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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Konzept für LiPo Stromversorgung


Autor: Peter F. (piet)
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Hallo!
Es handelt sich um eine art AVR Handheld/Funk Fernbedienung als kleine 
Hobby Bastelei. Naja, klein ist das nicht mehr... das ganze ist etwas 
aus dem Ruder gelaufen... :-(
Ich bin gerade etwas mit meinem Latein am ende, ich weiss zwar wie ich 
die Stromversorgung realisieren könnte aber ich bin mit meinen Lösungen 
nicht so richtig zufrieden.

Es sind folgende Komponenten in der Schaltung:
ATMega32l 8Mhz:   2,7V-5V  ~15mA bei 3,3V
ATMega2561 8Mhz:  2,7V-5V  ~15mA bei 3,3V
RFM12 433Mhz:    2,2V-5V  ~15mA bei 3,3V
DOGL128 (LCD):    3,0-3,3V wenige µA bei 3,3V
Optinale SD Card: 3,3V

LED Rot:    4V max 60mA (PWM geregelt)
LED Grün:   4V max 60mA (PWM geregelt)
LED Blau:   4V max 60mA (PWM geregelt)
Piezo Treiber:   5V  15mA

5V StepUp Regler: MAX1674
Low Drop Regler:  ZLDO330
Laderegler:       MAX1555

Als Spannungs/Stromquelle soll ein Lipo Akku mit on-board Ladeschaltung 
(MAX1555) dienen.
Also liegt die Versorgungsspannung zwischen 3V (hab ich als unterste 
Spannung angesetzt) und 4,2 (Ladespannung). Als Schutz für Tiefendladung 
wollte ich den Low Battery Comparator des MAX1674 nutzen und mit dem AVR 
auswerten.

Ich habe mir jetzt folgendes überlegt wie ich alle Komponenten mit Strom 
Versorge:

LiPo -> ATMega32l, ATMega2561, RFM12
LiPo -> 5V mit MAX1674 -> FET mit PWM gesteuert -> Vorwiederstand -> 
LEDs
LiPo -> 5V mit MAX1674 -> Piezo Treiber
LiPo -> 5V mit MAX1674 -> 3,3V Low Drop -> DOGL128
LiPo -> 5V mit MAX1674 -> 3,3V Low Drop -> SD Card

Für die Pegelwandlung zur 3,3V Logik muss ich mir etwas überlegen, V-In 
kann ja >= und <= 3,3 sein. eigentlich sollte da ja etwas aus der 74HC 
Serie mit 5v toleranten Eingängen reichen um den Level auf dem SPI Bus 
zu schiften. Muss nur mit ner VCC von 3v klarkommen.

Jetzt bin ich etwas mit der Lösung für die LEDs unzufrieden, da 
verschwende ich ja schon etwas an den Widerständen...

Was meint ihr?

Mfg,
Peter

Autor: baseJump (Gast)
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LiPo -> FET mit PWM gesteuert -> Vorwi_derstand -> LEDs

Bei der blauen LED kann es etwas knapp werden, die neuen brauchen aber 
nur 3V bis 3.1V um die maximale Helligkeit/Strom zu erreichen.
Rot = 1.85V
Grün = 2.2V
Die Spannungen sind nur Orientierungspunkte, am besten ausprobieren => 
passenden Strom fließen lassen (am besten 3 Minuten lang) und die 
Spannung messen.
Dann kannst du auch den Vorwiderstand berechnen.

LiPo ->  3,3V Low Drop -> DOGL128
LiPo ->  3,3V Low Drop -> SD Card

Du nutzt doch Mosfets um die LEDs zu schalten. N oder P-Kanel ?

Autor: Peter F. (piet)
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Hallo, danke für das Reply!

baseJump schrieb:
> LiPo -> FET mit PWM gesteuert -> Vorwi_derstand -> LEDs
>
> Bei der blauen LED kann es etwas knapp werden, die neuen brauchen aber
> nur 3V bis 3.1V um die maximale Helligkeit/Strom zu erreichen.
> Rot = 1.85V
> Grün = 2.2V
> Die Spannungen sind nur Orientierungspunkte, am besten ausprobieren =>
> passenden Strom fließen lassen (am besten 3 Minuten lang) und die
> Spannung messen.
> Dann kannst du auch den Vorwiderstand berechnen.

Die Flussspannung beträgt Laut Datenblatt wirklich 4V. Es handelt sich 
dabei um das RGB Backlight für das DOGL128.

> LiPo ->  3,3V Low Drop -> DOGL128
> LiPo ->  3,3V Low Drop -> SD Card

Theoretisch ist das keine Schlechte Idee, der ZLDO330 hat nur 60mv 
Dropout bzw. deutlich weniger bei geringer Last. Wenn die Akkuspannung 
dann unter 3,3v fällt hab ich dann immernoch Akkuspannung-60mV am 
Ausgang, würd also auch noch gehen, Das Display geht ja bis 3v runter, 
bei der SD Card müsst ich nachschaun.

Aber da ich ja aber eh > 4V für das Backlight brauche kann ich den Low 
Drop ja daran anschließen und hab immer 3,3V am Ausgang ;-)

> Du nutzt doch Mosfets um die LEDs zu schalten. N oder P-Kanel ?

Einen N-Kanal wollte ich nutzen da niedriger RDS-On, mit nem Logic Level 
sollte das machbar sein wenn nicht kommt halt noch nen Levelshifter 
dazwischen.

Mfg,
Peter

Autor: Frank Bär (f-baer)
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zwei DC/DC-Wandler hintereinander... man kann den Wirkungsgrad auch 
effektiver senken ;)

Autor: Peter F. (piet)
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Frank Bär schrieb:
> zwei DC/DC-Wandler hintereinander... man kann den Wirkungsgrad auch
> effektiver senken ;)

Da der LDO am StepUp Regler im Idealfall ~1mA zieht ist der Wirkungsgrad 
absolut vernachlässigbar.
Ich hab drüber nachgedacht einen SEPIC Wandler zu verwenden für die 
ganze 3,3V Schiene aber da konnt ich nicht so recht ein Modell finden 
das ich löten könnte oder passt. Die netten gab es alle nur in DFN oder 
schlimmer, das würd ich zwar schaffen aber will ich nicht.
Für die LEDs brauche ich ja weiterhin einen 5V Stepup, einen PWM 
Steuerbaren RGB LED StepUp treiber konnte ich nicht finden.

Mfg,
Peter

Autor: baseJump (Gast)
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> einen PWM Steuerbaren RGB LED StepUp treiber konnte ich nicht finden.
:) Theoretisch kannst du das PWM Signal direkt an den Mosfet geben und 
du regelst die Spannung mit dem AVR.

Praktisch geht das bei mir noch nicht...
http://www.mikrocontroller.net/attachment/56919/PI...
... hab es aber bei anderen schon in voller Fahrt (fast kein ripple auch 
bei Laständerungen) gesehen.

Was wirklich vernichtend ist:
LiPo -> 5V mit MAX1674 -> 3,3V Low Drop -> DOGL128
LiPo -> 5V mit MAX1674 -> 3,3V Low Drop -> SD Card

Da ein LiPo Akku minimal 3.6V aufweist und eine SD-karte auch bis 2.7V 
arbeiten sollte würde ich mir das mit dem hoch und runter der Spannung 
sparen. Vernichtet einfach zu viel Energie.

Autor: Peter F. (piet)
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baseJump schrieb:
>> einen PWM Steuerbaren RGB LED StepUp treiber konnte ich nicht finden.
> :) Theoretisch kannst du das PWM Signal direkt an den Mosfet geben und
> du regelst die Spannung mit dem AVR.

Theoretisch ist das eine Idee, passende FETs mit Strombegrenzung müsste 
ich nur finden. Mit dem PWM Signal dann FET+Spule+Diode treiben un 
dahinter die LEDs.
Bei den vielen getakteten Spulen wirds mir nur etwas mulmig bezüglich 
des ADC und des Funkmoduls.

> Was wirklich vernichtend ist:
> LiPo -> 5V mit MAX1674 -> 3,3V Low Drop -> DOGL128
> LiPo -> 5V mit MAX1674 -> 3,3V Low Drop -> SD Card

Die SD Card wird nur für wenige Sekunden alle paar Minuten gebraucht, 
wenn überhaupt.

> Da ein LiPo Akku minimal 3.6V aufweist und eine SD-karte auch bis 2.7V
> arbeiten sollte würde ich mir das mit dem hoch und runter der Spannung
> sparen. Vernichtet einfach zu viel Energie.

Das Display mag aber alles >3,3V nicht und einfach eine Z-Diode 
davorschalten ist mir nicht geheuer, beim Stromverbrauch der SD Card ist 
das auch eine sehr ineffektive Lösung. Da IN-Circuit geladen werden soll 
muss die Ladespannung auch berücksichtigt werden.

Das Problem ist also nicht das VCC unter 3,3V fällt sondern auf deutlich 
über 3,3V steigen kann.

Mfg,
Peter

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