Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik GM47 GSM Spannungsversorgung aus LiIo-Akku


von Felix N. (time2ride)


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Hi,

ich möchte das Sony Ericsson GM47 GSM Modul, das momentan noch in einem 
GT47 Terminal steckt gerne auf eine eigene Platine setzen. Dort kommt 
die Spannungsversorgung von einem LiIo Akku + Ladeschaltung.
Die Frage ist kann ich den Akku direkt an das Modul schließen oder 
brauche ich zwingend einen Spannungsregler dazwischen?
Im Integrators Manual steht auf S.47 unter "VCC Supply Votage" 3,4V - 
4,0V und unter "Over Voltage Limit" 5,5V. Der LiIo Akku (bzw. die 
Ladeschaltung) erreichen aber max. 4.2V. Die Module werden doch für 
Handys entwickelt, in denen meist LiIon Akkus sitzen, daher müsste das 
Modul das doch können oder nicht?
Weitere Alternative wäre eine Schottkydiode dazwischen, allerdings kann 
man dann das Modul nur bis zu einer Akkuspannung von ca. 3,6V betreiben, 
was nicht so optimal ist. Wie wird das denn in Handys generell gemacht?

Grüße
Felix

von René B. (reneb)


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Laut Seite 27 sollst du 3,8V selbst stabil erzeugen. Dein LiIO Akku wird 
3.6-4.1V und ein LiPolymer 3.6-4.2V liefern.
Ein StepDown Schaltregler, der ein Tastverhältnis von 100% beherrscht, 
kann fast die volle Versorgungsspannung durchschalten, denn die Schottky 
ist da die Freilaufdiode.
Wenn du aber einen StepUp nimmst, kann er beim Durchschalten nur 
4,2V-0,2V=4,0V erreichen, aber bei sinkender Akkuspannug unter 3,8V 
(sind ja dann 3,6V hinter der Schottky) kann er ja auf 3,8V hochsetzen. 
Außerdem ist die Schottky sicher angebracht um eine Verpolungsschutz zu 
haben.

Ich würde einen Step-Up-Wandler einbauen.

von Axel R. (Gast)


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Direkt drann. Deine Zuleitungen sind auch noch dazwischen. Direkt am 
Modul, also am Setckverbinder selbst brauchst Du mindestens noch 5x22uF 
Keramik parallel drann zum Abblocken. ich verwende einen 50.000uF/5V. 
Der passt direkt unters Modul. Funktioniert einwandfrei.

von Felix N. (time2ride)


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Hallo,

Danke für die Antworten!

> Laut Seite 27 sollst du 3,8V selbst stabil erzeugen. Dein LiIO Akku wird
> 3.6-4.1V und ein LiPolymer 3.6-4.2V liefern.

Das bezieht sich auf das Development Kit. Auf dem ist das so gelöst. Da 
wird aber auch eine Eingangsspannung von 10V - 15V verlangt.

> Ein StepDown Schaltregler, der ein Tastverhältnis von 100% beherrscht,
> kann fast die volle Versorgungsspannung durchschalten, denn die Schottky
> ist da die Freilaufdiode.
> Wenn du aber einen StepUp nimmst, kann er beim Durchschalten nur
> 4,2V-0,2V=4,0V erreichen, aber bei sinkender Akkuspannug unter 3,8V
> (sind ja dann 3,6V hinter der Schottky) kann er ja auf 3,8V hochsetzen.
> Außerdem ist die Schottky sicher angebracht um eine Verpolungsschutz zu
> haben.

Stimmt, das ist auch eine Idee, wen man die Ausgangsspannung auf 3,6V 
einstellt, sollte er ja bei 4,2V-3,8V direkt durchschalten. Beim 
Durchschalten nehme ich mal an, dass der Wirkungsgrad (Diode nicht 
berücksichtigt) so an die 100% beträgt oder?

> Direkt drann. Deine Zuleitungen sind auch noch dazwischen.

Wenn du das bei dir so am laufen hast, wie viel misst du direkt am 
Modul? Ich kann mir nicht vorstellen, das auf den Zuleitungen 200mV 
verloren gehen.

> Direkt am Modul, also am Setckverbinder selbst brauchst Du mindestens
> noch 5x22uF Keramik parallel drann zum Abblocken. ich verwende einen
> 50.000uF/5V.

Das ist klar aber das wirkt sich ja nicht auf die zu hohe 
Versorgungsspannung aus. Ich werde trotzdem mal danach schauen, wenn die 
direkt unter das Modul passen, ist das ja optimal.

Felix

von René B. (reneb)


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>Wenn man die Ausgangsspannung auf 3,6V einstellt, sollte er ja bei
>4,2V-3,8V direkt durchschalten. Beim Durchschalten nehme ich mal an, dass
>der Wirkungsgrad (Diode nicht berücksichtigt) so an die 100% beträgt oder?

Genau, allerdings muss der Step-Down nicht durchschalten. Er ist ja ein 
Hochsetzsteller, das heißt die Versorgung wird abzüglich Diode und 
Spulenwiderstand IMMER durchgelassen. Erst wenn die Spannung unter den 
Zielwert fällt, fängt der Regler an die Spule zu laden und dann über die 
Diode zu entladen.

von Felix N. (time2ride)


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René B. schrieb:
> Genau, allerdings muss der Step-Down nicht durchschalten. Er ist ja ein
> Hochsetzsteller, das heißt die Versorgung wird abzüglich Diode und
> Spulenwiderstand IMMER durchgelassen. Erst wenn die Spannung unter den
> Zielwert fällt, fängt der Regler an die Spule zu laden und dann über die
> Diode zu entladen.

Step-Up, nicht Step-Down. Der Rest passt ;)
Ich habe mir gerade das Datenblatt des LT1302 [1] durchgelesen. Da steht 
drin, dass er aus 2V-8V IMMER 5V macht. Das bedeutet ja, er taktet auch 
oberhalb von 5V, so dass nur 5V am Ausgang liegen. Ist das bei allen 
Step-Up Wandlern der Fall oder ein Feature des LT1302?

[1] http://www.ortodoxism.ro/datasheets/lineartechnology/lt1302.pdf

von Felix N. (time2ride)


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> Ich habe mir gerade das Datenblatt des LT1302 [1] durchgelesen. Da steht
> drin, dass er aus 2V-8V IMMER 5V macht.

Ich denke ich habe das Datenblatt falsch gelesen. Das ist nur der Fall, 
wenn er als SEPIC beschaltet ist. Anders wäre das ja auch nicht möglich, 
da der LT1302 nur einen Schaltausgang hat. Ich denke der Vorschlag von 
René mit einem Step-Up ist wohl am geeignetsten.

von René B. (reneb)


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Jaja, StepDown!=Hochsetzsteller, aber zum Glück wisst ihr ja alle was 
gemeint war.

Als kleinen üblen alten Bekannten gibts den MC34063. Du musst ihn ja 
nicht nehmen, aber für eine Übersicht ist der toll. Schau dass du einen 
mit integriertem FET bekommst, das spart Arbeit. Sonst geht für einen 
besseren Wirkungsgrad auch die Appnote mit externem FET.

Den LT1302 gibt es als LT1302 und eben als LT1302-5. Der eine hat als 
Referenz 1,25V am FB-Eingang und der andere fix 5,0V. Bei dem 1,25er 
kannst du also selbst über einen Spannungsteiler die Ausgangsspannung 
bestimmen. Wenn du z.B. 1k und 2k als Spannungsteiler am Ausgang nimmst 
und den Mittenabgriff auf FB zurückführst, bekommst du 
(1,25/1k)*(1k+2k)=3,75V.

von axelr. (offline) (Gast)


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Nochmal: Das geht direkt vom Akku auf's Modul. Noch einen max1811 davor 
und kannst sogar vom USB laden. Da geht nichts kaputt, glaube mir. Ich 
habe zwar noch einen P-Kanal Mosfet davor, um das Modul komplett 
abschalten zu können, aber die 12mOhm von dem FET lassen da sogut wie 
nichts abfallen. (24-25mV bei 2A)
Das Modul kann das ab!

Gruß
Axelr.

von Felix N. (time2ride)


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axelr. (offline) schrieb:
> Nochmal: Das geht direkt vom Akku auf's Modul. Noch einen max1811 davor
> und kannst sogar vom USB laden. Da geht nichts kaputt, glaube mir. Ich
> habe zwar noch einen P-Kanal Mosfet davor, um das Modul komplett
> abschalten zu können, aber die 12mOhm von dem FET lassen da sogut wie
> nichts abfallen. (24-25mV bei 2A)
> Das Modul kann das ab!

Bei mir wird wohl ein MC34671 davor kommen. Kannst du sagen, bis wie 
viel V das Modul bei dir noch läuft? Bzw. wie weit kannst du deinen Akku 
entladen, ohne Step-Up? Evtl. sind die Verluste die durch den Step-Up + 
Diode entstehen größer als der Nutzen, die Batterie länger entladen zu 
können.
Adererseits betreibst du das Modul außerhalb der Spezifikation...

von axelr. (Gast)


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Ja kann sein, das ich das Modul für ein-zwei Stunden ausserhalb der 
Spec. betreibe ;))

Die Spannung steht idR. für einige Minuten bei 4Volt, dann für eine 
halbe, bis eine Stundebei 3.8Volt, sinkt dann für sehr lange Zeit stetig 
und bleibt für lange Zeit stabil bei 3.6Volt.
Bis 3.4 läuft die Applikation, darunter bucht das Modul jedoch nicht 
mehr ein.

von Felix N. (time2ride)


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axelr. schrieb:
> Ja kann sein, das ich das Modul für ein-zwei Stunden ausserhalb der
> Spec. betreibe ;))
>
> Die Spannung steht idR. für einige Minuten bei 4Volt, dann für eine
> halbe, bis eine Stundebei 3.8Volt, sinkt dann für sehr lange Zeit stetig
> und bleibt für lange Zeit stabil bei 3.6Volt.
> Bis 3.4 läuft die Applikation, darunter bucht das Modul jedoch nicht
> mehr ein.

Danke!
Beim Laden ist Während der Konstante-Spannung-Ladephase die Spannung 
zusätzlich bei 4,2V. Oder ist das Modul bei dir während des Ladens aus?
Ich werde es mal mit dem Step-Up probieren. Dann ist Axel die Referenz 
für Modul direkt am Akku und ich für Step-Up. Bin gespannt wie sich das 
auf die Akkulaufzeit auswirken wird...
Was hast du denn für einen uC? Bei mir wird es ein STM32 werden.

von axelr. ( offline) (Gast)


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ich habe gar keinen externen uC. Das macht der/die/das Script IM Modul. 
Sonst hätte ich ja ein anderes nehmen können.

Also ok - ich habe noch einen kleinen AVR mit auf dem Bord. Der hat aber 
mit dem GSM Modul ansich nichts zu tun.

Nein, das Modul ist auch beim Laden an. Steht doch im Datenblatt, das 
erst bei 5.5V die obere Grenze erreicht ist. Ich sah und sehe hier keine 
Probleme. Was denkst Du, was die im Handy veranstalten? Meinst Du, die 
bauen da noch extra einen Step irgentwas ein? ;)

von René B. (reneb)


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>Meinst Du, die bauen da noch extra einen Step irgentwas ein? ;)
Ja meine ich, denn die Ladung der Akkus geschieht meist mit 5V. Würde 
man einen Linearregler nehmen, würde beim Laden 1W abwärme entstehen, 
was man in dem kleinen Gehäuse gar nicht abführen kann. Das geht immer 
per Schaltregler. Mach mal die alten Nokias auf, da siehst du die dicken 
Würfel mit rundem Auschnitt -> Das ist die Spule :-)

von Axel R. (Gast)


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Na gut. in einem alten NOKIA vielleicht. dann mach mal ein Wavecom 2586 
auf. Da wird das hübsch linear im Modul gemacht;) wie das beim SE 
GM/GR47 weiss ich jetzt garnicht (rotwerd) schonwieder solange her, das 
ganze??

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