Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verbesserung einer Schaltung für Low Power Umschaltung


von Tom Builder (Gast)


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Hallo Zusammen,

such nach einer Lösung für eine Spannungsumschaltung einer RTC. Die RTC 
soll mit einem Kondensator gepuffert werden, damit die Zeit durch einen 
Wechsel der Batterie nicht so schnell verloren geht.

Die RTC wie auch der MCU wird mit VLOW (2.2 Volt) betrieben. Die RTC 
soll bei Ausfall über den Kondensator bis runter auf 0.9 Volt versorgt 
werden. Um eine möglichst lange Zeit zu erreichen, wird der Kondensator 
mit 3.3 Volt geladen und soll bei Ausfall der Stromversorgung die RTC 
versorgen.

Leider fällt die Spannung der 3.3 Volt Versorgung viel zu langsam ab, 
somit funktioniert die angehängte Schaltung nicht. Habe noch eine Lösung 
mit zwei weiteren N-FET welche auf die VLOW schaltet. Leider braucht 
diese Schaltung mindestens einen Pull Up Widerstand, welcher permanent 
500 nA zieht.

Hat jemand eine Idee, wie sich solch eine Schaltung sonst noch 
realisieren lässt?

Gruss Tom

von Lithian (Gast)


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Wie hoch ist die Stromaufnahme der RTC?
Wie lange soll die RTC gepuffert werden?

von Tom Builder (Gast)


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Die Stromaufnahme beträgt ca. 1 uA. Die RTC sollte ca 2 Minuten 
gepuffert werden.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
ich verstehe jetzt nicht, wozu diese Umschalterei mit FET benötigt wird?

Wenn irgend eine Spannung an der RTC anliegt, egal ob über D500 oder 
D501, dann läuft diese doch.
Wenn du eine Kondensatorspannung von mind. ca. 2V hast und mit ca. 1uA 
entlädst, dann reichen ca. 120uF als Puffer.
Als 6,3V Typ mit z.B. 220uF ist das sogar noch als MLCC in BF 1210 zu 
bekommen.
http://www.digikey.com/product-search/en/capacitors/ceramic/131083?k=220uf
Als Tantal kannst du in Form D auch noch 470uF einsezten.
http://de.farnell.com/vishay/293d477x96r3d2te3/tantalkond-470uf-6-3v-smd-form/dp/2353068
Falls du auf Sicherheit gehen willst, wäre auch ein kleiner Goldcap 0,1F 
oder 0,47F und 5,5V einsetzbar.
https://www.google.de/search?q=goldcap+0,1F&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=-43CU5q9Jabe4QSBmIGoCg&ved=0CAgQ_AUoAw&biw=1920&bih=1031
Dann kannst du die RTC mit Stundenlang mit puffern.
Gruß Öletronika

von Frank M. (frank_m35)


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Sag mal, wie lange willst du denn puffern?
Was für einen Kondensator verwendest du denn momentan, bzw. planst zu 
verwenden?
Welche RTC verwendest du, bzw. was ist deren Stromaufnahme?

Denn falls das alles nicht wirklich extreme Werte sind, dann lad den 
Kondesator halt nur auf die 2.2V und mach alles mit Dioden, bevor du dir 
da eine unnötige Fehlerquelle einbaust.

edit: Bei deiner Schaltung, hast du mal anstatt dem Mosfet einen 
Bipolartransistor probiert, der vermutlich schneller ohne Pull-Down 
abschaltet als ein Mosfet.
Ebenso kannst du doch auch noch einen größeren Kondesator parallel zu 
C503 setzen, wodurch die Überbrückungszeit vergrößert wird. 
Zurückfließen geht ja nicht, hast ja eine Diode eingebaut.

edit2: oder setze mal an das Gate des Mosfets noch einen Hochohmigen 
Pull-Down (470k bspw.). Vielleicht schaltet er dann auch flotter als 
wenn das Gate so offen rum liegt und sich nicht entladen kann. Bei 470k 
+ 100k sind das 6nA an zusätzlichem Strom.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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> Die RTC wie auch der MCU wird mit VLOW (2.2 Volt) betrieben

Warum nicht

3.3V --|>|--+-- Vlow
     1N4148 |
          100nF
            |
           GND
?

Wenn uC und RTC normalerweise mit 2.2V auskommen, dann werden sie sicher 
auch mit 3.3V funktionieren. Wenn die 3.3V so langsam absinken, daß Vlow 
vorher weg ist, dann hängt man sich doch besser an 3.3V. Zumal der höher 
aufgeladeen C auch länger hält.

von Tom Builder (Gast)


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Vielen Dank für die Zahlreichen Antworten

@Öletronika
Ich verwende im Moment einen 100 uF Keramischen im 1210 Gehäuse. Möchte 
lieber einen im kleineren Gehäuse verwenden wenn es geht. Ein Tantal 
kann nicht eingesetzt werden, da dieser mehr Strom frisst als die 
gesamte Schaltung braucht.

@Frank M
Das Problem ist nicht die Geschwindigkeit des FETs sondern, dass bei 
Stromausfall kein Verbraucher mehr 3.3 Volt verwendet. Die 3.3 Volt 
bleibt somit relativ lange erhalten, daher möchte ich die Energie für 
die RTC nutzen.
Mit einem zusätzlichem Pull-Down würde die Spannung natürlich schneller 
abfallen, aber ich kann keine 6 uA dafür verbraten.

@MaWin
Der Verlust der Schaltung wird dadurch aber höher. Bei der jetzigen 
Schaltung wird die Spannung einer Litium Batterie (3V) mittels Step-Down 
auf 2.2 Volt geregelt. Somit lässt sich die Batterielaufzeit auf bis zu 
15% verlängern.

Wenn es keine Lösung gibt das Gate über VLOW zu schalten, werde ich 
vermutlich den 100 uF über VLOW laden müssen.

von MaWin (Gast)


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Tom Builder schrieb:
> Der Verlust der Schaltung wird dadurch aber höher. Bei der jetzigen
> Schaltung wird die Spannung einer Litium Batterie (3V) mittels Step-Down
> auf 2.2 Volt geregelt. Somit lässt sich die Batterielaufzeit auf bis zu
> 15% verlängern.

Unwahrscheinlich. Die vorweggeschaltete Diode verringert ebenfalls die 
Spannung am Chip, von 3V auf 2.3V (statt 2.2) und wenn der Chip die 
niedrigere Spannung mit geringerer Stromaufname quittiert, dann hat er 
auch so eine um 25% niedrigere Stromaufnahme - besser als mit step down 
der ja selbst Leistung kostet.

von Tom Builder (Gast)


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Schaue dir das Datenblatt vom TPS62740 an. Der ist viel effizienter als 
ein Linearregler.

von U. M. (oeletronika)


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> Tom Builder schrieb:
> Ein Tantal
> kann nicht eingesetzt werden, da dieser mehr Strom frisst als die
> gesamte Schaltung braucht.
Hallo,
wie kommst du auf solche These?
Gruß Öletronika

von Tom Builder (Gast)


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Laut Datenblatt beträgt die MAX DC LEAKAGE 28.2 uA

von U. M. (oeletronika)


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> Tom Builder schrieb:
> Laut Datenblatt beträgt die MAX DC LEAKAGE 28.2 uA
Hallo,
ist so ein typische Thema, wo man natürlich im Prinzip solche Werte nach 
Datenblatt annehmen muss, aber nur wenn man alle Parameter auf WostCase 
setzt.
Also max. Temp. (125°C !), max. Spannung und dazu keine Formatierung des 
BE.
Die Hersteller geben sich da auch in noch eine gute Reserve, um kein 
Risiko einzugehen.

Meiner Erfahrung nach ist der Leckstrom bei normalen 
Umgebungsbedingungen
(z.B. bis ca. 70°C)° und Nichtausnutzung des Spannungsbereiches eher ein 
Hunderstel davon und noch viel weniger weniger, jedenfalls sehr weit 
unter 1uA.
Wenn du z.B. einen 10V- oder 16V-Typ nur mit 3V belastest, dann wird der 
Leckstrom bei üblichen Einsatztemp. unter 70°C kaum messbar sein.
Gruß Öletronika

von Tom Builder (Gast)


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Das kann schon sein, möchte aber kein Risiko eingehen.

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