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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Konzept zur 5V Versorgung mit LiPo


Autor: Sebastian R. (sebr)
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Eine Mikrocontrollerschaltung (Atmega8, FT232R, LCD-Display + div. 
andere Bauteile möchte ich gerne über nen LiPo )3,7V  1,3Ah) Akku autark 
und auch per USB am PC betreiben können. Stromaufnahme der ganzen 
Schaltung (soll so eine Art Logger sein) liegt im worts-case 
(kurzzeitig) bei rund 300 mA.
Der Akku soll sinnvollerweise über USB geladen werden. Dafür habe ich 
den MAX1811 im SOIC Package ausgewählt.
Jetzt bin ich auf der Suche nach einem geeigneten Stp-Up mit hoher 
Effizienz(!!!), 5V Preset, Schutz gegen Tiefentladung des LiPos und in 
einem von Hand lötbaren Gehäuse. Moglichst auch von Maxim.
Evtl. auch noch einen Voltage Monitor für die Lipo Zelle.
Noch eine Frage:
wie realisiere ich am besten die Umschaltung der Versorgung von Akku auf 
USB beim anstecken an den PC?

Autor: S. T. (cmdrkeen)
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also im Datenblatt des MAX1811 steht, dass das ein Laderegler für Li+ 
(Li-Ionen Batterie) ist.

ich kenne mich mit Akkus nicht genug aus um qualifiziert darüber zu 
reden, nur in meinem Verständnis der Technik, sollte ich kein LiPo Akku 
mit einem Li-Ionen-Ladegerät laden.

Autor: Sebastian R. (sebr)
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S. T. schrieb:
> also im Datenblatt des MAX1811 steht, dass das ein Laderegler für Li+
> (Li-Ionen Batterie) ist.
>
> ich kenne mich mit Akkus nicht genug aus um qualifiziert darüber zu
> reden, nur in meinem Verständnis der Technik, sollte ich kein LiPo Akku
> mit einem Li-Ionen-Ladegerät laden.

Der kann Lithium Ionen und Lithium Polymer

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
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Hallo Sebastian,

an Deiner Stelle würde ich eher einen PMIC wei den MAX8663 nehmen.

Der kostet zwar etwas, hat aber eingebaute LiPolySchutz, lader und ist 
USB/AC tauglich.

Dann hat er zwei Buck-Converter und ein paar LDOs...

Der MAX8662 hat zuaätzlich noch einen Boost-Converter für Backligh LED's 
drin.

Wenn Du nett bei Maxim anfragst, kriegste sogat zwei (wenn Du einen 
verheizen solltest) als Muster kostenlos.

Grüße
Michelle

Autor: tutnichtzursache (Gast)
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Warum nicht überhaupt die Schaltung mit 5 V betreiben? Wäre es nicht 
sinnvoller auf 3,3V runterzugehen? Spart Energie und verlängert die 
Batterielaufzeit.

Autor: tweaker (Gast)
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Hi,

hab ungefähr die selbe Aufgabenstellung und bin nun auf diesen Thread 
gestoßen.

Konzept mit MAX1811, Li-Poly, MAX1764(Step-Up auf 5V), Schaltung
1. Ist es überhaupt nochtwendig eine Lastumschaltung zu machen, wenn ich 
den MAX1811 verwende? Kann ich nicht einfach parallel an den Akku den 
Max1764 hängen? Laut Datenblatt sollte der Shutdown Reverse Strom am 
MAX1811 max. 10µA betragen.

Danke im Voraus...

Autor: tweaker (Gast)
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Keiner Eine Idee?
Das müsste doch ein alltägliches Problem sein...

Autor: Artabanos (Gast)
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Ich habe herade für ein ähnliches Problem eine Kombination aus BQ24074 
und BD8305MUV gewählt. Den BQ24072 vor allem deshalb, weil er auch 
höhere Ladeströme zulässt, beispielsweise aus einem USB-Charger.

Funktioniert soweit ganz gut. Lediglich wenn kein Akku vorhanden ist, 
und der BD8305MUV über seinen Enable-Eingang gestartet wird, kann es 
trotz Softstart zu einem Spannungseinbuch am Ausgang des BQ24074 kommen, 
was in meinem Fall zum Reset des PIC führte. Ich konnte das Problem 
durch Auswahl einer anderen Induktivität (etwas höherer DCR) eindämmen. 
Außerdem sind die Adern in handelsüblichen USB-Kabeln einfach zu dünn.

Autor: tweaker (Gast)
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Hört sich gut an... könntest mal den Schaltplan(Ausschnitt) einstellen?

Autor: Artabanos (Gast)
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tweaker schrieb:
> Hört sich gut an... könntest mal den Schaltplan(Ausschnitt) einstellen?

Könnte ich. Aber aus dem Schaltplan ließe sich nichts erkennen, was 
nicht auch schon in den jeweiligen Datenblättern steht, da ich die 
Schaltung daraus 1:1 übernommen habe.

Autor: tweaker (Gast)
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OK, hast recht, hab mir die Datenblätter angeschaut.

Nächste Frage:
Wie Realisiere ich folgende Bedingungen am besten:
- Schaltung soll ausschaltbar sein über den µC(Akku schonend, wenige µA)
- Ich möchte einen Taster zum Einschalten verwenden, der aber auch 
gleichzeitig an einem Port hängen soll um mit dem Taster sonstige Dinge 
in der Programmlaufzeit zu tun.

Danke für eure Ideen...

Autor: Artabanos (Gast)
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tweaker schrieb:
> - Schaltung soll ausschaltbar sein über den µC(Akku schonend, wenige µA)
> - Ich möchte einen Taster zum Einschalten verwenden, der aber auch...

Wieso nur ausschalten? Ich würde die Schaltung auch über den µC 
einschalten.

Du nimmst einen geeigneten µC mit LowPower- oder Sleep-Modus, und hängst 
den Taster an einen Port. Schläft der µC, benötigt er nur einige µA 
Strom. Je nach Typ bis vielleicht 150 µA.  Sobald der Taster betätigt 
wird, generiert das einen Interrupt der den µC aufweckt und er kann 
anschließend den Spannungswandler (z. Bsp. BD8305MUV) einschalten.

Natürlich benötigt der µC selbst auch Strom, selbst wenn er schläft. 
Also würde ich für den µC noch einen zusätzlichen LDO als 
Standby-Stromversorgung einplanen.
Geeignet wäre hier beispielsweise ein TPS78230, der lediglich ca. 130 mV 
DropOut hat, und selbst nur 500 nA Strom benötigt.

Sinnvoll wäre weiterhin ein Tiefentladungsschutz. Denn auch wenn die 
Standby-Stromaufnahme nur etwa 100 µA beträgt, wird der Akku dadurch bei 
längerem Nichtgebrauch unter seine Tiefentladungsschwelle entleert, und 
kann dadurch Schaden nehmen. Also benötigt man etwas, was auch den LDO 
abschaltet, sobald der Akku leer ist. Hier bietet sich ein Voltage 
Detector wie der NCP303LSN30T1G an. Fällt die Spannung am Akku unter 3.0 
Volt, schaltet sein Ausgang auf Low und sperrt damit den LDO. Es 
verbleibt eine Stromaufnahme von 500 nA, welche getrost vernachlässigt 
werden kann.

Also zusammenfassend:

Der BQ24974 speist an seinem Ausgang einen Voltage-Detector, einen LDO 
für die Stromversorgung des µC und den BD8305MUV als Stromversorgung für 
den Rest der Schaltung.

Der Voltage-Detector steuert den CE-Pin des LDO, der LDO versorgt den µC 
und der µC steuert letztendlich den STB-Pin des Step-Up/Down-Reglers an.

Autor: tweaker (Gast)
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Ich möchte meine Schaltung aber mit 5V laufen lassen, und wenn ich nur 
den µC in Power-Down modus schicke, läuft der Step-Up weiter.

Die normale BattSpannung reicht dem µC nicht.

Oder sehe ich das Falsch?

Autor: Artabanos (Gast)
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tweaker schrieb:
> Ich möchte meine Schaltung aber mit 5V laufen lassen, und wenn ich nur
> den µC in Power-Down modus schicke, läuft der Step-Up weiter.

Ein Pull-Down-Widerstand (470k zum Beispiel) am STB-Eingang des 
StepUp-Wandlers verhindert sicher, daß er läuft, sollte der µC stromlos 
sein.

> Die normale BattSpannung reicht dem µC nicht.

Von welchem µC reden wir eigentlich? So ziemlich alles läuft doch heute 
mit 3 Volt, teilweise sogar bis runter auf 1,8 Volt.
Nach meinem Vorschlag wird der µC aus dem LDO mit 3 Volt betrieben.
Ein Problem könnte später bei der Ansteuerung des Rests der Schaltung, 
welche mit 5 Volt betrieben wird, entstehen. Warum müssen es eigentlich 
unbedingt 5 Volt sein?

Autor: tweaker (Gast)
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5Volt sind es wegen nem Display und einem RFM12 Modul, welches aber auch 
mit 3,3 laufen würde.

µC ist ein Atmega8 könnte hier aber auch die L version einsetzen...

Autor: W.S. (Gast)
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tweaker schrieb:
> in Power-Down modus schicke, läuft der Step-Up weiter.

Ein StepUp nützt in diesem Falle überhaupt nicht, denn wenn man ihn 
ausschaltet, dann fließt der Strom lustig weiter in die Last. Was hier 
hilft, ist ein SEPIC (oder so), wo es keine galvanische Verbindung 
zwischen dem Eingang und der Last gibt. Ich hab sowas hier 
(http://www.mikrocontroller.net/attachment/118782/F...) 
mal in einer recht einfachen Form gemacht.

W.S.

Autor: Artabanos (Gast)
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W.S. schrieb:
> Ein StepUp nützt in diesem Falle überhaupt nicht, denn wenn man ihn
> ausschaltet, dann fließt der Strom lustig weiter in die Last.

Das trifft bei vielen einfachen Step-Up-Convertern, wie beispielsweise 
TLV61225 oder MAX1723, tatsächlich zu. Es gibt aber durchaus auch reine 
Step-Up-Converter, wie den MAX1947, bei denen das nicht der Fall ist. 
Und der hier besprochene BD8305MUV ist als Step-Up/Down-Converter 
sowieso nicht betroffen. Der schaltet den Ausgang definitiv ab.

Autor: Tweaker (Gast)
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hab mich nun entschieden, nimm den BQ24075 fürs Laden des Li-ion...
und für die 5V verwende ich den Step-Up TPS61026.

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