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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ladungspumpe - Spannung halbieren


Autor: tom (Gast)
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Hallo zusammen
Weiss jemand wie eine Ladungspumpe als Spannungshalbierer diskret 
aufgebaut wird. Integriert gibts sowas z.B. von Maxim ICL7660, figure 
10. Ich möchte damit von einem 9V Block die Versorgungsspannung = 3V für 
nen Microcontroller erzeugen (Ladungspumpe + LDO). Den 9V Block brauche 
ich für einen externen Aktuator.

Gruß tom

Autor: heinzhorst (Gast)
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Erstmal: Eine Ladungspumpe benutzt man um aus einer niedrigen Spannung 
eine höhere Spannung zu erzeugen, nicht umgekehrt. Was du allerdings 
machen kannst ist, einen kapazitiven Spannungsteiler mit einer 
Rechtecksignal ansteuern und dann gleichrichten. Frage ist nur, warum? 
Würde eher einen Linearregler, wie z.B. LF33 oder MCP1703-3302 
benutzen(gibt's beide bei Reichelt). Oder gleich einen Schaltregler, 
z.B. MC34063. Wieviel Strom willst du denn entnehmen? Hängt an den 3,3V 
nur der Mikrocontroller oder noch irgendwas anderes?

Autor: ingo (Gast)
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Hallo!
Hier ein Beispiel für einen Spannungshalbierer:
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap5/Kapitel5.html#5.4
Der Oszillator ist zwar mit einem 555, wenns diskret sein soll, musst Du 
den durch einen AMV ersetzen.
mfG ingo

Autor: heinzhorst (Gast)
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heinzhorst schrieb:
> Was du allerdings
> machen kannst ist, einen kapazitiven Spannungsteiler mit einer
> Rechtecksignal ansteuern und dann gleichrichten.

ingo schrieb:
> Hallo!
> Hier ein Beispiel für einen Spannungshalbierer:

Sag ich doch. Genau das wird in dieser Schaltung gemacht. Aber warum der 
Aufwand und die vielen diskreten Bauteile, wenn es auch einfacher geht?

Autor: Ulrich (Gast)
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Die geschatenten Kondensatoren haben deutlich weniger Verlustleistung - 
eigentlich nur die Leistung für die Ansteierung der MOSFETS. Der 
Linearregler verbrät die halbe Spannung.

Autor: Michael H. (michael_h45)
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heinzhorst schrieb:
> Erstmal: Eine Ladungspumpe benutzt man um aus einer niedrigen Spannung
> eine höhere Spannung zu erzeugen, nicht umgekehrt. Was du allerdings
so ein blödsinn...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  tom (Gast)

>10. Ich möchte damit von einem 9V Block die Versorgungsspannung = 3V für
>nen Microcontroller erzeugen (Ladungspumpe + LDO).

Machbar, aber nicht sinnvoll. Nimm einen kleinen Schaltregler. Siehe 
Versorgung aus einer Zelle.

MfG
Falk

Autor: Martin (Gast)
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... aber nicht sinnvoll ...

Warum nicht? Sind die Kosten zu hoch? Energiebilanz ungünstig? Eine 
etwas breitere Ausführung wäre schon interessant (Grundlage 9 V Block 
auf 3,3 V bei 10 mA).

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Martin (Gast)

>Warum nicht? Sind die Kosten zu hoch? Energiebilanz ungünstig? Eine
>etwas breitere Ausführung wäre schon interessant (Grundlage 9 V Block
>auf 3,3 V bei 10 mA).

Einen kleinen Schaltregler für diese Leistung gibt es für sehr wenig 
Geld an jeder Ecke. Er ist ziemlich effizient und klein. Eine 
Ladungspumpe + LDO ist hier eher exotisch und groß. Bei sowas nimmt man 
1 MHz++ Schaltfrequenz und einen kleinen IC im SOT23 Gehäuse.

MFG
Falk

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Martin schrieb:

>Warum nicht? Sind die Kosten zu hoch? Energiebilanz ungünstig? Eine
>etwas breitere Ausführung wäre schon interessant (Grundlage 9 V Block
>auf 3,3 V bei 10 mA).

Du hast es erfasst:
Der Plan des Fragenstellers sieht vor, die Spannung des 9V-Blocks 
zunächst zu halbieren und anschließend durch einen LDO weiter zu 
verringern.

Ich sehe hier keine Vorteile gegenüber der direkten Reduzierung der 
Eingangsspannung mittels eines Schaltreglers. Also direkt 9V -> 3V mit 
nur EINEM Schaltregler.

P.S. Sowas gibt es übrigens auch fertig (1 Bauteil) von RECOM 
www.recom-international.de bei Conrad.

Gruß,
Alex

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Alex Bürgel (Firma: Ucore.de) (alex22) Benutzerseite

>P.S. Sowas gibt es übrigens auch fertig (1 Bauteil) von RECOM
>www.recom-international.de bei Conrad.

Naja, bei der Effizienz kann er auch nur nen Linearregler nehmen 8-0
In der Leistungsklasse und bei den Spannungen sollten schon 90% und mehr 
drin sein. Z.B. LTC3632 von Linear, der macht das.

Autor: holger (Gast)
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>Den 9V Block brauche ich für einen externen Aktuator.

Der wieviel Strom zieht? So ein 9V Block hat vieleicht 200mAh.
Das reicht um ein Multimeter zwei Jahre zu versorgen. Das Multimeter
zieht aber auch nur ein paar uA. Ein Stepdown mit 100% würde
bei 3V/10mA ungefähr 3mA aus der Batterie saugen. Lebensdauer
der Batterie weniger als 66 Stunden.

Autor: tom (Gast)
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Danke erstmal für die vielen Antworten und Anregungen. Der Controller + 
Logik brauch max. 2mA, im Standby ca. 10µA.
Hintergrund der ganzen Sache ist der, dass bei unseren Geräten immer ein 
9V Block wegen dem anzusteuernden Ventil eingesetzt wird. Das Ventil 
braucht so 250mA/6V..9V für ca. 250ms. Die Logik wird mit 3 bzw. 3.3V 
über einen LDO betrieben und braucht ca. 80% der Batterieladung. Daher 
kam der Gedanke die 9V zu wandeln um Strom zu sparen. Der Ansatz mit der 
diskreten Lösung war eigentlich, dass der Spannungshalbierer über den µC 
geschaltet wird.
Irgendwas schlankes, billiges das wenig Strom braucht halt = 
Eierlegendewollmilchsau.
Der andere Weg ist der dass ich 2 AA oder AAA Zellen nehme und für das 
Ventil einen Aufwärtswandler spendiere, das dürfte der bessere Weg sein. 
Da fällt halt dann der besser händelbare 9V-Block weg.

gruß tom

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  tom (Gast)

>Danke erstmal für die vielen Antworten und Anregungen. Der Controller +
>Logik brauch max. 2mA, im Standby ca. 10µA.

Oben waren es nocht 10mA.

>Hintergrund der ganzen Sache ist der, dass bei unseren Geräten immer ein
>9V Block wegen dem anzusteuernden Ventil eingesetzt wird. Das Ventil
>braucht so 250mA/6V..9V für ca. 250ms.

Ganz schön viel für einen 9V Block.

> Die Logik wird mit 3 bzw. 3.3V
>über einen LDO betrieben und braucht ca. 80% der Batterieladung. Daher
>kam der Gedanke die 9V zu wandeln um Strom zu sparen.

Prinzipiell richtg, aber wenn der Mikrocontroller die meiste Zeit im 
Sleep Mode ist, lohnt sich ein Schaltregler nicht. Bei 10uA ist ein 
Low Power Linearregler das Mittel der Wahl, Siehe [[Versorgung aus einer 
Zelle]].

> Der Ansatz mit der
>diskreten Lösung war eigentlich, dass der Spannungshalbierer über den µC
>geschaltet wird.

Viel zu komplex.

>Irgendwas schlankes, billiges das wenig Strom braucht halt =
>Eierlegendewollmilchsau.

Nö, siehe oben.

>Der andere Weg ist der dass ich 2 AA oder AAA Zellen nehme und für das
>Ventil einen Aufwärtswandler spendiere, das dürfte der bessere Weg sein.

Nicht unbedingt, denn der mus für eine ziemliche Pulsleistung von 250mA 
gebaut sein, das macht die Sache bisweilen groß.

>Da fällt halt dann der besser händelbare 9V-Block weg.

Bleib mal beim 9V Block, der ist ist schon OK.

MfG
Falk

Autor: tom (Gast)
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@Falk: Die 10mA kamen nicht von mir.

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