Akku oder Goldcap? Schaltung effizienter machen?

Dumbledore Gast #3938723
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Guten Abend,
Eine kleine Schaltung soll mit Strom versorgt werden.
Ich bin nun am überlegen ob ich einen kleinen Akku, oder einen bzw.
zwei dicke Goldcaps benutzen soll. Da diese nicht ganz so groß sein 
sollen wollte ich es auf maximal 5,5V und 3F beschränken. Die Schaltung 
selbst sollte zwischen 2,7V und 5,5V bekommen. Alternativ wollte ich 
einen Akku mit etwa 100mAh verwenden
Der Speicher soll dann mit einer Solarzelle geladen werden. Allerdings 
mit <50mA.

Die Schaltung hat bei 5,5V einen Verbrauch von 1,4mA. Bei 4V nur noch 
etwa 180µA. Und bei 3,5V sind es dann 60µA. Sinkt die Spannung weiter 
geht es bis auf etwa 45µA runter. Kann ich hier etwas optimieren? Dazu 
habe ich mal Messungen gemacht und einen Graphen gezeichnet. Zwischen 
1,4mA und 45µA liegen ja Welten. Es ist ein AT2313 der versorgt wird.

Um den Akku mit dem Kondensator zu vergleichen habe ich mal die 
Ladungsmenge ausgerechnet.
Bitte korrigiert mich wenn ich hier falsch liege. Beim Kondensator bin 
ich mir nämlich nicht ganz sicher was am ende das Umrechnen von J in C 
angeht schäm.

Der Akku: 100mAh = 0,1Ah = 360As = 360C

Der Kondensator: 1/2*3F*(5,5V-2,7V)^2 = 11,76J = 11,76 A*s*V = 
11,76C*(5,5V-2,7V) = 32,928C (der Spannungsbereich den ich benutzen 
möchte habe ich berücksichtigt, deshalb 5,5V-2,7V)

Also hat der Akku eine etwa mehr als 10mal so hohe Kapazität richtig?
Ein Akku würde länger halten, jedoch bietet sich ein Kondensator auch 
an, da dieser wesentlich "Pflegeleichter" ist.
Was wäre nun sinvoller?

Nun nochmal zu meinem zweiten Problem. Die Schaltung ist bei 5,5V 
wesentlich ineffizienter als bei niedrigeren Spannungen. Wieso nimmt der 
AVR bei höherer Spannung so viel mehr Strom auf? Kann ich etwas machen, 
dass ich konstant nur 100µA verbrauch habe? Unter diesem Aspekt hätte 
ein Akku wider den Vorteil, dass dieser eine so hohe Kapazität in einem 
Bereich von 4V bis 2,5V (Li-Ion) aufweisen würde. Wobei hingegen beim 
Kondensator ein großer Teil der Kapazität ungenutzt bleibt.
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Peter II Gast #3938728
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Dumbledore schrieb:
> Nun nochmal zu meinem zweiten Problem. Die Schaltung ist bei 5,5V
> wesentlich ineffizienter als bei niedrigeren Spannungen. Wieso nimmt der
> AVR bei höherer Spannung so viel mehr Strom auf?

weil die Leckströme spannungsabhängig sind.

mit einen kleinen LDO kannst du doch die Spannung auf 2,7V (oder das 
Minimum abhängig vom Takt) runterregeln. Ein Schaltregler bei den 
kleinen Strömen ist vermutlich auch nicht sparsamer.
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MaWin Gast #3938762
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Dumbledore schrieb:
> Was wäre nun sinvoller?

Nimmst du 3 NiMH Akkuzellen in Reihe, bist du immer im Bereich 
geringster Stromaufnahme, und ab 1000mAh sind die Zellen bis 50mA 
dauerladefest, zumindest 2 Jahre, ganz ohne Ladeschaltung. NiCd hält 
deutlich länger.

Leider halten kleinere Akkus bei dem Ladestrom, selbst wenn er nur einen 
halben Tag fliesst, deutlich weniger lang
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Dumbledore Gast #3938781
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Drei NiMH Zellen wären dann schon wider recht groß.
Kann ich diese auch problemlos in reihe laden?
So viel ich weiß werden Zellen die in Reihe geschaltet sind meist über 
Balancer parallel geladen.

Mit LDOs habe ich mich bislang noch nicht wirklich beschäftigt. In einem 
Datenblatt habe ich jetzt die Angabe "Ruhestrom: 100µA" gefunden.
Ebenso einen "Steuer Eingangsstrom: 10µA). Bedeutet das nun, dass der 
Stromverbrauch vom LDO selbst 110µA beträgt?
Wie groß wäre denn der Leistungsgrad von so einem Teil?
Ich hatte mir jetzt den "LP 2950 ACZ3,3" angeguckt.
Wäre dieser geeignet?
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MiWi Gast #3938810
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Dumbledore schrieb:

> Die Schaltung hat bei 5,5V einen Verbrauch von 1,4mA. Bei 4V nur noch
> etwa 180µA. Und bei 3,5V sind es dann 60µA. Sinkt die Spannung weiter
> geht es bis auf etwa 45µA runter. Kann ich hier etwas optimieren?

Anhand Deiner bisherigen Frage nehme ich stark an, daß Du sicher was 
optimieren kannst.

> Dazu
> habe ich mal Messungen gemacht und einen Graphen gezeichnet. Zwischen
> 1,4mA und 45µA liegen ja Welten. Es ist ein AT2313 der versorgt wird.

Was wäre wenn Du einen uC nimmst der besser für solche LowPoweraufgaben 
geeignet ist? Irgendwelche MSP430 oder so?

Grüße

MiWi
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Dumbledore Gast #3938831
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MiWi schrieb:
> Dumbledore schrieb:
> Was wäre wenn Du einen uC nimmst der besser für solche LowPoweraufgaben
> geeignet ist? Irgendwelche MSP430 oder so?

Nunja, wenn ich unter einem Strom von etwa 100µA bleibe würde mir das 
Reichen. Ich möchte die Schaltung darauf auslegen, dass diese maximal 2 
Tage läuft ohne von der Solarzelle Gebrauch machen zu müssen.

Peter II schrieb:
> Dumbledore schrieb:
>> Ich hatte mir jetzt den "LP 2950 ACZ3,3" angeguckt.
>> Wäre dieser geeignet?
>
> nein, dort ist wie du schon bemerkt hast der Ruhestrom viel zu groß.
>
> Die suche ist leider sehr nervig, muss man viele Datenblätter lesen.
>
> spontan hätte diesen zu bieten
>
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps70915.pdf

Uff, dass ist ja krass wie gering bei dem die Ströme sind.
Das es so etwas überhaupt gibt. Dann werde ich mich mal auf die Suche 
machen. Damit dürfte mein Problem gelöst sein da ich mit einer Regelung 
auf 3,3V locker unter 100µA kommen sollte.

Danke für die Ratschläge :).
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