Effizienter Buck für LiIon->3,3V @<10mA?

[Dirk K. (dekoepi)]

Ich versorge derzeit einen ATmega328 mit 4-stelligem 7-Segment-LED via 
LDO aus einem LiIon-Akku. Laufzeit einer 2400mA-Zelle derzeit so 4-6 
Wochen, die Schaltung benötigt etwa 2,2mA bei 3,3V.

Da ein LDO jedoch Energie "verbrennt", suche ich schon länger nach einer 
möglichen Buck-Lösung, die auch für derart niedrige Ströme taugt. Ich 
bin, glaube ich, fündig geworden. Der TD6810 (Datenblatt: 
http://www.techcodesemi.com/datasheet/TD6810.pdf ) scheint mit im 
Schnitt 250-260µA Verbrauch über den relevanten Bereich von 3,0-4,2V 
effizient genug.

Wenn ich nicht ganz blöd rechne und davon ausgehe, dass der Großteil der 
Kapazität eines LiIon im Bereich über 3,6V-4,2V mit Schwerpunkt um die 
3,9-3,7V liegt, liegt der LDO die meiste Zeit dadrüber im "Verbrauch". 
Dort gesellen sich zu der Quiescent Current dann bei 3,7V:
3,7V-3,3V = 0,4V;  // dropout voltage
* 2,2mA = 0,88mW;  // power dissipation
/ 3,7V = 0,238mA;  // aus P=UI -> P/U=I

und bei 4,2V:
4,2V-3,3V = 0,9V;
*2,2mA = 1,98mW;
/ 4,2V = 0,471 mA;

Damit dürfte der Buck größtenteils effizienter sein; unter 3,3V schaltet 
er einfach durch und den Rest erledigt die Schutzschaltung des Akkus.

Habe ich da etwas offensichtliches übersehen oder kann das hinkommen?

[Dirk K. (dekoepi)]

Sollte ich das Datenblatt tatsächlich richtig gelesen und richtig 
gerechnet haben, dass keiner Einwände erhebt? Das wäre ja fein. :)

[asdfasd (Gast)]

> keiner Einwände

Na ja - vergleich doch einfach mal die Wirkungsgrade.  Beim LDO hast du 
3.3V/3.7V = 89% Wirkungsgrad plus ein paar µA Eigenverbrauch (z.B. 
MCP1702 typ 2µA).  Im Extremfall 3.3V/4.2V = 79%.  Die ist schon ne 
Hauszahl, die Schaltregler erstmal schaffen müssen.  Bei deinen 
veranschlagten 2.2mA sind die 250µA Eigenverbrauch des Schaltreglers ja 
schon über 10% Verlust und bei den geringen Strömen sind die froh, 80% 
zu schaffen.

MMn lohnt es sich nicht.  Das soll dich aber nicht davon abhalten, mal 
einen Testaufbau zu machen und direkt zu messen.

[Gerd E. (robberknight)]

Dirk K. schrieb:
> mit 4-stelligem 7-Segment-LED

wenn Du wirklich Strom sparen willst, würde ich bei den LEDs ansetzen. 
Wenn Du auf LCD umsteigst, kannst Du mehrere Größenordnungen sparen.

Hier findest Du ein paar nette Tricks um das Ganze auf die Spitze zu 
treiben: Batteriewächter.

[Dirk K. (dekoepi)]

Danke für das Feedback! Ich berichte, wenn die Bausteine da sind und ich 
die einen Zyklus durchgetestet habe.

Auch, wenn es grad gar nicht um die Weiteroptimierung des 
µC/LED-Verbauches ging ;) Die LED-Teile gibt es für Cent-Beträge. 
LCD-7-Segmente finde ich kaum, und dann zu Preisen, die frech sind. 
Mehrere Euro für die schabbeligsten Modelle (das günstigste geht so ab 4 
Euro je Display los: 
http://www.aliexpress.com/item/Exclusive-mold-YB5004-Segment-LCD-screen-1-5-inches-4-8-shows-the-whole-viewing-area/32322093123.html 
). Vielleicht suche ich auch einfach falsch. Daran gedacht hatte ich 
jedoch selbstverständlich.

[Gerd E. (robberknight)]

Dirk K. schrieb:

> LCD-7-Segmente finde ich kaum, und dann zu Preisen, die frech sind.

http://www.reichelt.de/index.html?ARTICLE=10182

Zwar nicht ganz umsonst, aber noch ok.

[Dirk K. (dekoepi)]

Ok - das war natürlich zu schön, um wahr zu sein.

Genau 7 Tage hat der TD6810 mit einem 18650er LiIon durchgehalten. 
Reinladen konnte ich danach 1600mAh. Leerlaufspannung war 
interessanterweise 3,78V - da wäre also noch ordentlich was gegangen.

Somit hat der Buck 9,5mA im Schnitt verbraten; der LDO (MCP1825) begnügt 
sich hingegen mit durchschnittlich 2,2mA, um den µC+LEDs zu versorgen.