Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LI IO Akku 3,7V für 3,3V System


von Akku Tester (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

ich habe einen Li Io Akku (3,7V Nennspannung) und möchte möglichst ein 
3,3V (Imax 50mA) System effizient damit versorgen. Auf Grund der 
niedrigen Spannungsdifferenz macht ein Schaltregler hier vermutlich 
wenig Sinn.

Benutzt man dafür einen linearen Spgs.regler?
Hier rumfliegen habe ich einen TC1226.

Was benutzt man für energiekritische System am besten? Gibt es 
Ratschläge für ICs die sich bewährt haben? Da es sich um Einzelstücke 
handelt, wäre der Preis erstmal zweitrangig.

Danke

: Verschoben durch Moderator
von Dirk K. (dekoepi)


Lesenswert?

Ich versorge eine ATmega-basierte 7-Segment-LED-Uhr via LiIon (4,2-3,0V) 
mit 3,3V. Am effizientesten ist dafür nach meinen Tests ein RT9166 
(LDO). Die Last beträgt aber lediglich 2mA. Dürfte für 50mA jedoch immer 
noch hinkommen - obwohl, ab da irgendwo (10mA+) werden Schaltregler auch 
effizienter.
Beitrag "Verschiedene LDOs und Step-Ups Vergleich"

: Bearbeitet durch User
von Juergen P. (optronik)


Lesenswert?

Bei Jubelelektronik ist es auch üblich die Bauteile über den im 
Datenblatt genannten Grenzen zu betreiben. Dazu macht man üblicherweise 
eine Risikobetrachtung und Messungen (z.B. erhöht sich die Stromaufnahme 
signifikant wenn über die Spannungsgrenze gegangen wird).

So weiss ich von einem MPS430 Projekt welches offenbar in 1000er 
Stückzahlen in Serie ist welches den Prozessor mit 5V statt mit 3.6V 
versorgt.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Akku Tester schrieb:
> Benutzt man dafür einen linearen Spgs.regler?

Einen, der auch dann möglichst wenig Spannungsabfall verursacht,
wenn er nicht mehr regelt, weil die Eingangsspannung zu gering ist.
Den LiPo kannst du ja durchaus bis 3 V herunter entladen, und die
üblichen 3,3-V-ICs funktionieren in der Regel auch noch mit 2,7 V.  Der
Spannungsregler wird also im Wesentlichen als Spannungsbegrenzer
benötigt bei voll geladener Zelle (U > 4 V).

Leider schweigen sich über diese Betriebsart die Datenblätter aus,
d. h. du kannst dich nicht drauf verlassen.  Insgesamt kannst du
davon ausgehen, dass Lowdrop-Regler, die auch in den Nenndaten nur
wenig Spannungsabfall ausweisen (100 mV und besser) dafür besser
geeignet sind als solche, die zwar “Low Dropout” ins Datenblatt
schreiben, aber bei genauerem Hinsehen dieses Attribut nur verdienen,
wenn man sie mit einem 30 Jahre alten 7805 oder LM317 vergleicht.

: Bearbeitet durch Moderator
von Antimedial (Gast)


Lesenswert?

Achte auch auf den Ruhestrom. Bei Standard-Reglern kann der schon mal im 
mA-Bereich liegen. Es gibt aber auch welche mit ein paar µA.

Ein einstellbarer Regler ist auch eher ungünstig, weil der 
Spannungsteiler auch Strom braucht.

von Lurchi (Gast)


Lesenswert?

Ein LDO dürfte passen. Ehe man da viel Aufwand beim Regler treibt, 
sollte man eher sehen ab man die 3,3 V und 50 mA noch etwas reduzieren 
kann. Bei weniger als etwa 3 V lohnt sich dann ggf. auch ein 
Schaltregler.

von Timmo H. (masterfx)


Lesenswert?

Ich habe einige Projekte die mit Lipos/Liion und LDO arbeiten. Bei < 
3.3V setzt eh schon fast die Tiefententladung ein, von daher sollte man 
da so langsam eh abschalten. Die meiste Kapazität hat man eh zwischen 
4.2V und 3.3V.
Ich verwende gerne den MCP1703, der hat nur 2µA Ruhestrom, was sich 
hervorragend für den Batteriebetrieb und Sleep-Modes von µCs eignet.

: Bearbeitet durch User
von Akku Tester (Gast)


Lesenswert?

Vielen Dank schon einmal für die vielen Antworten:

Also den Akku den ich in Betracht ziehe hat nach Datenblatt eine 
Nennspannung von 3,7V. Eine Max Charge Voltage von 4,2V und eine 
Discharge Cut off Voltage von 3V.

Ich würde damit gerne einen Extreme Low Power PIC18 (1,8V to 3,6V, Sleep 
mode: 20nA, Watchdog Timer: 300nA, Timer1 Oscillator 800nA). Leider 
finde ich im Datenblatt nichts zu der maximalen Stromaufnahme des 
PICs???
Ich gehe einfach mal davon aus, dass dieser vernachlässigbar sein wird.

Weiterhin möchte ich damit ein Bluetoothmodule von Microchip betreiben 
(RN4020: 1,8V - 3,6V -> typical 3,3V; Working Current 12mA; Imax = 19mA; 
http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?product=RN4020)

Vielleicht könnten 50mA sogar überdimensioniert sein. Auf dem Starterkit 
ist ein TC1262-3.3V vewendet:
- Max Output current 500mA
- Dropout Voltage: 20mV  (IL = 100uA)
                   60mV  (IL = 100mA)
                   200mV (IL = 300mA)
                   350mV (IL = 500mA)
- Input Voltage: 2,7V - 6V
- Supply Current: 80 uA

Natürlich sollte der Akkueine möglichst lange Lebensdauer aufweisen ohne 
erneut geladen werden zu müßen

von WehOhWeh (Gast)


Lesenswert?

Tipp:
Nimm 2V5 oder 2V7 als Systemspannung, mit einem guten LDO. Ich nehm 
gerne 2V7 mit einem guten LDO wie dem hier:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps782.pdf

Damit kommt man bei 2V7 problemlos bis 3,0V Akkuspannung herunter, bei 
sehr gutem Standbyverbrauch.

Vorteil: Man kann den Akku besser ausreizen. Man bekommt fast alles auch 
für 2V7, inklusive Analogtechnik.
Noch dazu brauchen alle getaktete Sachen damit weniger Strom.

Alternativ:
Den Akku ungepuffert verwenden. Leider ist bei vielen Bautielen bei 3V6 
schluss.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Akku Tester schrieb:
> Natürlich sollte der Akkueine möglichst lange Lebensdauer aufweisen ohne
> erneut geladen werden zu müßen

Die Frage ist hier vor allem: hast du einen externen Ausschalter?

Wenn ja, dann ist dein genannter Regler vermutlich OK.

Wenn nein, dann brauchst du einen Regler, den man in den Standby
schicken kann, sowie irgendein Powermanagement-Konzept, wie man sich
an den Haaren aus dem Sumpf zieht und das Ganze eingeschaltet
bekommt.  Am einfachsten wäre es dann allerdings, einen 5-V-fähigen
Controller zu benutzen, den man direkt an den LiPo klemmen kann, und
diesen dann den 3,3-V-Regler schalten zu lassen (für den BT-Modul).

von WehOhWeh (Gast)


Lesenswert?

Jörg Wunsch schrieb:
> Wenn nein, dann brauchst du einen Regler, den man in den Standby
> schicken kann, sowie irgendein Powermanagement-Konzept, wie man sich
> an den Haaren aus dem Sumpf zieht und das Ganze eingeschaltet
> bekommt.  Am einfachsten wäre es dann allerdings, einen 5-V-fähigen
> Controller zu benutzen, den man direkt an den LiPo klemmen kann, und
> diesen dann den 3,3-V-Regler schalten zu lassen (für den BT-Modul).

Der von mir genannte Regler hat nur 500nA Standby. In dem Fall hat man 
keinen Zusatzaufwand, nur der µC muss erfolgreich in den Deep-Sleep 
versetzt werden. Dann kommt man auf <2µA Standby.
Das packt jeder Akku - weil das nur 18mAh / Jahr sind.

Die Peripherie muss man selbstverständlich abschalten. Aber das geht 
über PMOS recht einfach.

von usuru (Gast)


Lesenswert?

Nimm doch einen PIC18F... der bis 5.5 Volt geht, den kannst Du dann 
direkt am Akku betreiben. Einer meiner Lieblingstypen ist z.B. der 
18F14K22, den gibt es mit USB auch als 18F14K50, schau dir mal das 
Datenblatt an.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

WehOhWeh schrieb:
> Der von mir genannte Regler hat nur 500nA Standby. In dem Fall hat man
> keinen Zusatzaufwand, nur der µC muss erfolgreich in den Deep-Sleep
> versetzt werden.

Ja, das sollte auch gehen.

von Akku Tester (Gast)


Lesenswert?

Hmm,
ich glaube mir fehlt noch das Grundverständnis.
Ich bin von dem Starterkit mit Mikrocontroller und Bluetooth Modul 
ausgegangen. Das Starterkit wird über ein 5V USB Netzteil betrieben.

Das ganze würde ich jetzt gerne für ein eigenes Projekt nur nicht mit 
dem Netzteil, sondern mit einem Akku betreiben.
Ich frage mich, och ich nicht einfach denselben Regler, der schon auf 
dem Board ist verwenden kann?

Dieser hat ja die oben beschriebenen Drop-Out Voltages:

20mV  (IL = 100uA)
60mV  (IL = 100mA)
200mV (IL = 300mA)
350mV (IL = 500mA)

Gehen wir z.B. von 60mV aus:
D.h. doch jetzt dass der Regler so lange 3,3V ausgibt, bis der Akku 
unter eine Spannung von 3,3V + 60mV = 3,36V fällt?

Danach schaltet der Regler (und damit auch uC und BT Modul ab).
Der Akku hat 2200mAh, d.h. schon eine recht große Kap.

Ein paar Hinweise zu der Logik, die ich für den Ladevorgang noch 
einbauen muss würde mir helfen.

Schönen Dank!

von Akku Tester (Gast)


Lesenswert?

Was eventuell auch interessant wäre, wer ein IC (wenn ich ein USB 
Netzteil mit draufbringe), welches bei angeschlossenen Netzteil den Akku 
gleichzeitig laden würde und wenn das Netzteil nicht angeschlossen ist 
die 3,3V stabil rausgeben würde.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Akku Tester schrieb:

> Ich frage mich, och ich nicht einfach denselben Regler, der schon auf
> dem Board ist verwenden kann?

Wenn dein Gerät einen separaten Einschalter zwischen Akku und
Gerät hat: ja.

Ansonsten verplempert dein Regler auch dann permanent 80 µA aus dem
Akku, wenn das Gerät nichts mehr tut.

> Danach schaltet der Regler (und damit auch uC und BT Modul ab).

Wie kommst du darauf?  Er regelt dann einfach nicht mehr, d. h. das
Stellglied ist maximal durchgeschaltet, die Ausgangsspannung sinkt
eben nur unter 3,3 V.

Das ist ja an sich erstmal OK, damit kannst du leben.  Aber um die
Überwachung einer minimalen Akkuspannung musst du dich schon selbst
kümmern.

> Ein paar Hinweise zu der Logik, die ich für den Ladevorgang noch
> einbauen muss würde mir helfen.

Dafür gibt's fertige Laderegler, bspw. MAX1555.

: Bearbeitet durch Moderator
von Akku Tester (Gast)


Lesenswert?

> Wie kommst du darauf?  Er regelt dann einfach nicht mehr, d. h. das
> Stellglied ist maximal durchgeschaltet, die Ausgangsspannung sinkt
> eben nur unter 3,3 V.

Ich bin dumm, ok, das war mir noch nicht so klar :)


>> Ein paar Hinweise zu der Logik, die ich für den Ladevorgang noch
>> einbauen muss würde mir helfen.
>
> Dafür gibt's fertige Laderegler, bspw. MAX1555.

Sieht interessant aus. Ist aber ein reines Lade IC oder?
D.h.
USB Netzteil dran -> Akku wird gleichzeitig geladen und gibt 3,7 V aus
USB Netzteil "ab" -> Akku gibt 3,7 V aus

Damit kann ich mir den Spannungsregler also noch NICHT sparen.

Sähe dann ja so aus:

USB -> MAX1555 -> LI-ION -> 3,3V LDO -> System

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Akku Tester schrieb:

>> Dafür gibt's fertige Laderegler, bspw. MAX1555.
>
> Sieht interessant aus. Ist aber ein reines Lade IC oder?

Ja.

> D.h.
> USB Netzteil dran -> Akku wird gleichzeitig geladen und gibt 3,7 V aus
> USB Netzteil "ab" -> Akku gibt 3,7 V aus

Ja, wenn du dich mal von deinen 3,7 V löst.  Die Ladeschlussspannung
ist 4,2 V, beim Entladen liegen sie so zwischen 4,1 und 3,0 V (ob
man die Entladeschlussspannung nun auf 2,7 V oder 3,0 V ansetzt,
spielt keine große Rolle, der Kapazitätsunterschied zwischen beiden
ist gering).

> Damit kann ich mir den Spannungsregler also noch NICHT sparen.

Dafür ist ein Laderegler ja auch nicht da.

> Sähe dann ja so aus:
>
> USB -> MAX1555 -> LI-ION -> 3,3V LDO -> System

Ja.

Es gibt auch Umschalter-ICs, die deine Schaltung bei Netzbetrieb
direkt versorgen (damit subtrahiert sich der Betriebsstrom nicht
vom Ladestrom des Akkus), aber bei so einer einfachen Konstellation
braucht man das vielleicht nicht unbedingt.  Ich habe bei meinen
Geräten bislang einfach nur den Laderegler vorgesetzt, geladen wird
dann typisch bei ausgeschaltetem Gerät.

: Bearbeitet durch Moderator
von Akku Tester (Gast)


Lesenswert?

OK Super, vielen Dank schon einmal für die ganzen Infos.
Das geht alles in etwa in die richtige Richtung und ich beginne langsam 
zu verstehen.

Hat der MAX1551 eine Art Überladungsschutz drin? Das Datenblatt sagt,

"
CHG indicates
when the battery is fully charged by going high impedance
when the charger is in voltage mode and charge
current falls below 50mA. Charging does not stop when
CHG goes high.
"

Das heisst, dass ich mich selbst noch drum kümmern muss das Laden 
abzubrechen, wenn der Akku "voll" ist? Der Laderegler bricht das Laden 
also nicht automatisch ab, sondern ich muss den Pin mit dem uC abfragen 
und dann händisch dafür sorgen dass das Laden abgebrochen wird?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Akku Tester schrieb:
> Das heisst, dass ich mich selbst noch drum kümmern muss das Laden
> abzubrechen, wenn der Akku "voll" ist?

Im Prinzip ja, aber das ist in der Praxis nur dann relevant, wenn
du tatsächlich damit rechnen musst, dass das Gerät überwiegend im
Lademodus arbeitet.  Wenn du ein tragbares Gerät hast, das nur mal
zum Laden angesteckt wird, dann ziehst du das einfach irgendwann
wieder ab.  Davon, dass die LiPo-Zelle längere Zeit an 4,20 V hängt,
geht sie nicht sofort kaputt, der Ladestrom sinkt einfach nur immer
weiter ab.  Normalerweise definiert man das Ladeende auf den Punkt,
bei dem der Strom auf 10 % des Anfangswertes gesunken ist.

Für dauerhafte Ladung braucht man etwas aufwändigere Ladeschaltungen.
Es wird dann normalerweise nach dem Abschalten der Ladung erst wieder
neu geladen, wenn die Kapazität auf ca. 90 % gefallen ist.  Das ist
dann bspw. das, was die Lademimik in einem Notebook-Computer macht.

: Bearbeitet durch Moderator
von Akku Tester (Gast)


Lesenswert?

Jörg Wunsch schrieb:
> Akku Tester schrieb:
>> Das heisst, dass ich mich selbst noch drum kümmern muss das Laden
>> abzubrechen, wenn der Akku "voll" ist?
>
> Im Prinzip ja, aber das ist in der Praxis nur dann relevant, wenn
> du tatsächlich damit rechnen musst, dass das Gerät überwiegend im
> Lademodus arbeitet.  Wenn du ein tragbares Gerät hast, das nur mal
> zum Laden angesteckt wird, dann ziehst du das einfach irgendwann
> wieder ab.  Davon, dass die LiPo-Zelle längere Zeit an 4,20 V hängt,
> geht sie nicht sofort kaputt, der Ladestrom sinkt einfach nur immer
> weiter ab.

Klasse, vielen Dank. Das war mir ebenfalls nicht bewußt. Ich werden den 
Akku jetzt nicht 7 Tage am Stück laden wollen, sondern nur temporär.
Trotzdem würde mich interessieren, was passiert, wenn man den Akku zu 
lange laden würde.

Werde mal ein kleines Schaltbild entwerfen und hier zur Kontrolle 
reinstellen. Vielen Dank schon einmal für die ausführliche 
Hilfestellung!

von 3162534373 .. (3162534373)


Lesenswert?

wunderbar simpler Lixx Lader ist der MCP73832.
Einfach und macht alles von selbst.

von Dirk K. (dekoepi)


Lesenswert?

Oder einfach einen LTC4054 mit einer USB-Buchse ranhängen, wenn der 
Preis auch eine Rolle spielt; ist wesentlich günstiger als ein MCP.
10 Stk. für 1,80€ inkl Versand: 
http://www.aliexpress.com/item/Free-Shipping-10PCS-LTC4054-LTC4054ES5-LTC4054ES5-4-2-SOT-23-5/1423673526.html
oder 50 Stk. für 3,03€ inkl. Versand: 
http://www.aliexpress.com/item/10pcs-LTC4054-LTC4054ES5-LTC4054ES5-4-2-SOT-23-5-Free-Shipping-Mark-IA4054-parts-are-make/552195647.html

Ich würde das auch einfach zusätzlich an den Akku hängen. Dann 
gelegentlich an USB aufladen. 2.200mAh brauchen damit schon ein paar 
Stunden, in meinen Tests so 4 1/2h. Aber ich schaffe damit auch keine 
800mA Ladestrom, da der IC auf Lochraster nicht ausreichend gekühlt 
wird. Wenn du noch die Status-LED anlötest, sagt er dir auch darüber 
Bescheid, dass der Akku voll ist und du den abstöpseln kannst.
Der Lade-IC zieht minimal Strom laut Datenblatt, wenn er nach dem Laden 
am Akku bleibt; weit unter der Selbstentladung von LiIon, wenn ich mich 
recht entsinne (wenige µA).
Hier mal ein Lochraster-Aufbau im Foto: 
Beitrag "Re: Li-Ion Schutzelektronik - reicht das bei 3.9V?"

: Bearbeitet durch User
von Akku Tester (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Dirk, auch Dir vielen Dank für deine Anmerkungen.

Ich habe mal ein Schaltbild gezeichnet (siehe Anhang).
Wäre sehr nett, wenn jemand mal drüber gucken könnte, ob das so passt.
Danke sehr.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Akku Tester schrieb:
> Trotzdem würde mich interessieren, was passiert, wenn man den Akku zu
> lange laden würde.

Auf die Dauer sinkt dabei die Lebensdauer des Akkus.

LiIon-Akkus mögen es am liebsten, wenn sie weder ganz voll noch ganz
leer sind.

Akku Tester schrieb:
> Wäre sehr nett, wenn jemand mal drüber gucken könnte, ob das so passt.

Passt so.  Aber willst du wirklich die ganze Schaltung mit ihren
80 µA Ruhestrom ständig am Akku lassen?  Was spräche dagegen, den
oben genannten TPS782 als Regler zu benutzen?

von Akku Tester (Gast)


Lesenswert?

> Passt so.

Danke für den Input.

> Aber willst du wirklich die ganze Schaltung mit ihren
> 80 µA Ruhestrom ständig am Akku lassen?  Was spräche dagegen, den
> oben genannten TPS782 als Regler zu benutzen?

Sie meinen also diesen hier für 3,3V:
TPS78233

http://www.mouser.de/Texas-Instruments/Semiconductors/Power-Management-ICs/LDO-Voltage-Regulators/TPS78233-Series/_/N-5cgacZ1yxz262Z1z0zls6

Es geht also um den kleineren Ruhestrom (hier von 300nA) oder weil der 
Spannungsregler schaltbar ist.
Mir fehlt noch etwas das Gefühl was 80uA bei so einem großen Akku 
2200mAh so ausmachen.

Bei TPS78233 würde ich den Enable Pin dann einfach auf High legen?

von Akku Tester (Gast)


Lesenswert?

> Es geht also um den kleineren Ruhestrom (hier von 300nA) oder weil der

korrigiere 500nA

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Akku Tester schrieb:

> Sie meinen also diesen hier für 3,3V:
> TPS78233

Oder eben, wie oben schon genannt, die Variante für 2,7 V, sofern
alle nachgesetzte Elektronik damit klarkommt.  Das scheint ja von
den Daten her erstmal so zu sein.

> Mir fehlt noch etwas das Gefühl was 80uA bei so einem großen Akku
> 2200mAh so ausmachen.

Es ist zumindest deutlich über der Selbstentladung.

von Akku Tester (Gast)


Lesenswert?

OK!
Und der Vorteil gegenüber dem TC1262 ist also der deutlich geringere 
Ruhestrom, so dass der Akku im Idle Betrieb mehr geschont wird.
Trotzdem würde ich den TCP nicht schaltbar machen, also EN-Pin stets auf 
High ziehen.

Darüber hinaus überlege ich noch einen Jumper einzubauen, so dass der 
Regler entweder direkt mit dem 5V Netzteil betrieben wird oder eben über 
MAX1555 und den LI-IO.

Wenn ich fertig bin werde ich hier nochmals posten.

Wiederum schönen Dank!

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Akku Tester schrieb:

> Und der Vorteil gegenüber dem TC1262 ist also der deutlich geringere
> Ruhestrom, so dass der Akku im Idle Betrieb mehr geschont wird.

So ist es.  Der TPS782 war ja die Empfehlung von WehOhWeh weiter
oben, der sieht wirklich gut aus von den Daten her.

> Trotzdem würde ich den TCP nicht schaltbar machen, also EN-Pin stets auf
> High ziehen.

Ja, sonst müsste man sich noch Gedanken machen, wie man ihn nach
einer Abschaltung wieder aktiviert.  Aber bei < 1 µA Ruhestrom ist
das eigentlich nicht nötig.

> Darüber hinaus überlege ich noch einen Jumper einzubauen, so dass der
> Regler entweder direkt mit dem 5V Netzteil betrieben wird oder eben über
> MAX1555 und den LI-IO.

Kann man machen, Akku bleibt dann komplett seitab.  Es muss nur von
der Auslegung her sichergestellt sein, dass der Akku nie direkt an
die 5 V kommen kann (auch nicht, wenn jemand den Jumper „verstöpselt“).

von Akku Tester (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ok,
ich habe den LDO jetzt gewechselt. Es fehlt noch der Austausch der 4,7 
uF in 1uF.
Schaltbild habe ich angehangen. Ebenfalls den einfachen Jumper für das 
hin und her-switschen für einfaches USB Netzteil und den aufladbaren 
Akkubetrieb.
Wenn ich den Jumper wie im Footprint nutze dürfte auch sichergestellt 
sein, dass am Akku niemals 5V anliegen?

Passt das alles so?
Nochmal speziellen Dank an Herrn Wunsch für die Hilfe und Allen ein 
schönes WE.

Gruß

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Akku Tester schrieb:
> Wenn ich den Jumper wie im Footprint nutze dürfte auch sichergestellt
> sein, dass am Akku niemals 5V anliegen?

Ja, denke schon.

von Leogriese (Gast)


Lesenswert?

Akku Tester schrieb:
> Hallo,
>
> ich habe einen Li Io Akku (3,7V Nennspannung) und möchte möglichst ein
> 3,3V (Imax 50mA) System effizient damit versorgen. Auf Grund der
> niedrigen Spannungsdifferenz macht ein Schaltregler hier vermutlich
> wenig Sinn.
>
> Benutzt man dafür einen linearen Spgs.regler?
> Hier rumfliegen habe ich einen TC1226.
>
> Was benutzt man für energiekritische System am besten? Gibt es
> Ratschläge für ICs die sich bewährt haben? Da es sich um Einzelstücke
> handelt, wäre der Preis erstmal zweitrangig.
>
> Danke

Hallo,

mein Tip hierzu: Normalerweise benötigst Du doch nicht zusätzlich noch 
eine Regelschaltung: Denn diese geringe Spannungs-Differenz von nur 0,4 
V (3,7 V minus 3,3 V) verkraften doch alle Komponenten ohne Probleme. 
Siehe USB-Multimediaplayer mit 3,7 V-Handyakku zum Beispiel. Dort gibts 
doch auch nur 3, 3 Volt- Controller, aber die Differenz wird auch nur 
mit einer einfachen Diode ausgeglichen in der Versorgung des USB-3,3 
V-Anschlusses für USB-Sticks und Festplatten. Eingesetzt wird hier auch 
nur eine einfache SAB 120 (SMD), die ungefähr diese Differnz als 
Durchlass-Spannung von ca 0,3 Volt (sehr günstiges Leistungsverhalten) 
hat.
Somit Dein "Problem" als gar keines gewertet werden muss. Einfach eine 
Diode in Reihe - fertig. Wenn auf Nummer "Sicher" gehen willst. Obwohl 
das garnicht musst, denn die Controller (ob nun ATMega oder welche auch 
immer haben auch Toleranzen, OHNE dass man sie gleich zerstört, nur 
wegen 0,4 V Spannungsversorgungs-Differenz. Das halten ALLE PICs aus! 
sogar die AMTEL-Pics.
Aber war und soll nur ein TIP sein. Letztlich musst selbst wissen, ob Du 
Dir Gedanken darum machst oder nicht...

Frei geschildert aus Erfahrungen. Nicht repräsentativ.

von Dirk K. (dekoepi)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Von diesem Thread inspiriert habe ich an meiner 7-Segment-LED-Uhr den 
RT9166 durch einen XC6206 ersetzt. (Seit TI das Sample-Programm 
eingestellt hat für Privatnutzer, habe ich keine Muße, deren teure Chips 
zu unterstützen, wenn es doch günstige und gute Alternativen gibt.)

Anstatt 220-300µA Ruhestrom beim RT9166 zieht das Dingen bei einer 
Eingangsspannung von Vout bis 5V+ nur 1µA; mehr wird es erst darunter, 
wenn der Akku also eh leer ist. Bei <=2,2mA Last dürfte das zehn Prozent 
mehr Laufzeit bringen. Die liegt bei 2.200mAh-Akku bei acht Wochen, das 
dürften jetzt sogar neun Wochen werden. Danke für die Inspiration! (Und 
ich habe zudem endlich mal auf Fädeldraht verzichtet und nur mit einem 
Silberdraht für GND gearbeitet. :) )

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Leogriese schrieb:
> diese geringe Spannungs-Differenz von nur 0,4 V (3,7 V minus 3,3 V)
> verkraften doch alle Komponenten ohne Probleme

Es ist deutlich mehr.  Die 3,7 V sind ja nur eine Nennspannung, eine
grobe Hausnummer.  Real wird der Akku auf 4,2 V geladen.  Wenn die
Schaltung (wie hier gewünscht) über den Lader auch mit versorgt wird,
muss sie dann dauerhaft diese 4,2 V aushalten, auch im Entladebetrieb
sind es zumindest anfangs noch 4,0 V.

Selbst, wenn die ICs davon nicht gleich kaputt gehen, es garantiert
einem dann auch keiner mehr, dass sie noch normal funktionieren.

von Leogriese (Gast)


Lesenswert?

Jörg Wunsch schrieb:
> Leogriese schrieb:
>> diese geringe Spannungs-Differenz von nur 0,4 V (3,7 V minus 3,3 V)
>> verkraften doch alle Komponenten ohne Probleme
>
> Es ist deutlich mehr.  Die 3,7 V sind ja nur eine Nennspannung, eine
> grobe Hausnummer.  Real wird der Akku auf 4,2 V geladen.  Wenn die
> Schaltung (wie hier gewünscht) über den Lader auch mit versorgt wird,
> muss sie dann dauerhaft diese 4,2 V aushalten, auch im Entladebetrieb
> sind es zumindest anfangs noch 4,0 V.
>
> Selbst, wenn die ICs davon nicht gleich kaputt gehen, es garantiert
> einem dann auch keiner mehr, dass sie noch normal funktionieren.

Nun, da hast Du sicherlich  ja recht!! nicht abzustreiten. Nur hab ich 
oben in seiner Beschreibung nichts von einer Ladeschaltung gelesen, 
sondern beschrieb er anfangs nur die Differenz zum Akku. Von 
Ladeschluss-Spannung usw. war ja keine Rede. Sorry bitte, ich hab nur 
drauf geantwortet, was ich seinem ersten Beitrag oben entnehmen konnte. 
Und jeden Beitrag darunter lesen - da würde man nie fertig. Sein 
"Problem" hab ich aufgegriffen - das war mein Beitrag dazu - sorry 
bitte, wenn das jetzt missverstanden wurde.

Allerdings möchte ich mit Deiner Erlaubnis auch darauf hinweisen, dass 
ich (im Groben überflogen die weiteren Antworten), dass ICH noch NIE 
etwas davon gehört hab, dass irgendeine Schaltung nur  paar µA (!!)- 
Strom verbraucht, wenn sie "arbeitet" ... im Sleep-Mode- ok, zugegeben, 
DAS gibts (auch bei Uhrschaltungen ect - ist ja korrekt - zugegeben - 
aber sobald eine "Last" - und wenns auch nur die Segmente eines Displays 
sind in Betrieb sind - hier NIEMALS nur µA-Ströme und somit WOCHENLANGE 
"Lebensdauer" von Akkus und Co als Beispiele man erhält!) Aber nicht, 
wenn sie irgendwas, wie zum Beispiel ein Anzeige steuern usw. soll. DAS 
macht mir dann niemand weis, dass diese Schaltung "unter 
Betriebsbedingungen"!!! solche geringsten Strombelastungen aus der 
Versorgung aufweist. Sorry, wenn ich das nun auch ganz falsch 
interpretiere, aber das ist und bleibt dann wohl Wunschdenken fürs 
4.Jahrtausend oder so.. Naja, ist ja auch egal, aber dennoch gehe ich 
grundsätzlich nur auf ERSTBEITRÄGE ein, um herauszufinden, ob und wie 
ich eventuell VIELLEICHT hilfestellend paar Tips geben kann oder eben 
auch nicht.

Nun gut, ich habs Thema dann wohl verfehlt - dann streicht die Beiträge 
eben. Nur erhoffe ich mir dann, zukünftig gleich auf das wirklich 
Betreffende im ERST-Beitrag bereits zu benennen, damit solche derartigen 
Missverständnisse nicht erneut auftauchen. Und mir irgendetwas ersinnen 
muss ich ja auch nicht, um vielleicht im Vorraus zu ahnen , WORUM es 
denn EIGENTLICH sich handeln könnTe, .. Soviel Verständnis dafür sei 
erbeten,. Danke

Hin oder her - schönes Wochenende also Bastlern hier und woanders.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Lesenswert?

Leogriese schrieb:

> Sorry bitte, ich hab nur
> drauf geantwortet, was ich seinem ersten Beitrag oben entnehmen konnte.

Bei einem Thread, der von der Frage schon deutlich zur Lösung
gelangt ist, ist eine solche Vorgehensweise wenig hilfreich.

> Und jeden Beitrag darunter lesen - da würde man nie fertig.

Dann hat deine Antwort aber eben auch keinen Sinn mehr (zumal deine
Vorgehensweise auch vor dir schon mal jemand erwähnt hat als
Möglichkeit).

> Allerdings möchte ich mit Deiner Erlaubnis auch darauf hinweisen, dass
> ich (im Groben überflogen die weiteren Antworten), dass ICH noch NIE
> etwas davon gehört hab, dass irgendeine Schaltung nur  paar µA (!!)-
> Strom verbraucht, wenn sie "arbeitet" ...

Klar, dann nicht, aber wenn eine Schaltung permanent an der
Batterie klemmt, dann wird man sich um Energiesparkonzepte schon
Gedanken machen müssen.  Dann hilft's aber eben nichts, wenn der
schön energiesparende Controller im Sleep einige 10 nA zieht, aber
der vorgeschaltete Längsregler trotzdem noch 80 µA verschluckt.

> Nun gut, ich habs Thema dann wohl verfehlt - dann streicht die Beiträge
> eben. Nur erhoffe ich mir dann, zukünftig gleich auf das wirklich
> Betreffende im ERST-Beitrag bereits zu benennen, ...

Das ist und bleibt (leider) eine Wunschvorstellung. :)  (Ja, wir
hätten das natürlich alle gern, dass es so wäre, keine Frage.)

Außerdem entwickeln sich natürlich auch die Fragesteller in der
Diskussion weiter; über sowas wie das Aufladen des Akkus wird der TE
beim Aufschreiben seiner Frage vermutlich noch gar nicht so genau
nachgedacht haben.

von Akku Tester (Gast)


Lesenswert?

Hallo nochmal und nochmals vielen Dank für die konstruktiven Beiträge:

Betreiben möchte ich wie bereits erwähnt:
- BT-Modul(RN4020): dieses soll etwa alle 500ms seine ID senden. Laut 
Datenblatt zieht es im Sendefall 16mA
- PIC18LF25K50 (hier weiss ich leider nicht genau wieviel Strom der 
zieht, laut Datenblatt im Sleep mode nur 20nA, mal schauen wie ich 
diesen überhaupt in den Sleep-Mode setzen kann, wieviel Strom er im 
"active-Mode" zieht weiss ich leider nicht). Es ist jedoch ein Extreme 
Low Power Pic,der von Microchip auch auf dem RN4020 Starterkit verwendet 
wird. Deswegen gehe ich davon aus, dass er stromoptimiert arbeitet-
- als Regler jetzt natürlich den TPS78233 (mit einem Ruhestrom von 
500nA)

Ich hoffe dass ich das System mit der obigen Schaltung so ausreichend 
dimensioniert habe. Gibt es Abschätzungen wie lange ich mit den obigen 
Kenndaten das System mit dem Akku versorgen könnte OHNE dass ich den 
Akku wieder aufladen müßte? Wie geht man mathematisch an so etwas ran?

Gruß

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Akku Tester schrieb:
> wie lange ich mit den obigen Kenndaten das System mit dem Akku versorgen
> könnte

Das dürfte vor allem vom BT-Modul abhängen.  „16 mA aller 500 ms“ ist
keine ausreichend genaue Angabe, als dass man damit eine
Energieverbrauchsabschätzung machen könnte.  Anbei mal eine Messung
für eine (völlig anders geartete) Funkkommunikation, die zeigt, wie
bei sowas die Abhängigkeit von Strom über Zeit aussehen kann.  Die
Fläche unter der Kurve beschreibt dann den Energieverbrauch für diese
eine Transaktion.  Etwas ähnliches brauchst du für deinen BT-Modul.

Danach kannst du dann noch eine Abschätzung machen, inwiefern die
restlichen Betriebs- und Schlafströme überhaupt noch nennenswert
eingehen oder nicht.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.