Hallo, ich habe eine Problem, bei dem ich aktuell nicht weiterkomme. Ich habe ein batteriebetriebenes Gerät mit einem ATMega8 und einem 3310 Display. Spannungsversorgung über eine 3Volt Lithiumzelle mit 500mAh Kapazität. Stromverbrauch: Powerdown modus ca. 10-20 uA (kein Ein-Aus-Schalter, Prozessor wird über Taster am Interrupt-Eingang geweckt) Betrieb: ca. 20 mA Benutzung: täglich ca. 1-2 Stunden Soweit so gut. Aber lieber möchte ich eine 9Volt-Batterie einsetzen und auf 3,3 Volt runterregeln (Standard, billiger, mehr Kapazität). Übliche Spannungsregler fressen jedoch auch im Leerlauf 5mA Strom und das ist zuviel - da ist die Batterie ja im Nu leer. Daher die Frage: gibt es Spannungsregler, die nur ein paar Mikroampere für sich selber abzwacken und auch im Power-Down Modus mit minimalsten Stromverbrauch sicher die Ausgangsspannung halten. Danke Peter
Du überschätzt die 9V-Batterien. Nimm lieber zwei Mignon-Alkaline-Zellen, die in Reihe geschaltet werden. Die liefern auch 3V, haben eine geringe Selbstentladung und eine Kapazität von etwa 2 Ah (dies einem Primärzellenvergleichstest* in der c't entnommen). In diesem Test schnitten übrigens die Alkaline-Zellen von Ikea und Aldi sehr gut ab (kein Wunder, die Ikea-Zellen sind ja auch von Varta), obwohl sie die günstigsten sind. Vom Volumen her dürften sich 1 9V-Block und zwei Mignon-Zellen nichts nehmen. *) Einwegstrom 27 Alkali-Mangan-Batterien LR6/Mignon im Vergleich Prüfstand, Gerätebatterien, Primärzellen, Sekundärzellen, Akkus, LR6 c't 23/02, Seite 192
Zetex ZXCL300 macht, wie der Name erahnen lässt 3Volt und brauchkt kaum was an Strom. MAX1615 sollte auch gehen... AxelR.
Ich weiß nich wies bei Batterien aussieht aber 9V Akkus haben max. 250mAh, denke ma Batterien dürften im gleichen Bereich liegen, wenn nich sogar etwas weniger. Das wär dann 1/8 der Kapazität von 2 Mignons :) Außerdem würdest du 2/3 der Ladung der Batterie verheizen. Es gibt aber übrigens trotzdem Low-Power-Spannungsregler die selbst nur wenige µA verbrauchen.
@Rufus: Alkaline-Zellen sind erst bei 0,9V (hier 2*0,9V=1,8V) wirklich leer. Benutzt man sie nur solange die Spannung noch annähernd 3V beträgt, vergeudet man die meiste Energie. @Peter: Es gibt: Stichworte wären "Micropower" oder "Low Quiescent Current". Du musst halt mal die einschlägigen Halbleiter-Hersteller und Deine Lieferanten abklappern. Ein Beispiel (nicht notwendigerweise die beste Wahl für Dein Problem, aber ich habe das Datenblatt gerade zur Hand): Der LM2936 braucht bei 100uA Last und 9V Eingangsspannung knapp 10uA für sich. Christian
@Christian: Um das genau beurteilen zu können, müsste man sich die Entladekennlinie von Alkalinezellen genauer ansehen. Um beim Gebrauch von 9V-Blöcken Spuren eines Wirkungsgrades zu erhalten, scheint ein Abwärtswandler (Schaltregler) angesagt; ein Linearregler wie der LM2936 oder MAX1615 wäre tödlich. Unter Last (3V@100mA) würdest Du 6V@100mA, also immerhin 600 mW mit dem Teil abfackeln (== in Wärme umsetzen). Sieh' Dir mal den MAX653 an: http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/1138/ln/
@Der Max: Auch wenn du mit 250mA/h für 9V Block richtig liegst, in der 9V Block sind 6 kleine 1,5V Zellen in Reihe geschaltet. Bei gleichem Volumen einer 9V Block Batterie hätte dann eine Mignon Batterie eine entsprechend größere Kapazität. Was ungefähr gleich sein müsste (Idealfall) wären die W/h bei einem bestimmten Volumen der Batterie (unabhägig ob nun viele kleine Zellen in Reihe oder eine Dicke).
@Rufus: Stimmt, ein Schaltregler wäre viel besser. Der von Dir genannte MAX653 hat in der Tat einen äußerst kleinen Eigenverbrauch. Stichwort Entladekennlinie: Nehmen wir z.B. mal eine Mignon-Zelle von Duracell: http://www.duracell.com/oem/Pdf/new/1500_US_Ultra.pdf Bei einer Entladung mit konstanten 250mA (kleinere Ströme sind leider nicht aufgeführt), erreicht die Spannung bereits nach 1,5h 1,3V aber erst nach 8,5h 0,9V. Schmeißt man die Batterien also schon mit 1,3V weg, braucht man fast 6mal so viele. Christian
Danke für das Zitat der Entladekennlinie, ich hatte gerade keine zur Hand. Anzumerken sei noch, daß Alkaline-Primärzellen bei höheren Entladeströmen eine besonders ineffiziente Entladecharakteristik haben - das merkt man, wenn man beispielsweise eine Digitalkamera mit ihnen füttert. Trotz der nominell geringeren Kapazität von 1500 mAh-NiMh-Akkus kann man mit denen mehr Bilder anfertigen als mit 2 Ah-Alkaline-Zellen. Ich kenne Deine Anwendung nicht und weiß daher nicht, wieviel Platz Dir zur Verfügung steht, aber ich würde vier AA-Zellen in Kombination mit einem MAX653 den 9V-Blöcken gegenüber bevorzugen. Das mag an meiner Abneigung diesen 9V-Blöcken gegenüber liegen und ist also nicht wirklich sachlich fundiert.
Hier wurden ein paar ICs und Schaltungen für diesen Zweck genannt: http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-140366.html
Was spricht gegen 3x 1,5V ? Hier kann man die Batterien wirklich komplett leersaugen, ehe der mega8 den Betrieb einstellt. Oder ist das zuviel für das LCD ? Wenn ja dann einen Low Drop Spannungsregler wie den LP2950 verwenden, der z.B. vom uC geschaltet wird und so keinen Ruhestrom im StandBy hat.
Erstmal vielen Dank für die Hilfe! An normale Alkaline 2x1,5 Volt habe ich natürlich auch schon gedacht. Das Problem ist, der ATMega8l will mind. 2,7 volt (ich weiß jetzt nicht genau, wieviel das 3310 Display mind. braucht) und wie Christian ja schon richtig sagt, sind die Batterien erst mit 0,8 Volt wirklich leer. Dann läuft aber der ATMega schon lange nicht mehr. Wenn ich mir den Chart von Duracell ansehe, sind die 1,35 Volt (2x1,35 = 2,7 Volt = Mindestspannung ATMega8L) recht schnell erreicht, dann hat die Batterie jedoch noch 80% seiner Energie (bei wenig Last). Ich müsste dann schon 3 von den Mignons nehmen - und Spannungsregler - aber 3 Mignons brauchen zuviel Platz. Der Max653 sieht interessant aus, allerdings kostet der bei Reichelt >9 Euro und ausserdem habe ich so meine Befürchtung, dass der bei einem Ruhestrom von lediglich 10 uA im PowerDown Modus nicht mehr arbeitet und die 3 Volt Spannung nicht mehr liefert. Von dem LM2936 gibt es bei Reichelt nur einen 5 Volt-Typen und der will laut Datenblatt einen Strom von mind. 100 uA. Diese 100uA sind auch beim LP2950 angegeben. Notfalls muss ich eben 80uA über einen Widerstand "verbraten". Nur leider sind 100uA eben knapp 900mA/Jahr - das ist schon ein Unterschied zu den 100 mA/Jahr, die ich jetzt im PowerDown Modus habe. Aber ich probiere das mal aus - vielleicht sind das ja lediglich garantierte Werte und mit 10uA klappts auch. @Benedikt: Ja, die 4,5 Volt wären zu viel. Man könnte das Display zwar über Widerstands-Spannungsteiler betreiben, aber dann wird es vermutlich nicht mehr laufen, wenn die Batteriespannung auf 3 Volt abgesunken ist. Wg. Spannungsregler mit uC schalten. Das verstehe ich nicht ganz: Der uC braucht ja permanent seine 3 Volt - auch im PowerDown-Modus, sonst läuft er ja nicht mehr an, wenn der Taster den Interrupt auslösen soll. Also muss doch die Spannung permanent vom Spannungsregler geliefert werden - auch wenn lediglich 10uA gezogen werden. Da kann ich doch den Spannungsregler nicht schlafen legen. Oder habe ich da etwas falsch verstanden? Ich habe dank Eurer Tipps auch mal selber suchen können: Der Max 663 oder 666 scheint mir durchaus geeignet. Er braucht gerade mal 10 uA oder weniger, kommt mit einer Mindestlast von 1uA aus, kostet aber leider auch 5 Euro. Danke Peter
@Malte: Ich bin mir der Zusammenhänge zwischen Kapazität und Spannung durchaus bewusst... Aber wenn man einfach mal einen Taschenrechner zückt kommt man bei einem 9V-Block mit 250mAh auf 2,25Wh, und bei 2x 1,5V mit 2000mAh auf 6Wh also knapp das 3 Fache... Außerdem war ich noch von einem Linear-Spannungsregler ausgegangen, der die überflüssige Spannung einfach verheizt. Bei einem Schaltregler sieht das zwr schon etwas besser aus aber ich würde wohl auch die Variante mit 3 Zellen wählen. Falls 3 Mignons zu groß sind könnte man auch Ladys verwenden, die ham ja in NiMh mittlerweile auch schon 1000? mAh
@Peter: Ich glaube Du übersiehst da etwas: Du hast geschrieben dass Dein Gerät täglich 1 bis 2 Stunden aktiv ist und dabei ca. 20mA benötigt. D.h. pro Tag im Schnitt 1.5h * 20mA = 30mAh. Das würde allerdings bedeuten, dass die 9-Volt-Batterie nach ca. 10 Tagen nur durch die Benutzung, ohne Standby, schon ziemlich leer ist!?
Hallo, ich würde ein bis zwei Zellen (Primär oder Akku) verwenden, in Verbindung mit einem Step-Up-Regler. Der lutscht die Zellen richtig leer und liefert bei richtiger Auslegung im Bereich 20 bis 40 mA. Ich habe für diesen Zweck RS5RM3027A mit einem Verbrauch von etwa 55 uA ohne Last am Ausgang. Mit /CE nach high liegen sie nach Datenblatt bei 1 uA. An den Preise kommt man leider nicht vorbei. Die Hersteller lassen sich die Technologie mit dem niedrigen Stromverbrauch bezahlen. Alternativ wäre der MC 34063 für etwa 70 Cent bei Reichelt zu nennen. Aber der braucht mindestens 2,7 mA ! für sich. Auf jeden Fall würde ich über eine Pufferung mit Gold-Cap oder besser nachdenken. Dann muß der Schaltregler immer nur kurzzeitig arbeiten und kann sonst im Power-Down-Modus gefahren werden.
Hi, ich wollte nun keine neue Spannungsvariante(Batterie) oder Schaltregler vorschlagen. Es gibt sogenannte Low Drop Regler diese kommen meist mit Uin+100mV>Uout aus und brauchen nur ein paar µA. Ich bevorzuge den NJU7200 dieser hat ein hohen Eingangsbereich (+12V) und sein Stromverbrauch liegt bei 0.9µA. Diesen Low Drop Regler gibt es in verschiednen Ausgangsspannungsvarianten(3,3V , 5V , 8V). Iout Max liegt bei 500mA. Gehaueseform TO92 o. SOT-92. Mfg Dirk
Also ich experimentiere gerade mit Batteriebetriebenen Anwendungen. In meiner Anwendung setze ich allerdings eine einzige Monozelle ein, aus denen ich eine Spannung von 3 Volt generiere. Ich verwende als Spannungsregler den LT1073 von Linea Technologies, der LT1610 ist für die Anwendung ebenfalls geeignet. Ich bin noch am Testen, wieviel man aus einer Monozelle saugen kann. Eine Testschaltung mit einem MSP430 und einer LED als "Hochstromverbraucher" läuft bei mir seit drei Tagen im Test. Sie verbraucht etwa 15mA und wird alle 5 Minuten für ca. 30 Sekunden aktiv. Der Strom im Power-Down liegt bei etwa 30µA bei 3 Volt. Mal sehen, wie lange das noch so geht. Die Schaltung kann ich Dir zur Verfügung stellen. Die 9Volt Blöcke würde ich schnell wieder vergessen. Da ist einfach zu wenig Saft drin. Die bieten zwar eine hohe Spannung, aber extrem wenig Kapazität für das Volumen. Die Pufferung mit dem Gold-Cap hat einen eklatanten Nachteil. Die Ladeströme sind sehr sehr hoch, wenn sie mit einem Widerstand begrenzt werden, sind die Ladezeiten sehr lang. Für den Zweck der Pufferung sind sie meiner Meinung nach schlecht geeignet. Eher für die Überbrückung des Batteriewechsel. Weiterhin empfinde ich die AVRs für den Batteriebetrieb als zu stromhungrig. Die MSP430 von TI bieten etwa dieselbe Leistung bei wesentlich geringerem Stromverbrauch. Außerdem gibt es wesentlich mehr Möglichkeiten Energie zu sparen. Ich werde in meiner Anwendung von den geliebten AVRs weggehen und mal die MSPs einsetzen. Mal sehen ob sie halten, was sie versprechen. ciao, Stefan.
Ich würde die Lösung mit 3 AA Zellen bevorzugen, dem Display einen Low-Drop-Regler spendieren, und für den uC einen Schaltregler verwenden. Die Standbyspannung würde ich ungeregelt aus den AA Zellen beziehen, da der ATmega8L schliesslich auch mit 4,5V läuft.
Den ATMEGA 162 und andere der Baureihe arbeiten von 1,8V an. Überleg mal, ob der MEGA 8 nicht fehl am Platz ist. Michael
An einen Goldcap habe ich noch gar nicht gedacht, die Idee von Stift klingt nicht schlecht. Ich habe gerade mal versucht, die mögliche Kapazität bei 3 Volt in uA/Stunde auszurechnen (um festzustellen, wie lange ein 1 Farad-Goldcap die Schaltung im Powerdown Modus - d.h. 20uA - versorgen könnte) - aber irgendwie mache ich etwas falsch (die ermittelten Werte erscheinen mir zu hoch). Kann mir evtl. jemand aushelfen? Anderer Prozessor: Ja, grundsätzlich nicht schlecht, nur dumm, dass schon alles programmiert und fertig aufgebaut ist - da möchte ich nicht nochmal ran. Außerdem braucht die Hälfte des Stroms alleine das Display und da nutzt es nicht viel, wenn ich statt 20mA nur 12 oder 15mA verbrauche. Vermutlich werde ich wohl oder übel auf die Variante mit 3 Zellen (=viel Platz) oder auf einen Step-up Regler ausweichen müssen - die Variante mit der 9V Batterie ist gestorben - die Kapazität ist tatsächlich einfach zu gering. Ich werde auch mal drüber nachdenken, wie ich den Stromverbrauch nochmals senken kann - evtl. den Prozessor langsamer laufen lassen (momentan 8 MHz) und evtl. das Display schneller abschalten. Danke Peter
Wenn es nicht zu viel Platz sein darf, dann probiere die Variante mit einer Zelle und einem Step-Up Regler. Du mußt ja nicht unbedingt eine Mono-Zelle verwenden. Mignon oder Baby tuns auch. Eine Schaltung mit dem LT1073 stelle ich demnächst ins Wiki, ich kann sie Dir aber auch vorab schonmal schicken. ciao, Stefan.
Zur Kapazität eines GoldCap 1F = 1As = 1.000.000 µAs Damit wäre der Kondensator also nach 50.000s bzw. knapp 14h leer (noch etwas über 30% Spannung), allerdings müsstes du ja schon nen ganzes Stück früher nachladen. Wenn du aber nen Spannungsregler mit nem halbwegs guten Wirkungsgrad bzw. gar keinen Regler verwendest, weiß ich nich ob sich das lohnt.
Ich habe nochmal nachgemessen - die oben genannten Verbrauchswerte stimmen nicht mehr - die hatte ich im Kopf, waren vielleicht worst case Annahmen. Bevor jemand nun denkt ein 3310 Display frisst so viel Strom will ich hier lieber mal den korrekten Stromverbrauch nachreichen: PowerDown (Display und Prozessor): 0,5 uA Betrieb (Prozessor AtMega8L auf 8 MHz + 3310 Display): 4,7 mA Betrieb wie oben zusätzlich noch Piezoalarmgeber aktiv (50% Pulse): 7,5 mA Das macht den Goldcap ja vielleicht doch wieder interessant. Ich denke mal drüber nach. DANKE! Peter
Hier ich auch... Einen (Abwärts)schaltregler bei soo wenig strom macht keinen Sinn. Aufwärts schon, geht ja nicht anders. aber hier kann man auch auf Ladungspumpen umsteigen. Ne im Ernst, die Abwärtswandler haben einen schlechten Wirkungsgrad bei den kleinen Lastströmen. Einige lassen sich umschalten, erzeugen dann aber mehr Störungen. Ich verwende für kleine Spannungen, bis 5,5Votl einen LTC1878 als Abwärtsregler, für 2,7-3.3Volt. bei -ebenso 1xLiPo- einen MAX1797 als Stepup für stabile 5Volt. VieleGrüße AxelR.
Hi ich arbeite gerade an einem Projekt mit dem MSP430F149 und einer SD-Karte. Diese Karte braucht 3,3V aber ich will das Gerät auch so klein wie möglich machen. Ich habe die Spannungsversorgung über 2xAA-Zellen mit einem MAX856 gelöst. Der liefert bis 1,8V Eingangsspannung (bzw. sogar nur 1,5V Eingangsspannung - ich lasse die Eingangsspannung noch über eine Diode als Verpolungsschutz laufen) bis zu 100mA bei 3,3V am Ausgang. Ich hatte auch noch einen LT1073 getestet aber der bricht bei 1,8V Eingangsspannung schon bei etwa 50mA mit der Ausgangsspannung zusammen. Die 1,8V habe ich als niedrigste Eingangsspannung gewählt, da das Gerät mit Akkus betrieben werden soll und je Zelle 0,9V die Untergrenze sind, damit ich die Zellen nicht zu tief entlade. Wenn ich volle Akkus einlege habe ich 2x1,2V also 2,4V und wenn ich normale Batterien einlege habe ich 2x1,6V also 3,2V. Somit habe ich mit der Lösung also immer 3,3V mit mind. 100mA. Solange wie ich die 3,3V nicht brache kann ich dem MAX856 auch abschalten und er läßt dann die Eingangsspannung direkt zum Ausgang durch. Gruß Mario
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