Elektronik, Hard- und Software: Step-UP mit Solarlampen IC's CL0116, YX805, YX8018...

Leiterplatten aus Solarlampen

Ich bekomme öfter ausrangierten Garten Solar Lampen. Da lohnt es sich auch mal die verbauten IC’s genauer anzuschauen ob man damit noch was Sinnvolles machen kann, denn sonst sind nur die kleinen Solarpanele weiter verwendbar.

Meist sind vierbeinig IC’s verbaut welche z.B. CL0116, YX805 oder YX8018 heißen. Zunehmend sind auch direkt auf die Leiterplatte montierte Chips verbaut ohne jegliche Bezeichnung welche aber oft den genannten sehr ähnlich sind bzw. denen entsprechen.

Datenblätter sind nur sehr rudimentär vorhanden mit wenigen Informationen und teilweise nur in chinesisch da diese Chips scheinbar auch nur in Fernost produziert werden.

Hinweis: auf dem CL0116 steht nur 0116 zumindest bei meinen Modellen.

Als Beispiel mal ein Datenblatt…

Beispiel Datenblatt CL0116

Nach etwas rumprobieren scheinen diese IC’s recht brauchbar als Step-UP Wandler für kleine Ströme bis max. 80mA und max. 5V.

Die Induktivität muss je nach IC-Typ für gleichen Strom angepasst werden.
Bei dem YX805 gab es manchmal Probleme mit dem Anschwingen.

Beispiel Datenblatt YX805

Eigentlich sind die IC so gedacht, dass sie einen simplen Step-UP Wandler darstellen der je nach Induktivität und Eingangsspannung einen halbwegs konstanten Ausgangsstrom erzeugt um damit eine LED zu betreiben.

Beispiel für die einsetzbaren Induktivitäten

Bei schwankender Eingangsspannung, welche zwischen 0,8V - 3,5V liegen kann (zumindest bei „meinen“ CL0116 und YX…), schwankt auch sehr stark der Ausgangsstrom. Beispiel gemessen: 0,8V à 5mA ; 3V à 50mA. Entsprechend schwankt dann auch die Ausgangsspannung wenn man nicht gerade eine Konstantspannungslast (LED…) treibt.

Wenn das egal ist sieht eine Anwendung z.B. so aus wie sie auch in einigen Datenblättern zu finden ist.

ungeregelte Version d.h. Ausgangsspannung ist lastabhängig

Das war für meine Zwecke aber nicht befriedigend also musste eine Regelung der Ausgangsspannung her. Nach einigem Experimentieren war klar, dass der SOL-Eingang (Plus vom Solarpanel) ganz gut geeignet ist für eine Regelung. Normalerweise dient der dazu den Wandler zu stoppen wenn eine Spannung an SOL detektiert wird (Solarpanel hat Licht d.h. LED kann abgeschaltet werden da Tag ist).
Je nach IC Typ funktioniert die entworfene Regelung besser oder schlechter. Am besten ging bei mir der CL0116. Die einfache Schaltung mit Ausgangsspannungs-Glättung (L2/C4) sieht dann so aus.

einfache Version mit Uaus 5V und max. 60mA bei mind. 1,7V Uein

Durch den Optokoppler X1 (Typ unkritisch z.B. 817) wird bei Erreichen der gewünschten Ausgangsspannung der Wandler kurz abgeschaltet und er schaltet wider ein wenn die Spannung absinkt. D.h. die Ausgangsspannung wird konstant gehalten ist aber etwas wellig.
Über den Wert der Z-Diode wird die maximale Ausgangsspannung eingestellt. In etwa gilt Ufluss Z-D. + Ufluss Optokoppler-D. + Ufluss LED = MAX Ua.
Die rote Led kann auch weggelassen werden und entsprechend die Z-Spannung der Diode um 1,6V erhöht werden. Vorteil der verwendeten roten Led ist, dass sie gleich noch als Batterieindikator/Bereitschaftsanzeige genutzt werden kann. Es sollte ein Low-Power Typ sein der schon bei 2mA hell leuchtet.
Über den Widerstand R4 kann man ein Feintuning der Ausgangsspannung vornehmen (+- 0,5V). Der kann im Bereich von 200 Ohm bis 5KOhm liegen.
Mit diesem Wandler kann man gut kleine Schaltungen betreiben mit einer oder zwei 1,2V bzw. 1,5V Zellen d.h. 0,8V-1,6V oder 1,6V-3,2V. Machbar sind Ströme bis etwa 80mA an 3V und immerhin noch 60mA an 5V… einstellbar mit der Größe der Induktivität. Diese Werte sind aber abhängig von dem jeweiligen IC und Hersteller. „Meine“ YX805 und CL0116 entsprechen z.B. nicht genau den Datenblättern die ich fand. D.h. man muss selber probieren welche Induktivität notwendig ist um einen entsprechenden Strom/Spannung zu erzeugen.
Bei einigen Exemplaren stellte ich bei Induktivitäten kleiner als 100uH und Eingangsspannungen größer 2,7V eine Art Überlastverhalten fest was zu einer stark erhöhten Stromaufnahme und damit Überhitzung des IC führt. Also wenn man sicher sein will das unbedingt vorher ausprobieren!
Ob Spannungen über 5V dauerhaft zulässig sind weiß ich nicht aber laut Datenblatt wohl eher nicht.
Die Regelung ist mit einem CL0116 recht stabil d.h. 0,1V Schwankung, bei einem YX805 waren es 0,3V.
Die Welligkeit der Ausgangsspannung ist mehr oder weniger stark…. je nach Last d.h. wie stark die Regelung einsetzen muss. Aber der Stromspareffekt im „Leerlauf“ ist enorm: die Stromaufnahme sinkt auf etwa 10%. Der Wandler an sich hat einen Wirkungsgrad um die 75%.

Ich wollte es noch etwas geglätteter um damit einen elektronischen Würfel zu betreiben an 2x 1,5V Batterien (1,6V-3,2V) der zwischen 5mA und 25mA aufnimmt bei maximal 3,5V (danach wird abgeregelt). Die Luxusvariante mit Ausgangsspannungs-Schwankungen von nur 60mV sieht dann so aus.