tu utilisais un Power Pack ?
Par exemple : http://www.amazon.fr/TeckNet%C2%AE-g...rds=power+pack

Salut,

c'est effectivement pour éviter ce genre de produit que je me penche sur les batteries et convertisseur.
Je cherche une solution compacte...légère.
Donc j'essaie déviter les packs...

[Doud_51]

Bonjour,

Merci pour ta réponse.
Effectivement, il faut faire attention avec les LIpo, et je pensais bien sur mettre un systeme de sécurité entre la batterie et le montage pour éviter de descendre SOUS la tension de cut-off.
Ma question était justement de pouvoir calculer l'autonomie avant que ce système "coupe" l'alimentation.

Pour l'autonomie, si mon calcul n'est pas parfait mais que tu penses que je ne suis pas loin...ça me rassure.
Savoir qu'avec 3,7V 4000mAh ça pourrait marcher ~2h, ça me va.
C'est juste que j'aurais voulu simuler pour 3,7V 6000mAh avec un appareil 5V3A....j'utiliserais un peu la même idée.

Comme tu le dis, la décharge va influer sur la puissance/energie disponible et provoquer des variations dans la consommation au cours du temps.
Dure à simuler.
C'est pour cela que mon calcul se voulait "théorique"...Pour une approximation.

Par contre, ta remarque sur la capacité annoncée....effectivement, est-elle annoncée en TOTALE, ou bien en DISPONIBLE avant cut-off...
C'est une bonne question!

Dans tous les cas, je me dis qu'évidemment...il faut essayer pour savoir.

En tout cas, merci pour vos réponses...

A plus,

Edouard

[DAUDET78]

c'est effectivement pour éviter ce genre de produit que je me penche sur les batteries et convertisseur.

Ben tu vas refaire la même chose ...

Je cherche une solution compacte...légère.

En plus gros, plus lourd ...et plus cher !

[freepicbasic]

Au sujet des convertisseurs step up ou buck.
Il faut se méfier des commentaires mensongés des vendeurs.

Le step up qui était annoncer pour commencer à 3V en fait une fois que j'ai lu le datasheet du ci qui était dessus ne fonctionnait pas au dessous de 5V
Pour faire faire de 5V => 12V ça fonctionnait mais pas avec l'accus 3.7V.

Pour le buck le courant annoncé pour la sortie était en fait celui d'entrée ce qui diminuait d'autant la sortie en passant de 1.5V => 5V, encore déçu...

[Antoane]

Bonsoir,

Pas triviales les batteries... Note qu'en plus, la capacité est annoncée pour un courant de décharge donné.

Si tu veux faire un calcul qui soit aussi exact que possible sur une batterie typique (et donc forcément faux sur une batterie réelle à cause des dispersions de caractéristiques), il te faut prendre les courbes de décharge dans la datasheet de ta batterie (Vout en fonction de (Iout, t)) et la courbe de rendement du convertisseur en fonction de (Vin, Iout) et faire l'intégration numérique.
Autre méthode que l'intégration numérique directe : faire deux fit (Molière aurait dit "régression non-linéaire"). L'un te donnant une formule analytique de l'état de charge de la batterie en fonction de son état passé et du courant de décharge actuel, l'autre donnant le rendement du convertisseur en fonction de (Vin, Iout). Puis calculer plus ou moins analytiquement la durée de vie.


Je suis d'avis que cela n'a aucun intérêt pratique, mais est fun pour jouer avec Matlab et les concepts de truc jamais constants.

[JS7777]

Bonjour,

Oulahh le prix !

Tu peut trouver moins cher.

Ici :
http://fr.aliexpress.com/item/MT3608...371184340.html

J'en ai chez moi et ça marche parfaitement, un très bon rendement, délivre bien 2A max.

Pour la protection et la charge tu peut utiliser des TP4056 V 2.0 :

http://fr.aliexpress.com/item/20pcs-...046101642.html

[Doud_51]

Ben tu vas refaire la même chose ...En plus gros, plus lourd ...et plus cher !

Je ne te suis pas là....
Une batterie lipo + convertisseur + protection de charge/decharge...Je peux m'en tirer pour moins de 10 euros.
J'obtiens une batterie ultra fine, et des composants mini...!

La plupart des "packs" sont plus imposants...plus lourds...et à "capacité égale", plus chers.

[Doud_51]

Au sujet des convertisseurs step up ou buck.
Il faut se méfier des commentaires mensongés des vendeurs.

Le step up qui était annoncer pour commencer à 3V en fait une fois que j'ai lu le datasheet du ci qui était dessus ne fonctionnait pas au dessous de 5V
Pour faire faire de 5V => 12V ça fonctionnait mais pas avec l'accus 3.7V.

Pour le buck le courant annoncé pour la sortie était en fait celui d'entrée ce qui diminuait d'autant la sortie en passant de 1.5V => 5V, encore déçu...

Je te remercie pour ces précisions.
c'est effectivement ce genre d'infos que je cherche...pour éviter un mauvais achat.

Connaîtrais-tu un convertisseur qui soit "sur" de produire le courant et la tension voulue avec du 3,7V?

[Doud_51]

Bonsoir,

Pas triviales les batteries... Note qu'en plus, la capacité est annoncée pour un courant de décharge donné.

Si tu veux faire un calcul qui soit aussi exact que possible sur une batterie typique (et donc forcément faux sur une batterie réelle à cause des dispersions de caractéristiques), il te faut prendre les courbes de décharge dans la datasheet de ta batterie (Vout en fonction de (Iout, t)) et la courbe de rendement du convertisseur en fonction de (Vin, Iout) et faire l'intégration numérique.
Autre méthode que l'intégration numérique directe : faire deux fit (Molière aurait dit "régression non-linéaire"). L'un te donnant une formule analytique de l'état de charge de la batterie en fonction de son état passé et du courant de décharge actuel, l'autre donnant le rendement du convertisseur en fonction de (Vin, Iout). Puis calculer plus ou moins analytiquement la durée de vie.


Je suis d'avis que cela n'a aucun intérêt pratique, mais est fun pour jouer avec Matlab et les concepts de truc jamais constants.

En effet...mais là, ça me dépasse!
Je cherchais un truc "à la louche".
Dans l'absolu, je peux acheter, faire le montage..et faire un test.
Je verrai bien combien de temps la batterie "dure" pendant que l'appareil est en état de marche.
Le côté "sécurité" pour les lipo ne m'effraie pas vraiment...je pense utiliser des solutions existantes.
Evidemment...Si tous les produits viennent d'asie, et que toutes les infos sont bidons....ça peut être "chaud"! ^^

Sinon...je cherchais surtout à valider une sorte de "méthode" d'approximation pour pouvoir extrapoler à d'autres montages.
J'ai aussi un autre montage avec deux appareils en 5V, un de 1A et l'autre de 2A...Et je cherche à les alimenter de la même façon...
Mais là encore, effectivement, cela reste théorique.
En considérant une consommation constante des deux, sans tenir compte des dispersions etc..

[Doud_51]

Bonjour,

Oulahh le prix !

Tu peut trouver moins cher.

Ici :
http://fr.aliexpress.com/item/MT3608...371184340.html

J'en ai chez moi et ça marche parfaitement, un très bon rendement, délivre bien 2A max.

Pour la protection et la charge tu peut utiliser des TP4056 V 2.0 :

http://fr.aliexpress.com/item/20pcs-...046101642.html

Salut, je suis ravi de te lire!!!

Un retour d'expérience qui me rassure.
Tu as assemblé les deux ensemble...et tu obtiens du 2A max..? cool!

Et tu as utilisé quel type de batterie..?

[Antoane]

Bonjour,

En effet...mais là, ça me dépasse!
Je cherchais un truc "à la louche".

Donc les calculs des post 1-4 conviennent.

[Doud_51]

Bonjour,

Donc les calculs des post 1-4 conviennent.

Bonne nouvelle.
On verra bien "en vrai" l'autonomie réelle.

[JS7777]

Tu as assemblé les deux ensemble...et tu obtiens du 2A max..? cool!

Et tu as utilisé quel type de batterie..?

Oui, ca tire bien 2A max et la tension-courant est stable contrairement à certaines chinoiseries.

Une batterie li-ion de type 18650.

Le TP4056 charge à 1A donc cela est bon pour ta batterie de 4000mah.

Ta batterie n'est pas une li-po mais une li-ion donc tu doit la charger à 37% max de sa capacité.

Après c'est pour quoi l'usage ?

[antek]

Ta batterie n'est pas une li-po mais une li-ion donc tu doit la charger à 37% max de sa capacité.

Tu peux justifier ça ?

[JS7777]

Tu peux justifier ça ?

Sur la datasheet : Polymer Lithium-ion Battery

[antek]

Sur la datasheet : Polymer Lithium-ion Battery

C'est une datasheet ça : Polymer Lithium-ion Battery ?

[JS7777]

Il a mit le lien en post #1

http://www.batteryspace.com/prod-spe...v4250mah_1.pdf

[Doud_51]

Oui, ca tire bien 2A max et la tension-courant est stable contrairement à certaines chinoiseries.

Une batterie li-ion de type 18650.

Le TP4056 charge à 1A donc cela est bon pour ta batterie de 4000mah.

Ta batterie n'est pas une li-po mais une li-ion donc tu doit la charger à 37% max de sa capacité.

Après c'est pour quoi l'usage ?

Et le TP4056 sert il aussi à la décharge pour protéger la batterie? j'ai cru comprendre que oui.

et oui, tu as raison, c'est une lithium-ion que j'ai mis en lien (!)

la charger à 37% de sa charge.??.?.?. ce qui veut dire que je ne peux que la charger à 4000x37/100 =1500mAh?
Ou bient tu veux dire qu'il faut la mettre en charge lorsque sa charge atteint la limite de 37% de sa capacité, soit quand il n'y a plus que1500mah en rab?

L'usage, c'est pour faire fonctionner un petit appareil gadget qui fonctionne sur port usb normalement...Mais je veux éviter les pack usb, et optimiser la place/poids/prix.

[antek]

http://www.batteryspace.com/prod-spe...v4250mah_1.pdf

Merci pour le lien.
Je ne vois nulle part qu'il faut limiter la charge à 37 %.
Cut-off charge -> 4,2 V
Cut-off discharge -> 2,75 V

[JS7777]

Et le TP4056 sert il aussi à la décharge pour protéger la batterie? j'ai cru comprendre que oui.

Il y a deux version des modules tp4056, une sans protection et une avec protection :

Sans protection : http://fr.aliexpress.com/item/Wholes...823535676.html

Avec protection : http://fr.aliexpress.com/item/20pcs-...046101642.html

La protection coupe en cas de court-circuit, en cas de courant trop élevé et coupe à 2.6V.

la charger à 37% de sa charge.??.?.?. ce qui veut dire que je ne peux que la charger à 4000x37/100 =1500mAh?

Oui, 1500 mah max, par contre le tp4056 charge a 1A Max ce qui prendra 4 heures.

L'usage, c'est pour faire fonctionner un petit appareil gadget qui fonctionne sur port usb normalement

Faudra pas oublier de relier D- et D+ du port usb ensemble pour pouvoir tirer plus que 0.4A.

[JS7777]

Je ne vois nulle part qu'il faut limiter la charge à 37 %.
Cut-off charge -> 4,2 V
Cut-off discharge -> 2,75 V

Ca ce n'est pas dans la datasheet. J'ai vu ça sur un site mais je ne sais plus.

[Doud_51]

Il y a deux version des modules tp4056, une sans protection et une avec protection :

Sans protection : http://fr.aliexpress.com/item/Wholes...823535676.html

Avec protection : http://fr.aliexpress.com/item/20pcs-...046101642.html

La protection coupe en cas de court-circuit, en cas de courant trop élevé et coupe à 2.6V.



Oui, 1500 mah max, par contre le tp4056 charge a 1A Max ce qui prendra 4 heures.



Faudra pas oublier de relier D- et D+ du port usb ensemble pour pouvoir tirer plus que 0.4A.

ah, tu parles de la charge comme ça...je croyais que tu parlais de la capacité.
Oui, si ça charge a 1A, ça devrait le faire...!!

Par contre, je crois avoir lu qu'il faut débrancher l'appareil pendant la charge de la battterie, non?

[Doud_51]

Ca ce n'est pas dans la datasheet. J'ai vu ça sur un site mais je ne sais plus.

Si,si, c'est dans la datasheet...tu l'as bien lu là.

[Doud_51]

Il y a deux version des modules tp4056, une sans protection et une avec protection :

Sans protection : http://fr.aliexpress.com/item/Wholes...823535676.html

Avec protection : http://fr.aliexpress.com/item/20pcs-...046101642.html
.

les deux pages sont inaccessibles..peut etre un probleme sur les serveurs ali express..

[antek]

Ca ce n'est pas dans la datasheet. J'ai vu ça sur un site mais je ne sais plus.

Ben moi je crois ce que dit le fabricant !

[JS7777]

Quand je dit 37% c'est qu'il faut charger la batterie de 37% de sa capacité soit 1500ma donc on peut la charger jusqu'à 1,5A.

Pourquoi ? car on m'a dit que pour les batterie li-ion on doit les charger à 0.37C et les lipo ont peut les charger à 1C

les deux pages sont inaccessibles..peut etre un probleme sur les serveurs ali express..

http://fr.aliexpress.com/item/Wholes...823535676.html

http://fr.aliexpress.com/item/1-a-li...494913333.html