Aufwärtswandler mit für sehr niedrige Eingangsspannung mit Eingangsspitzenstrombegrenzung

[Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish)]

Für eine Mikrocontrollerschaltung wird eine Versorgung von 2V/2mA 
benötigt.
Die einzige Energiequelle hat einen sehr hohen Innenwiderstand, ist 
empfindlich gegenüber Überlastung und liefert bei 1V weniger als 10mA. 
Hinzukommt, dass, beim Einschalten der Energiequelle, deren 
Ausgangsspannung mindestens 0,5s für eine Rampe von 0..1V braucht. Der 
Mikrocontroller soll möglichst schnell starten, sobald die 1V Grenze 
erreicht wird (<<0,5s).

Diese Besonderheiten der Quelle (hohe Impedanz, langsame Anlauframpe) 
erschwert die Konstruktion eines geeigneten Aufwärtswandlers, da sie von 
üblichen Energy Harvesting Konzepten abweichen (meist niedrige 
Quellimpedanz bei niedriger Spannung, Hilfsspannungsquelle für Start). 
Der Wunsch des schnellen Startes nach Erreichen der 1V Schwellenspannung 
verhindert den Einsatz von großen Pufferspeichern.

Bausteine wie der LTC3105 gehen in die richtige Richtung, es fehlt 
allerdings eine einstellbare Begrenzung des Eingangsstrom auf <10mA, 
wodurch die Energiequelle beim Start überlastet wird und damit die 
Schaltung nicht anläuft.

Daher suche ich Tipps für einen Aufwärtswandler, welcher folgende 
Eckdaten erfüllt:
- Immun gegenüber flach anlaufende Versorgungsspannung mit hoher 
Impedanz
- Einstellbare Eingangsspitzenstrombegrenzung auf < 10mA

Dankeschön,
 Marcus

[Gebhard Raich (Gast)]

Ein dicker Kondensator am Eingang könnte das Problem beheben, falls die 
Energiequelle ständig vorhanden ist. Du wirst schwer was besseres finden 
als den LTC3105 und ein Eigenkonstrukt ist mit den Randbedingungen fast 
unvorstellbar.

Grüsse Gebhard

[Michael K. (Gast)]

Such mal nach Energy Harvesting ICs.

[Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish)]

Michael hat per PM den TI BQ25570 "Ultra Low Power Harvester Power 
Management IC with Boost Charger, and Nanopower Buck Converter" 
vorgeschlagen.

Der Baustein ist richtig gut, wenn man eine Hilfsspannungsquelle hat. 
Wie auch bei anderen Bausteine benötigt die interne Logik leider 
mindestens 2V Hilfsspannung, um ab 330mV Eingangsspannung arbeiten zu 
können.

Richtig schick ist die MPPT, welche deutlich flexibler als beim LTC3105 
ist: hier kann man ein einstellen, wie stark die Eingangsspannung bei 
steigendem Spulenstrom einbrechen darf.

Ich suche allerdings einen Münchhausen-Wandler - einen der sich an den 
eigenen, dünnen Haaren aus dem Sumpf zieht.

[Michael K. (Gast)]

Marcus H. schrieb:
> Wie auch bei anderen Bausteine benötigt die interne Logik leider
> mindestens 2V Hilfsspannung, um ab 330mV Eingangsspannung arbeiten zu
> können.

Du bist Dir sicher ?
Ich verstehe das so, das ab 2V an Vstor aus 100mV sourcen gearbeitet 
werden kann.
Ist Vstor kleiner braucht der seinen Cold Start Circuit der ab 330mV Vin 
arbeitet und Vstor auf 1,8V auflädt damit ab da der normale Betrieb 
weitergeht.

When starting from VSTOR=VBAT < 100mV,
the cold start circuit needs at least VIN(CS), 330 mV typical, to charge 
VSTOR up to 1.8 V.

Edit:
Schau Dir '7.4.2 Cold-Start Operation' an.

[Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish)]

Yo, danke nochmal.

Damit ist die Kaltstartlogik des BQ25570 ähnlich dem ADP5090.
Der Mechanismus ist beim ADP5090 eine Ladungspumpe, beim BQ25570 ein 
hysterischer Aufwärtswandler (7.4.2).

Der kritische Punkt ist jeweils die Belastung der Energiequelle.

Schön, zwei Bausteine zu sehen, mit denen die Umsetzung eine Chance hat.

Wenn das Thema umgesetzt wird, wird man die Kennlinien der Energiequelle 
auswerten, ein bisserl rechnen und Versuchsaufbauten machen müssen.

Insgesamt ein interessantes Thema - bin gespannt ob noch weitere 
Vorschläge aus dem Forum kommen.

Grüße,
 Marcus