Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Aus 4 x Mignon - 5V 100mA und 24V 180mA


von Andre S. (andre-s)


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Hallo,

ich möchte ein kleines Handgerät bauen - im Batteriefach ist Platz für 4 
Mignon AA a 1.5V.

Meine Schaltung benötigt 5V und max. 100 mA.

Zusätzlich benötige ich zeitweise (max. 10 Sek. lang) - per µC schaltbar 
- 24V mit max. 180mA.

Welche Schaltregler würde ihr mir empfehlen? Kann auch ruhig SMD sein, 
muss sich allerdings noch von Hand löten lassen.

Die Anzahl der externen Bauteile für die Schaltregler sollte auch 
möglichst gering sein.

Ich habe schon jede menge gegoogelt und war auch auf den Web-Seiten von 
LT usw... allerdings wird man ja von der Menge der Infos erschlagen.


André

von Thomas G. (mrmp3)


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Hey Andre,

bei den IC-Herstellern gibt es die Möglichkeit Filter zu setzen, damit 
nur die IC´s angezeigt werden, die auch nur deinen Ansprüchen 
entsprechen.

Für DC/DC Wandler sind Linear und Texas evtl. noch Maxim die richtigen 
Anlaufpunkte für dich. Die haben auch IC´s, die 2 Spannungen generieren 
können.

Spontan würde mir für die 24V der LT1615 einfallen und die 5V mit dem 
TPS61016.

Grüße Thomas

von troll (Gast)


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Thomas G. schrieb:
> bei den IC-Herstellern gibt es die Möglichkeit Filter zu setzen,
Allerdings sollte man prüfen ob der ausgesuchte IC auch irgendwo 
erhältlich ist bevor man sich auf die Dimensionierung, routen usw. 
schmeißt.

von Wilhelm F. (Gast)


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24V 180mA bedeutet mehr als 1A aus den Mignon-Zellen. Man bekommt sie 
damit noch nicht mal halb leer, bis sie unbrauchbar sind, wenn die 
Schaltung noch halbwegs stabil arbeiten soll.

von Wolfgang (Gast)


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Andre S. schrieb:
> ich möchte ein kleines Handgerät bauen - im Batteriefach ist Platz für 4
> Mignon AA a 1.5V.
> Meine Schaltung benötigt 5V und max. 100 mA.

Wenn deine Batterien voll sind, hast du deutlich über 5V, wenn sie leer 
sind, unter. Das ist nicht wirklich günstig, weil du dann für die 5V 
einen Wandler brauchst, der sowohl hoch als auch runter wandeln kann. 
Aber die gibt es natürlich als Buck-Boost Konverter

Hast du es mal bei TI probiert? Da kannst du deine Auswahl eingrenzen.
http://www.ti.com/lsds/ti/power-management/buck-boost-converter-products.page?paramCriteria=no
Da käme wohl nur der tps63061 in Frage

Für die 24V ein Step-Up-Boost
http://www.ti.com/lsds/ti/power-management/step-up-boost-converter-products.page
z.B. ein lmr64010

von Harald W. (wilhelms)


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Andre S. schrieb:

> Meine Schaltung benötigt 5V und max. 100 mA.

Dann solltest Du Mignon-Akkus nehmen. mit den sich dann ergebenden
4,8V sollte Deine Schaltung auch zurechtkommen
>
> Zusätzlich benötige ich zeitweise (max. 10 Sek. lang) - per µC schaltbar
> - 24V mit max. 180mA.

Dafür sollte sich jeder Stepup-Standardwandler eignen. Z.B. dieser:
http://www.ebay.de/itm/Adjustable-Step-Up-Power-Boost-Supply-Module-Modul-Neu-/280710310405

Die Akkus brauchst Du u.a. weil Dir Primärzellen vermutlich nicht
den hohen Strom von >1A für den Wandler liefern können.
Gruss
Harald

von Thomas G. (mrmp3)


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Das mit 4 Mignon Batterien, hab ich total überlesen :(

Dann ist mein Post nicht wirklich hilfreich, Sry.

von MaWin (Gast)


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> Dann solltest Du Mignon-Akkus nehmen. mit den sich dann ergebenden
> 4,8V sollte Deine Schaltung auch zurechtkommen

Ob sie aber auch noch mit den 3.6V zurechtkommt
wenn die Akkus leerer werden ?

Ach, ich vergass, bei dir werden Akkus nie leer.

Immerhin kann man 4 Akkuzellen per step up Wandler hochtransformieren.

von Jens G. (jensig)


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Wenn die 5V nicht unbedingt konstant sein müssen (übliche µC sind da ja 
inzwischen recht unspruchslos, und den Rest der Schaltung könnte man 
daraufhin auch auslegen), dann kann man die rund 5V direkt von den 
Batterien nehmen, und nur die 24V via Schaltregler hochjubeln.

von Harald W. (wilhelms)


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MaWin schrieb:

>> Dann solltest Du Mignon-Akkus nehmen. mit den sich dann ergebenden
>> 4,8V sollte Deine Schaltung auch zurechtkommen
>
> Ob sie aber auch noch mit den 3.6V zurechtkommt
> wenn die Akkus leerer werden ?

Unter 1V je Zelle würde ich Ni-Akkus sowieso nicht entleeren. Wenn
man 1,1V als Grenze setzt, würde die 5V-Schaltung vielleicht auch
noch funktionieren und man verliert nicht allzuviel Kapazität. Damit
der Spannungseinbruch durch die 1A-Belastung nicht allzugross wird,
könnte man diesen vielleicht noch mit Vorwiderstand und "Supercap"
abpuffern.
Gruss
Harald

von Andre S. (andre-s)


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Für die 5V werde ich wohl den LT1613 nehmen, da gibt es im Datenblatt 
auch ein Beispiel für 4-Cell to 5V SEPIC DC/DC Converter.

Für die 24V den TPS55340 - jetzt bin ich mir nicht sicher ob die 
Mignon's das mitmachen... Ich brauche die 24V nicht dauernd, sondern nur 
kurzzeitig - maximal 10 Sek. lang... im Normalfall nur ca. 120 mA - 
können aber auch 180mA werden.

Schaffen die Mignon's es 1A kurzeitig zu liefern ??

André

von (prx) A. K. (prx)


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Andre S. schrieb:
> Schaffen die Mignon's es 1A kurzeitig zu liefern ??

In frischem Zustand schon. Nur nicht bei 1,5V, bissel was geht drauf.

von oszi40 (Gast)


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> Im frischem Zustand schon.

Eine frische Alkali-Mignon hat ca. 2500 mAh. Da wird die Freude nur kurz 
sein wenn 100mA fließen und dann noch die zusätzliche Belastung vom 
Schaltregler...

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Harald Wilhelms schrieb:
> Unter 1V je Zelle würde ich Ni-Akkus sowieso nicht entleeren.

0,9 V pro Zelle ist die übliche Entladeschlussspannung sowohl für
NiMH als auch Alkali-Mangan.

Ich würde mir an der Stelle des TE allerdings überlegen, ob man nicht
auch alles aus einer Lipo-Zelle betreiben kann.  Dann hat man
zumindest erstmal permanent weniger als 5 V, sodass man für die 5 V
nur einen Aufwärtswandler braucht, keine Mischtopologie (Buck-Boost).
Das Gerät braucht ja offenbar relativ viel Energie, sodass Akkus
ohnehin sinnvoll sein dürften.

Einziges Argument, was in so einem Falle für die klassischen LR6
noch spräche ist, dass man sie halt, wenn sie leer sind, in jedem
Supermarkt nachkaufen kann, wenn das Gerät mobil betrieben werden muss.

von Andre S. (andre-s)


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Meine Überlegung für die 4 Mignon's war das ich ein Gehäuse mit 
Display-Ausschnitt und Batteriefach benötige und da ist die Auswahl 
nicht so groß.

Den Display-Ausschnitt jedesmal von Hand auszusägen/feilen macht keinen 
Spaß...

Viel Strom braucht mein Handgerät normalerweise nicht. Es dient dazu 
CAN-Bus Teilnehmer zu überprüfen bzw. zu programmieren. Wenn der CAN-Bus 
Teilnehmer mal nicht an einer externen Vers.Spannung hängt dann brauche 
ich kurzzeitig während des Auslesens bzw. zum programmieren die 24V.

Da ich die  24V ja nur sporadisch brauche, dachte ich die 4 Mignons 
reichen...

Andre

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Andre S. schrieb:
> Meine Überlegung für die 4 Mignon's war das ich ein Gehäuse mit
> Display-Ausschnitt und Batteriefach benötige

Beim Lipo nicht, den kannst du auch fest einkleben, wenn du einen
kleinen Laderegler mit ins Gerät baust.

von Gerd E. (robberknight)


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Jörg Wunsch schrieb:
> Beim Lipo nicht, den kannst du auch fest einkleben,

Das wäre dann aber genauso mieses Produktdesign wie Apple. Ein fest 
eingeklebter Akku den man nicht so ohne weiteres selbst wechseln kann, 
bedeutet daß Du das Gerät je nach Gebrauchsintensität nach ca. 2-4 
Jahren wegwerfen kannst.

Nimm nen Lipo, sieh aber im Inneren des Gehäuses ne Halterung vor in die 
du den Akku einklipsen kannst, mit Kabelbinder festmachen oder 
ähnliches. Dann natürlich nen Standardstecker auf den Akku. Alternativ 
die Akkus von einem verbreiteten Smartphone-Modell verwenden, da gibt es 
in ein paar Jahren auch noch Ersatzteile.

So kann der Benutzer das Gehäuse aufschrauben und den Akku tauschen wenn 
es nach ein paar Jahren nötig ist.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Gerd E. schrieb:
> Jörg Wunsch schrieb:
>> Beim Lipo nicht, den kannst du auch fest einkleben,
>
> Das wäre dann aber genauso mieses Produktdesign wie Apple.

Kommt drauf an.  Sagt ja niemand, dass es eine völlig unlösbare
Klebeverbindung sein muss.  Man könnte beispielsweise stabiles
doppelseitiges Klebeband benutzen oder ein paar Tropfen
Heißkleber.

Sowas wie ein Kabelbinder ist sicher auch eine vergleichbare Lösung:
recht dauerhaft in der Festigkeit, „zur Not“ (unter Zerstörung halt)
aber wieder lösbar.

> Ein fest
> eingeklebter Akku den man nicht so ohne weiteres selbst wechseln kann,
> bedeutet daß Du das Gerät je nach Gebrauchsintensität nach ca. 2-4
> Jahren wegwerfen kannst.

Nicht jeder Akku ist so extrem belastet wie der in einem Smartphone.

Ich habe eine recycelte 18650-LiIon-Zelle vor mittlerweile 5 Jahren
in ein LC-Meter eingebaut.  Einmal hat sie sich leider tief entladen
(die Abschaltung hatte nicht funktioniert, weil der angezeigte Wert
nicht 0 war), ansonsten hält die jetzige Akkuladung schon wieder
ewig, und das Batteriesymbol steht gerade mal bei 50 %.

So viel zu „2 bis 4 Jahre Lebensdauer“.  Vermutlich ist die Zelle
mittlerweile schon 10 Jahre alt.  Bei einer derartigen Belastung
kann man sie ruhigen Gewissens einkleben, der Aufwand für eine
dauerhafte und stabile mechanische Lösung, aus der man sie wieder
entnehmen kann, ist unverhältnismäßig hoch im Vergleich zu dem
Aufwand, den man für das Lösen der Klebeverbindung braucht, wenn
man die Zelle wirklich mal tauschen muss.

von Michael B. (laberkopp)


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> Unter 1V je Zelle würde ich Ni-Akkus sowieso nicht entleeren.

Der Hersteller definiert die Kapazität aber bei einer Entladung bis 
0.9V.

Natürlich kannst du eine Schaltung bauen, die die Akkukapazität nur halb 
nutzt weil sie sich bei 1.1V aufhört, aber eigentlich gilt so was dann 
als Chinaramsch (und Chinesen würden es besser machen, es sind die 
unsäglich denkfaulen Deutschen von denen so ein Murks kommt).

von LiPo (Gast)


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Doppelseitiges Klebeband, und zwar das recht dicke aus Schaumstoff oder 
Gel, ist hervorragend zur Montage von LiPo-Akkus geeignet. Wenn man 
lange genug am Akku zieht, bekommt man ihn auch wieder von der 
Gehäusewand gelöst.

Solche Konstruktionen sind wesentlich einfacher und zuverlässiger als 
diese unsäglichen Batteriefächer.

von oszi40 (Gast)


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LiPo schrieb:
> Solche Konstruktionen sind wesentlich einfacher und zuverlässiger als
> diese unsäglichen Batteriefächer.

@LiPo Nicht jeder Akku hat Lötösen. Ein Foto Deiner Kontaktierung wäre 
interessant.

von Harald W. (wilhelms)


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Michael Bertrandt schrieb:

> Der Hersteller definiert die Kapazität aber bei einer Entladung bis
> 0.9V.
>
> Natürlich kannst du eine Schaltung bauen, die die Akkukapazität nur halb
> nutzt weil sie sich bei 1.1V aufhört, aber eigentlich gilt so was dann
> als Chinaramsch (und Chinesen würden es besser machen, es sind die
> unsäglich denkfaulen Deutschen von denen so ein Murks kommt).

Unter 1V entladen bringt höchstens noch 10% zusätzliche Kapazität. Bei
einer Festlegung auf 1,1V untere Spannung rechne ich mit mindestens 70%
Kapazität. Die Spannungsabhängigkeit der Kapazität von Ni-Zellen ist da
deutlich geringer als bei Li-Zellen. Das Problem bei Andre sehe ich eher
in dem Zusammenbruch der Spannung durch die hohe Belastung durch den 24V
Wandler. So oder so muss Andre da einige Versuche machen. Wenn Geld 
keine
Rolle spielt, kann man natürlich noch zusätzlich einen Wandler von 4,8V
auf 5V einbauen. Bei den meisten Schaltungen macht aber eine Schwankung
von einigen Zehntel Volt nur wenig aus.
Als Chinaramsch (auch aus D gibts da ähnliche Geräte) würde ich es
bezeichnen, wenn Geräte nur mit Primärzellen laufen und bereits bei
1,2V pro Zelle abschalten. Dann wirft man wirklich halbvolle Zellen weg.
Gruss
Harald

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Harald Wilhelms schrieb:

> Unter 1V entladen bringt höchstens noch 10% zusätzliche Kapazität. Bei
> einer Festlegung auf 1,1V untere Spannung rechne ich mit mindestens 70%
> Kapazität.

Ja, scheint zu passen, selbst für etwas höhere Entladeströme:

http://www.eneloop.info/fileadmin/EDITORS/ENELOOP/DATA_SHEETS/HR-3UTGA_data_sheet.pdf

Trotzdem würde das Design nicht ohne Not so auslegen, dass man einen
Buck-Boost-Wandler braucht.  Wenn die Lipo-Idee nicht sinnvoll ist
aus irgendeinem Grund, und die Gesamtenergie noch ausreichend, dann
kann man auch mit 3 x LR6 bzw. entsprechenden NiMH-Akkus arbeiten.
Diese haben dann selbst frisch aus der Packung noch (etwas) weniger
als 5 V, sodass man mit einem reinen Aufwärtswandler auskommt.

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