In einer Applikation müsste ich eine rote und eine grüne LED zur Signalisierung jeweils kurz blinken lassen (2-3 mA sind ausreichend). Als Versorgungsspannung stehen aber nur 1,8V am AVR µC zur Verfügung (kleiner als die Flussspannung der LEDs). Höhere Spannungen sind nicht vorhanden. Da es eine Ultra-Low-Power Anwendung ist, darf der LED-Schaltungsteil im Ruhezustand aber keinen Strom brauchen. Kein Strom bedeutet <300 nA bei 60°C. Hat jemand eine gute Idee wie ich das lösen könnte?
wie wärs aus 2 dioden und 2 kondensatoren ne ladungspumpe bauen. und damit dann die leds antreiben is zwar grenzwertig könnte aber gehen. oder ein C aufladen und dann schaltungstechnisch in reihe zur betreibsspannugn klemmen wenn die leuchten sollen. ala tda1572 (musik endstufe bezeichnugn kann auch anders sein weiß gerade nich genau) slyjgsdfl
Grundidee aus http://www.b-kainka.de/bastel59.htm. Läuft dann auf Pullup plus Elko raus. Es könnte jedoch ein Ruhestromproblem bei LED-Spannung 1,8V geben, ggf. zweiten Pin als einschaltbare Versorgung für diesen Schaltungsteil invenstieren.
Der bekannte 'Joule Thief' fällt mir dazu auch noch ein http://www.emanator.demon.co.uk/bigclive/joule.htm
Die Ladungspumpe ist auch der Ansatz den ich derzeit bevorzugen würde. Dazu würde ich ein Einzel-Gatter-Schmittrigger-Inverter (z.B. NC7SZ14) verwenden und über RC-Rückkopplung einen Selbstoszillierenden Generator bauen. Dann noch zwei Schottkydioden und einen 100nF Kondensator und fertig ist das ganze. Den PR4401 finde ich ganz schick. Aber ein Schaltregler würde ich ungern in der Schaltung haben, da unmittelbar daneben ein Funk-Chip verbaut ist. Ich dachte vielleicht gibts so ein PR4401 auch als Ladungspumpe, wobei als externes Bauteil nur ein Kondensator benötigt würde. Die Joule-Thief-Lösung ist doch eher sehr gebastelt. Danke schon mal. Vielleicht gibts noch andere Ansätze.
Lass halt den AVR die Ladungspumpe mitmachen, dann brauchts kein Zusatz-IC. Pin Statisch => LED aus. Pin "wackelt" => LED an.
wozu für die ladungspumpe noch einen baustein du hast doch nen µc der wird doch wohl pulse ausgeben können sdhdflhks
dghsghd schrieb: > wozu für die ladungspumpe noch einen baustein du hast doch nen µc der > wird doch wohl pulse ausgeben können Der µC hat sogar noch zwei freie PWMs am den Pins. Aber reicht die Treiberleistung an den Pins? (ATMEGA1281V-8MU) Die Angaben bei 1,8V sind da recht dürftig.
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Wenn du genügend Portpins frei hast, müsstest du sowas nehmen können. D1 ist eine Schottky-Diode, die nur gebraucht wird, damit die ESD-Diode des Controller-Pins nicht anspricht. Über P1 und P2 wird C initial aufgeladen. Danach schaltest du P1 ab. Im nächsten Schritt gibst du auf P2 (bisher low) ein high aus und aktivierst zeitgleich P3 oder P4 als Ausgang auf low. Damit entlädt sich der Kondensator, der über P2 in Reihe zu (beinahe) Vcc liegt, dann über die jeweilige LED. Damit hast du einen Lichtblitz. Wenn die Mimik nicht gebraucht wird, machst du alle Portpins hochohmig oder legst sie alle auf low.
Die Schaltung sieht gut und sehr einfach aus. D1 an 1,8V und vielleicht noch 47 Ohm in Reihe zum Kondensator (Peakstrombegrenzung). Danke
Bei der hier betrachteten niedrigen Spannung kann der Pintreiber die Strombegrenzung mit übernehmen (Mega88: ~30mA@2,7V, ~10mA@1,8V).
Marvin schrieb: > @Joerg: Wieso nicht einfach die Anode von D1 an 1.8V? Dass man den Pin auch dauerhaft auf high stehen lassen kann, war mir schon in den Sinn gekommen... auf die einfache Lösung, dass man die Diode dann natürlich gleich an Vcc hängen kann, war ich dabei aber nicht gekommen. ;-) Vorsicht nur, je nachdem, wie hoch die 1,8 V wirklich sind. Wenn die 1,8 V aus der Forderung stammen, dass ein Betrieb aus 2 x LRxx möglich sein muss (Entladeschlussspannung 0,9 V pro Zelle), dann haben diese Zellen frisch so viel Spannung (knapp 1,6 V pro Zelle), dass selbst eine blaue LED dabei bereits statisch leuchtet. Das habe ich schon einmal in einer blauen "Rundumleuchte" für ein Spielzeug erlebt, in die ich PR4402 dafür reingebaut habe. Das könnte dir hier auch passieren, du müsstest also den Pin jeweils schnell wieder abschalten. A. K. schrieb: > Bei der hier betrachteten niedrigen Spannung kann der Pintreiber die > Strombegrenzung mit übernehmen (Mega88: ~30mA@2,7V, ~10mA@1,8V). Das sehe ich auch so. Außerdem ist der Impuls so kurz und energie- arm, dass da nicht viel passiert. Direkte Entladung eines Elkos auf eine LED (zwar mit einem Pseudothyristor, aber der hat ja eine deutlich größere Stromergiebigkeit als die FET-Treiber hier) habe ich schon vor Jahren in einem "Lebenslicht" praktiziert. Ein zusätzlicher Widerstand verheizt nur sinnlos Energie, die man eigentlich lieber in Licht umwandeln wollte. Wenn's zu hell ist, kann man immer noch den C kleiner machen. :-)
Die Spannung kann in der Applikation nur zwischen 1,85 und 2,30V liegen. Als Batterie dient ein niederohmiger Gold-Cap. Die erlauben keine höhere Spannung. Alle anderen Caps sind zu niederohmig. Der Cap wird von sehr kleinen Solarzellen geladen, die unter Umständen, je nach Wetter tagsüber nur im 2-Stelligen µA-Bereich Strom liefern. Jörg Wunsch schrieb: > Ein zusätzlicher Widerstand verheizt nur sinnlos Energie, die man > eigentlich lieber in Licht umwandeln wollte. Das ist nicht richtig. In dem Widerstand wird keine zusätzliche Energie verheizt. Die verheizte Energie bleibt nahezu konstant. Sie wird nur von den IO-Widerständen des µC auf den Widerstand verlagert. Lediglich der Entladestrom des Kondensators wird geringer. Daher, der Lichtblitz wird schwächer, dafür aber auch länger. Mit jedem Schaltvorgang wird immer eine feste Lademenge in die Leuchtdiode geschickt (zumindest wenn man langsam genug schaltet). Daher ist dann die Leuchtstärke im wesentlichen von der Schaltfrequenz abhängig (und natürlich von der Größe des Kondensators) und nicht von dem Widerstandswert. Die Gesamtwidertstände (Pin-Widerstände und externer Reihenwiderstand) begrenzen aber den Maximalstrom. Daher kann man natürlich die Frequenz nicht beliebig hoch nehmen, bzw. der externe Reihenwiderstand darf natürlich eine gewisse Größe nicht überschreiten. Sonst wirkt dieser limitierend. > Wenn's zu hell ist, > kann man immer noch den C kleiner machen. :-) Oder eben die Schaltfrequenz runter nehmen.
Matthias G. schrieb: > Die Spannung kann in der Applikation nur zwischen 1,85 und 2,30V > liegen. OK. >> Ein zusätzlicher Widerstand verheizt nur sinnlos Energie, die man >> eigentlich lieber in Licht umwandeln wollte. > Das ist nicht richtig. In dem Widerstand wird keine zusätzliche > Energie verheizt. Die verheizte Energie bleibt nahezu konstant. Sie > wird nur von den IO-Widerständen des µC auf den Widerstand > verlagert. Das sind natürlich keine Widerstände, sondern FET-Kanäle, die sich nicht ohmsch verhalten. Allerdings kommt deren Konstantstromverhalten in der Tat zu dem von dir beschriebenen Effekt: der Widerstand in Reihe ist eher unerheblich (aber auch nicht nötig, ich würde ihn daher weglassen). Ich hab's, weil ich es mir nicht richtig vorstellen konnte, mal simuliert. Bilder im Anhang. Ein LED-Modell hatte ich gerade nicht zur Hand, aber der Effekt ist ja mit einer normalen Diode genauso zu sehen. Simuliert ist ein auf 3 V geladener Kondensator von 47 µF, der über eine 1N4001, einen Widerstand und einen 2N7002 (mit Vgs = 3 V angesteuert) entladen wird. Das obere Diagramm ist jeweils der Strom, das untere die Ladungsmenge. Das linke Bild arbeitet mit 47 Ω Serienwiderstand, das rechte mit 0,5 Ω. >> Wenn's zu hell ist, >> kann man immer noch den C kleiner machen. :-) > Oder eben die Schaltfrequenz runter nehmen. Ich war gar nicht von einer "Schaltfrequenz" ausgegangen, sondern von einem etwas größeren C und einem einzelnen Lichtblitz.
Jörg Wunsch schrieb: > Das sind natürlich keine Widerstände, sondern FET-Kanäle, die sich > nicht ohmsch verhalten. Hallo Jörg, natürlich nicht, aber man kann sich die Bahnwiderstände vereinfacht als Widerstände vorstellen. Tatsächlich ist es ein nichtlineares Verhalten, welches vom Strom und der Spannung abhängig ist. Das Verhalten der Push-Pull-Stufen (bestehend aus zwei FETs) in den µCs verhalten sich aber ohmscher als man oft denkt. > Ich war gar nicht von einer "Schaltfrequenz" ausgegangen, sondern von > einem etwas größeren C und einem einzelnen Lichtblitz. 100nF sind eigentlich eine schöne Größe für die Anwendung. Mit einem PWM-Ausgang, so um die 50kHz, kann man dann die LED beliebig lange leuchten lassen. Mit Veränderung der Frequenz läßt sich noch die Helligkeit steuer. Wer es ganz Perfekt machen will, misst die Versorgungsspannung und passt die PWM-Frequenz an. Dann kann man auch noch die Helligkeitsschwankungen ausgleichen. Das wäre aber mit Kanonen nach Spatzen geschossen.
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Matthias G. schrieb: > Hallo Jörg, natürlich nicht, aber man kann sich die Bahnwiderstände > vereinfacht als Widerstände vorstellen. Die Bahnwiderstände ja, aber hier wirkt vor allem der Kanalwiderstand, und der ist in erster Linie eine Stromquelle (waagerechte Linien im Ausgangskennlinienfeld). Auf Grund der geringen Gatespannung bei diesen kleinen Betriebsspannungen bewegt man sich hier noch in diesem Bereich. In der Simulation mit dem 2N7002 sieht man auch ganz gut, dass der sich dort bei einem Konstantstrom von reichlich 30 mA bewegt. Beim AVR mit 1,8 V schrieb ja schon jemand, dass das eher im Bereich um die 10 mA liegt. Für den benutzten ATmega1281 hast du ja schon gesehen, dass das Datenblatt keine Angaben für 1,8 V macht, aber wenn du dir andere AVRs mit vergleichbarer Technologie ansiehst (beispielsweise ATmega325 & Co.), kann man gut erkennen, dass man bereits im Konstantstrombereich liegt, siehe Anhang. Der ohmsche Anteil dabei wäre ca. 100 Ω (0,2 V / 2 mA) im linken Teil der Kurve. Damit der Kondensator schneller geladen wird, kannst du natürlich auch Pins parallel schalten, solange sie sich alle am gleichen Port befinden (damit sie zeitgleich schalten können). Damit würde sich die Stromergiebigkeit erhöhen.
Ist zwar etwas mehr aufwand und ich habe ehrlich gesagt nicht die leiseste ahnung wieviel strom die schaltung verbrät, weil nicht nachgemessen, aber du könntest auch nen einfachen stepupwandler bauen der dir aus den 1,8V 3,6 oder 5 oder mehr Volt macht http://www.strippenstrolch.de/1-4-11-step-up-wandler.html die schaltung auf 3,6V dimensioniert hab ich in gebrauch und die läuft mit einem 2,4V 70mAh NI-MH akku schon ein paar tage und versorgt nen tiny2313. Nur wie gesagt keine ahnung ob das mit deinen vorgaben < 300nA ruhestrom übereingeht, zur not könnte man den stepupwandler ja auch von dem µc aus ein oder ausschalten, je nach bedarf. Warscheinlich läßt sich das ganze auch noch etwas optimieren. Grobi
Grobi schrieb:
> Ist zwar etwas mehr aufwand
Nur mal so: welchen Gewinn hätte er denn davon, mehr Aufwand zu
treiben?
Jörg Wunsch schrieb : > Nur mal so: welchen Gewinn hätte er denn davon, mehr Aufwand zu treiben? Also so wie ich das verstanden habe geht es doch darum die Spannung für die LEDs zu erhöhen...
Nö. Eigentlich geht es darum, LEDs trotz niedriger Spannung zum Blinken zu bewegen. Der Rest leitet sich davon ab..
Jörg Wunsch schrieb: > Die Bahnwiderstände ja, aber hier wirkt vor allem der Kanalwiderstand, Du hast Recht. Da ich FETs normalerweise so dimensioniere, dass sie dort nicht arbeiten, habe ich das glatt vernachlässigt. Das bedeutet für die Applikation aber auch, dass man in die LED bei den 1,8V im Mittel 2-3 mA treiben kann. 50% Ladezeit und 50% Entladezeit des Kondensators.
Matthias G. schrieb: > Das bedeutet für die Applikation aber auch, dass man in die LED bei den > 1,8V im Mittel 2-3 mA treiben kann. Wie gesagt, vielleicht kannst du ja noch freie Pins parallel schalten. Sehr viel Energievorrat hast du ja wohl sowieso nicht, für ein paar low-current-LEDs sollte es schon reichen, wenn man sie nicht gerade in der grellen Sonne erkennen können soll. Falls letzteres gefordert ist, bleibt wohl nur, einen großen Kondensator zu nehmen und den dann über einen npn-Transistor auf die LED zu entladen. Der kann mehr Strom versenken, und der Controller muss nur noch dessen Basisstrom treiben. Sollte für einen kräftigen Lichtblitz reichen.
Ein ILC7660 mit zwei Kondis wäre auch eine Möglichkeit die Spannung zu verdoppeln was für die LEDs ausreichend sein sollte sofern die Ladungspumpe mit Diode und Kondensator alleine nicht gefallen mag. Is halt nen IC mehr. Woher kommen denn die 1.8V? Vielleicht kann man deren Quelle auch für die LEDs nutzen als weitere Idee.
>Als Versorgungsspannung stehen aber nur 1,8V am AVR µC zur Verfügung Also, 1,8V hat doch keine Batterie/Akku. Die 1,8V müssen also aus einer höheren Spannung erzeugt werden. Die muß doch dasein! Dort kann man die LED doch anschließen.
michael_ schrieb: >>Als Versorgungsspannung stehen aber nur 1,8V am AVR µC zur Verfügung > Also, 1,8V hat doch keine Batterie/Akku. Lies dir bitte den ganzen Thread durch. Grummel. Genau ein Posting über deinem habe ich die Referenz nochmal zitiert, in der beschrieben ist, aus welcher Energiequelle das Teil gespiesen wird.
Hallo, also ich würde über einen Schalttransistor mit Basisvorwiderstand auf eine Drossel gehen. Die LED sitzt dann parallel zur Drossel als Freilaufdiode. (also quasi in Sperrichtung wenn der Transistor eingeschaltet ist). Als Ansteuerung braucht es dann nur kurze Impulse oder ein PWM an der Basis des Transistors.
Anja schrieb: > also ich würde über einen Schalttransistor mit Basisvorwiderstand auf > eine Drossel gehen. Die LED sitzt dann parallel zur Drossel als > Freilaufdiode. Funktioniert sicherlich. Schaltreglerprinzip. Das ist aber direkt am µC etwas heiß. Wenn da mal was schief geht, ist das ein glatter Kurzschluss über der Spule und dem Transistor. Dafür sollte man dann ein zusätzliches Zeitglied spendieren. Dieses Schaltungsprinzip würde ich in meiner Anwendung nicht wählen, da Schaltregler unter Umständen doch den Funk stören. Thomas schrieb: > Gehen auch 2 rote LEDs? Die leuchten bei 1,8 V gut sichtbar. Geht nicht. Auch die grüne LED "glimmt" bei 1,8V vor sich hin. Ist aber nicht gerade sehr schön. Ich danke nochmal allen.
Ich würde es so machen. Port ist 1 oder 0 -> LED ist aus. Port toggelt mit >100 Hz -> LED ist an. Die beiden Cs sin 100n, die Dioden sind Schottkys (z.B. BAR43S), der Widerstand ist 100 Ohm oder etwas größer, je nach LED.
1 | Port || ___ |
2 | -----||----o--->|---o--|___|----. |
3 | || | | | |
4 | | | | |
5 | - --- V -> |
6 | ^ --- - |
7 | | | | |
8 | |
9 | GND GND GND |
Die Schaltung geht nicht. Die untere (linke) Diode muss gegen VCC statt gegen GND. Und wegen den Ruheströmen muss der GND an der LED noch abschaltbar sein, da sonst über die untere (linke) Diode von VCC über den Widerstand und der LED ein Strom gegen GND fließt. Dann kann man die Schaltung noch soweit vereinfachen, dass man den Stützkondensator und den Widerstand weg lässt. Dann fließt immer die ganze Ladungsmenge beim Schalten in die LED. Bei Frequenzen jenseits der 100Hz sieht man das sowieso nicht mehr. Und Schwups haben wir wieder die Schaltung von weiter oben!
Matthias G. schrieb: > Die Schaltung geht nicht. Doch, ist eine Greinacher-Schaltung: http://de.wikipedia.org/wiki/Greinacher-Schaltung Allerdings sehe ich keinen Vorteil gegenüber dem Vorschlag von weiter oben, der mit nur einem Kondensator und einer Diode auskommt und von Vcc ausgehend pumpt.
>Allerdings sehe ich keinen Vorteil gegenüber dem Vorschlag von >weiter oben, der mit nur einem Kondensator und einer Diode >auskommt und von Vcc ausgehend pumpt. Nur ein Portpin per LED.
Travel Rec. schrieb: >>Allerdings sehe ich keinen Vorteil ... > Nur ein Portpin per LED. OK, das kam mir auch schon in den Sinn, mit der anderen Schaltung sind's 1,5. Allerdings benutzt er ja einen ATmega1281, der hat hoffentlich genug Pins frei. Zumindest hat Matthias das bislang nicht als Problem dargestellt, dass die Pins knapp würden.
Jörg Wunsch schrieb:
> Doch, ist eine Greinacher-Schaltung:
Die Greinacher-Schaltung muss mit einer Wechselnde Spannung betrieben
werden. Das ist beim Trafo Prinzipbedingt immer so gegeben.
Du setzt nun, ausgehend von der Wikipedia-Schaltung, die untere Leitung
mit GND gleich. Daher, das eine Ende der Trafospule ist mit dem GND in
µC-Schaltung gleichzusetzen. Das andere Ende der Trafospule setzt du mit
dem Portpin des µCs gleich. Damit das aber funktioniert, dann müsste das
Portpin nicht zwischen 0V (GND) und 1,8V toggeln, sondern zwischen -1,8V
und 1,8V.
Also geht hier die Greinacher-Schaltung nicht, bzw. es ist keine.
Matthias G. schrieb: >> Doch, ist eine Greinacher-Schaltung: > > Die Greinacher-Schaltung muss mit einer Wechselnde Spannung betrieben > werden. Ja, habe ich nicht bis zu Ende gedacht.
Mit einer hocheffizienten LED könnte der Strom von vielleicht 0,5 - 1 mA den man mit der kapazitiven Verdopplerschaltung von oben hinbekommt schon reichen. Wenn man mehr braucht, wird man um mehr Port Pins oder einen externe Schalter nicht herumkommen. Mit einem externen Schalter könnte man auch einen ganz einfachen Flyback-Wandler aufbauen, mit einem Transistor oder MOSFET und einer Drossel. Mit eine Boostschaltung hätte man wohl Probleme mit uz viel Leckstrom, wenn die Spannung eher hoch ist. Als Diode sollte schon die LED gehen. Eine echte Regelung wird man ja nicht brauchen.
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