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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik suche sparsamen Spannungsregler


Autor: Tobi (Gast)
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Servus Leude,
ich habe eine Li-ionen Batterie als Stromquelle für meinen ATmega.
Leider schwankt die Spannung des Akkus je nach Ladezustand zwischen 3,5V 
und 3,86V. Mein ATMega benötigaber leider ien stabile Spannung da ich 
USART benutzen will. Nun wollte ich wissen mit was für einem Bauteil 
oder Schaltung ich die Spannung auf 3V begrenzen kann, und das mit 
möglichst wenig Stromverlust, da der akku schließlich auch lange halten 
soll.
Kann mir jemand einen Tip geben wie ich das verwirklichen kann?

Gruß Tobi

: Verschoben durch Admin
Autor: Jean Player (fubu1000)
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Hi,
Step down schaltregler wäre am besten.

Gruß

Autor: Anja (Gast)
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Hallo,

ich verstehe zwar nicht wofür der UART eine stabile Spannung braucht 
aber eventuell hilft dir ein TPS71533 (3uA Eigenverbrauch) weiter.
Gibt es z.B. hier:

http://de.rs-online.com/web/search/searchBrowseAct...

Gruß Anja

Autor: Michael H. (overthere)
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NCP551, kaum Iq, bis 12 Volt eingangsspannung, superbillig, ich habe 
gerade eben ~12Ect/Stück dafür gezahlt.

Autor: Jörg B. (manos)
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Das Problem mit Linear-Reglern ist ja, alles was an Spannung reduziert 
wird wird als Leistung verbraten (* dem Gesamtstrom der Schaltung) - 
auch wenn es wahrscheinlich nicht viel ist.

Was mir noch nicht ganz klar ist, wofür die Spannung überhaupt reduziert 
werden muss... vielleicht reicht ja schon ein Spannungsteiler in der 
Sendeleitung (zur Not mit 3,0V Z-Diode) um eine Anpassung vorzunehmen 
-wenn überhaupt ein Anpassung nötig ist. Vielleicht erst mal nachlesen, 
was die Gegenseite an Spannung verkraftet.

Autor: George (Gast)
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> Mein ATMega benötigaber leider ien stabile Spannung da ich
> USART benutzen will.

Mit Verlaub, das ist Unsinn. Beschreibe mal dein Problem genauer und 
erkläre mal, warum der USART mit 3,0V besser als mit 3,65V funktionieren 
soll.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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> Mein ATMega benötigaber leider ien stabile Spannung da ich
> USART benutzen will.

Betreib den AVR mal mit einem Quarz dann hast du das Problem nicht.
Der interene RC Oszillator ist einfach zu ungenau dafuer.

Autor: Michael H. (overthere)
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Es ist richtig, dass Linearregler die überschüssige Spannung einfach 
verbraten. Aber es ist definitiv falsch Linearregler als BÖSE 
abzustempeln.

Angenommen, wir betreiben einen AVR (nehmen wir mal Spasseshalber den 
Tiny13A) bei 1 MHz:
1. Option 5 Volt ohne Spannungsregler: 900µA
2. Option 1.8 Volt Spannungsregler: 180µA +4 µA Iq.
Zudem haben fixe Spannungen super Vorteile:
1. Man braucht bei gescheitem Spannugnsregler die interne Referenz 
nicht. (Spart strom)
2. Man hat eine Referenz für OPVs (brauche ich häufiger)

Ein Schaltregler würde zwar den relativen Verbrauch senken, dafür ist er 
nicht als gute Referenz nutzbar und macht auch bei so kleinen Strömen 
einfach keinen Sinn: Denn der Schaltregler hat Iq >> I_Controller. Auch 
wage ich zu bezweifeln dass die Mehrkosten (bis zu einem Euro können das 
bei hochwertigen Komponenten schon sein) sich hier rentieren.
Als Freund von Schaltreglern würde ich mal sagen, dass der Strom schon 
über 30mA betragen sollte bzw. die Verlustleistung >0.1 Watt, dass man 
über einen Schaltregler nachdenkt.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Das ist leider ganz falsch. Ich hab Schaltregler, die brauchen nur 12uA 
fuer sich selbst. zB einen TPS62056 fuer 3.3V.

Ich wuerd allerdings auch keinen Regler zwischenfuegen, da der Nutzen 
Null ist. Einen Spannungsregler als Referenz ist auch nicht optimal.

Autor: AkkiSan (Gast)
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Michael hat vollkommen recht...
Unterbiete Anja mit einem Seiko S817: Iq=1.2uA

Autor: Anja (Gast)
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AkkiSan schrieb:
> Unterbiete Anja mit einem Seiko S817: Iq=1.2uA

und wo gibts den in Einzelstückzahlen?

Gruß Anja

Autor: AkkiSan (Gast)
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Anja schrieb:
> und wo gibts den in Einzelstückzahlen?

Ich denke, die Farnell Online-Apotheke hat ihn im Programm.
(natürlich nicht gerade zum Aktionspreis, zugegeben ;-)

Es gibt auch noch einen 1:1 kompatiblen Typen von Ricoh.
Heißt Rx5RL, oder so ähnlich.

Autor: Pothead (Gast)
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Schaltregler sind für sehr kleine Lasten eher ungeeignet. Man muss die 
Schaltverluste (vornehmlich die Gateladung/en der/des FETs bzw. den 
Verlust über die Diode - je nach Topologie) mit betrachten. Dem begegnen 
namenhafte Hersteller mit lückendem Betrieb bei vollsynchronen 
Buck-Konvertern - ob man das gebrauchen kann oder nicht muss jeder für 
sich entscheiden.

Normalerweise ist es so, dass in einer Batterieanwendung nur sehr wenig 
Strom gezogen wird (oder besser: werden sollte), in vielen Fällen 
irgendwas im unteren zweistelligen µA Bereich*. Wenn dann der Regler 
sich ebenfalls weitere µA genehmigt ist der Wirkungsgrad offensichtlich 
für die Katz. Also nimmt man für gewöhnlich extrem stromsparende 
Linearregler; TI, Intersil, ON Semi, LT & Co. haben hier schöne Sachen 
im Angebot, teilweise mit einem Iq von deutlich unter 1µA. Diese Regler 
haben allerdings häufig den Nachteil, dass sie beim Regeln nicht die 
schnellsten sind. Wenn man diese also gleichzeitig als Referenz 
verwenden möchte muss man das im Hinterkopf haben.

Dennoch: Eine allgemeingültige Lösung gibt es nich, man muss jeden Fall 
neu betrachten und durchrechnen.


*) Anmerkung: Wieviel Strom eine Schaltung ziehen sollte hängt auch von 
der Art der verwendeten Batterie ab. Es macht offensichtlich wenig Sinn 
die Stromaufnahme der Schaltung auf ein Promille der Selbstentladung der 
Batterie zu trimmen.

Autor: hänno (Gast)
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Schonmal vielen Dank für die zahlreichen Antworten. Also ich werde mich 
nach einem sparsamen Linearregler umschauen.
Da manche Leute nicht verstehen warum mir 3 Volt wichtig ist will ich es 
einfach nocvhmal kurz erklären.
Ich will mit meinem ATTiny und seiner USART schnittstelle ein anderes 
Gerät ansprechen welches mit 3Volt Pegeln am RX und TX Pins arbeitet. 
Wenn ich keinen Pegelwandler benutzen will (weiterer Stromverlust), 
müssen die Pegel von beiden Seiten (Attiny und das andere Gerät) 
identisch sein. Ich hoffe das ist so richtig, falls nicht müsst ihr mich 
nochmals aufklären (-:
An einen Spannungsteiler oder einfach eine ZDiode (um die Spannung zu 
senken) habe ich auch schon gedacht. Aber leider liefert mein Akku ja 
unterschiedliche Spannungen, je nach Ladezustand. Also habe ich gedacht 
dass diese beiden Lösungen (ZDIODE oder Spannungsteiler) ausfallen, da 
sich die Änderungen der Spannung am Akku auf den geregelten Ausgang 
auswirken würden.
#
So das war nochmal eine kleine Zusammenfassung weshalb ich meinen ATTiny 
unbedingt mit 3 Volt betreiben will.
So fahre jetzt in den Conrad, der ist bei mir um die Ecke, und hoffe 
dass der einen gescheiten Spannungsregler hat, mit dem ich erstmal enen 
Prototyp bauen kann.
Vielen Dank nochmal

Autor: Markus Müller (mmvisual)
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Ein MCP1702 hat 2µA. Ist zwar nicht 1,2µA, dafür besser zu bekommen. 
(Gibts auch bei Reichelt)

Autor: Jörg B. (manos)
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Bevor da ein Missverständnis aufkommt: Die Lösung mit der Z-Diode war in 
Kombination mit einem Widerstand gedacht (Z-Diode am Eingang des 3V 
Controllers gegen Masse und ein Widerstand zwischen dem Eingang 3V und 
dem Ausgang 3,xV).

Der ATTiny (ich habe jetzt mal beim 45er nachgesehen) erkennt als 
Logic-H am Eingang 0,6 x Vcc an d.H. Spannungen bis runter auf 2,1V - 
2,3V (je nach Deiner Batteriespannung) werden noch als "H" akzeptiert... 
da sind dann die 3V Deines anderen Controllers locker auf der sicheren 
Seite.

Eigentlich sehe ich nicht zwingend einen Grund für eine Verringerung der 
Versorgungsspannung auf 3V.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Übrigens mit Linearwandlern, die den Drop schaffen (3,5-3,3 = 0,2V!)
Wirkungsgrad:
3,3/3,86 = 85% min.
3,3/3,5 = 94% max.

Da lohnt sich kein Schaltregler... Da ist wesentlich mehr Arbeit 
notwendig um mit dem (ganzen Schaltregler) echte 90% Wirkungsgrad 
hinzukriegen.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Z-Dioden kann man in Stromsparschaltungen voll knicken.
Die Zener-Spannung wird erst bei ca. 5mA erreicht und speziell die
Niedervolt-Typen(<=3,3V) haben einen besonders lausigen Knick in der 
Kennelinie V(I). Bei 10uA hat die 3V Z-Diode vermutlich gerade mal 1,5V.

Autor: Anja (Gast)
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hänno schrieb:
> Ich will mit meinem ATTiny und seiner USART schnittstelle ein anderes
> Gerät ansprechen welches mit 3Volt Pegeln am RX und TX Pins arbeitet.
> Wenn ich keinen Pegelwandler benutzen will (weiterer Stromverlust),
> müssen die Pegel von beiden Seiten (Attiny und das andere Gerät)
> identisch sein. Ich hoffe das ist so richtig, falls nicht müsst ihr mich
> nochmals aufklären (-:

In dem Fall reichen wahrscheinlich Serienwiderstände am 
Empfänger-Eingang die den Eingangsstrom über die Eingangschutzdioden auf 
< 1mA begrenzen. (Würde ich sowieso vorsehen um die Schaltung gegen 
Fehlbedienung abzusichern). Eine Alternative wäre je ein "Pegelwandler" 
wie der CD4050 am Empfänger-Eingang.

Gruß Anja

Autor: Pothead (Gast)
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Simon K. schrieb:
> Übrigens mit Linearwandlern, die den Drop schaffen (3,5-3,3 = 0,2V!)
> Wirkungsgrad:
> 3,3/3,86 = 85% min.
> 3,3/3,5 = 94% max.

Naja, kommt immernoch drauf an was am Ausgang an Strom gezogen wird - 
bei Io=10µ und Iq=20µ ist's mit 57% nicht mehr so berauschend.

    Uo      Io
η = -- x -------
    Ui   Io + Iq

Aber Recht hast du, es ist eine sehr gute Methode einen Linearregler zu 
nehmen und diesen sehr nahe am Drop zu betreiben - das kann aber nicht 
jeder Regler.

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