Spannungsbegrenzung 3V aus Li-Ion Akku

[Fabian L. (fabianl)]

Hi,

ich habe eine Schaltung, die mittels eines Li-Ion Akkus (nominal 3.7V, 
gute 4V wenn voll geladen, ca. 3,4 Volt wenn fast komplett entladen) 
betrieben werden soll. Die Spannung für den uC und alles andere erzeuge 
ich mittels eines LDO-Spannungsreglers auf 3.3V. Soweit so gut.
Die Schaltung soll aber auch (mittels MOSFET oder Bipolar-Transistor) 
eine kleine Pumpe steuern, die mit 3V, max. 400mA spezifiziert ist. 
Aufgrund des hohen Stromverbrauchs (vorallem beim Einschalten) wollte 
ich diese nicht an den LDO hängen, da dieser sonst zum einen größer 
dimensioniert werden müsste und zum anderen beim Einschalten der Pumpe 
die Spannung des LDO kurze Zeit sehr wahrscheinlich (zu stark) 
einbrechen würde.

Die Idee war nun, die Pumpe ohne LDO an den Akku zu hängen. Direkt 
dranhängen scheidet durch die zu hohe Spannung des voll gelandenen Akkus 
leider aus, +-10% sind denke ich mal kein Problem, aber 4V wären meiner 
Meinung nach schon zuviel. Deswegen hatte ich nun folgende Ideen und 
wollte mal eueren Rat dazu einholen:

- Pumpe mittels Zener-Diode auf 3V stabilisieren
- Diode mit Schwellspannung von 0.6/0.7V vor die Pumpe hängen
- Darlington Transistor zur Ansteuerung (Hat U_CE von etwa 0.9V)
- ganz andere Ideen?

Die Pumpe ist nur ein paar mal pro Stunde ca. 10 Sekunden an, die 
Bauteile müssen also im Bezug auf Hitzeentwicklung nicht auf Dauerlast 
ausgelegt werden.

Das Problem bei der Zener-Diode ist die schwankende Eingangsspannung, so 
wird es schwierig einen Vorwiderstand zu bestimmen. Eine vorgeschaltene 
Diode mit einer Schwellspannung von 0.7V würde zu einer Ausgangsspannung 
von 2.7V - 3.3V führen, das denke ich müsste schon gehen.
Was meint ihr dazu? Was wäre die geschickteste -/ einfachste -/ 
sinnvollste Lösung?
Vielen Dank schonmal!

Grüße
Fabi

[Andreas (Gast)]

Was ist das für eine Pumpe? Membran/ Motor technische daten? Hast du 
schon mal "selbst" in den technischen Daten geschaut?

[Fabian L. (fabianl)]

Das ist eine kleine China-Luftpumpe zu der ich leider kein wirkliches 
Datenblatt habe. Spezifiziert ist sie mit 3V (DC), max. 460mA wobei ich 
bei Messungen nie über 400mA (belastet) gekommen bin.
Hier gibts ein paar Infos dazu (KPM12C): 
http://epartsmall.com/bbs_detail.php?bbs_num=2899&id=&tb=board_machine&pg=10

[Jens G. (jensig)]

Mach doch einen zweiten LDO-Regler für die Pumpe.
Hält der Akku noch die Spannung deutlich über 3V, wenn der Motor 
anläuft? Wenn nicht, nützt Dir aber auch dies nicht viel. Denn E-Motoren 
wollen ja immer etwas mehr Strom zum Anlaufen haben.

[Andreas (Gast)]

Nimm doch einfach einen Vorwiderstand 22 Ohm 1 Watt (bei 
Direktansteuerung). Wird nicht allzu warm und die Verlustleistung stört 
bei den wenigen Malen pro Stunde auch nicht. Je nach dem was du zum 
schalten der Pumpe nimmst den Widerstand evtl. etwas ändern. Wenn die 
belastung der Pumpe einigermassen konstant ist (stabile Stromaufnahme) 
ändert sich die Spannung an der Pumpe auch nur geringfügig.

[Floh (Gast)]

Das is plumb gesagt ein Motor mit Ventilator dran. Ich denke nicht, dass 
dem 4,2V was ausmachen.

[Andreas (Gast)]

In dem geposteten Link zum DB steht 2-"3,2"V

[MaWin (Gast)]

Die Pumpe kannst du direkt an 4.2V anschliessen.
Diese Motoren sind thermisch begrenzt.
Bei nur 10 Sekunden Einschaltzeit und ewig langen Pausen wird der selbst 
bei 230V nicht zu heiss :-) Die Frage ist eher, ob man das Geräusch 
störend findet, denn die könnte quitschen.
Der Transistor, der die Pumpe einschaltet (BC338?), wirst selbst schon 
0.7V kosten. Damit betreibst du die Pumpe zwischen 2.6V und 3.6V. Passt 
gut.

[Fabian L. (fabianl)]

Wow, erstmal Danke für die vielen Antworten!

@Jens
Ein zweiter Spannungsregler wäre eine Option, nur soll das ganze auch 
noch möglichst kompakt werden und da dachte ich mir kann ich den vllt 
sparen. Ob die Batteriespannung ausreicht habe ich (noch) nicht 
probiert, aber mit einem entsprechendem Kondensator vor der Pumpe um die 
Einschaltspitze abzupuffern sollte das hoffentlich klappen.

@Andreas
Die Last ist leider nicht wirklich konstant, sondern abhängig von dem 
Druck dem die Pumpe entgegenwirken muss. Hab grad mal nachgemesse, die 
Stromaufnahme liege bei etwa 180mA (unbelastet) und 320mA (belastet). 
Dazu kommt noch dass die Eingangsspannung in Abhängigkeit des 
Ladezustandes des Akkus schwankt und dann wird es glaube ich schon etwas 
schwieriger den Vorwiderstand richtig zu dimensionieren.

@MaWin
Wenn ich sie direkt anschließe verbraucht sie halt entsprechend noch 
mehr Strom. Müsste ich mal ausmessen. Das mit dem Transistor der V_CE ca 
0.7V hat ist ne Idee, da müsste ich mal nach einem entsprechenden in SMD 
Bauform Ausschau halten.