Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MAX 1555 3,3V System mit Akku


von Akku Tester (Gast)


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Hallo,

ich habe hier vor einiger Zeit schon einmal einen Thread eröffnet.
Es geht um folgendes:

Ich würde gerne perdefault ein 3,3 V System über einen Netzanschluss 
(USB oder DC) betrieben. Ich denke, dass das vermutlich der Standard 
Mode sein wird. Trotzdem soll auch die Möglichkeit bestehen, dass System 
mit einem LI - IO Akku zu betreiben.

Mir wurde hier im Forum schon sehr freundlich geholfen und der MAX1555 
empfohlen:
https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/MAX1551-MAX1555-1.pdf

Dieser hat eine Eingangsspannung von DC: 3,7 ... 7 V und USB: 3,7 ... 6V
Sieht also schon einmal sehr gut aus.

Was ich jetzt gerne machen möchte.

1. Betreibe das gesamte System mit DC oder USB
2. Lade gleichzeitig den Akku und betriebe System weiter über DC/USB
3. Wenn Akku geladen -> Betreibe ausschließlich über DC/USB
4. Wenn DC/USB nicht angeschlossen -> Akku Betrieb

Ist es bedenklich wenn ich das System per DC/USB im Std. Mode betrieben 
möchte und trotzdem die ganze Zeit den Akku angeschlossen habe oder 
schaltet der MAX 1555 automatisch ab, wenn der Akku voll ist? Ist es 
"schädlich" den Akku mit MAX1555 die ganze Zeit angeschlossen zu haben, 
wenn ich das System mit DC/USB betreibe? Muss ich mir um 
Tiefentenladungsschutz noch Gedanken machen?

Schaltplan sähe also wie folgt aus:
DC/USB -> MAX1555 -> LI IO -> Umschalter für DC/USB -> 3,3V System

: Verschoben durch Moderator
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Ein MAX1555 schaltet nicht ab, er begrenzt lediglich die Spannung auf
4,20 V, sodass der Strom in den Akku immer weiter sinkt.  Diese
Variante von Ladung eignet sich für zyklische Ladevorgänge, aber für
ein Gerät, welches überwiegend nicht aus dem Akku versorgt wird,
würde ich sie nicht benutzen.

Für ein Gerät, wie du es haben willst, würde ich eher eine integrierte
Lösung bevorzugen, die Power Management mit Batterieladung kombiniert.
Habe nur mal schnell bei Maxim geguckt, beispielsweise sowas sollte da
passen:

http://www.maximintegrated.com/en/products/power/switching-regulators/MAX8663.html

Ich bin mir sicher, dass die anderen Analog-IC-Hersteller ähnliches im
Angebot haben, musst du dich einfach mal umsehen.

von Akku Tester (Gast)


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Schönen Dank Herr Wunsch,

habe Ihren Rat befolgt und bin erstmal bei Linear Technology auf diesen 
Chip gestoßen (LTC3550):

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/35501f.pdf

Es kann USB und Extern angeschlossen werden, der Ladestrom für USB und 
Extern kann über externe Beschaltung eingestellt werden. Der Ladestrom 
"nach unten", also wann aufgehört werden soll zu laden kann über ITERM 
eingestellt werden.

Ich bin mir noch unsicher bzgl. des SW(PIN 10) -> Buck Regulator Switch 
Node Connection. Kann ich diesen auf 3,3V Ausgangsspannung einstellen? 
Wird die Ausgangsspannung immer an SW abgegriffen (unabhängig davon ob 
z.B. die Battery die Spgs.quelle sein soll)?

Falls jemand den Chip kenn, wäre ich über ein paar Anregungen dankbar.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Akku Tester schrieb:

> Ich bin mir noch unsicher bzgl. des SW(PIN 10) -> Buck Regulator Switch
> Node Connection. Kann ich diesen auf 3,3V Ausgangsspannung einstellen?
> Wird die Ausgangsspannung immer an SW abgegriffen (unabhängig davon ob
> z.B. die Battery die Spgs.quelle sein soll)?

Du solltest dir wohl erstmal die Funktionsweise eines Abwärtswandlers
(engl.: Buck Regulator) ansehen:

https://de.wikipedia.org/wiki/Abw%C3%A4rtswandler

Dann sollte offensichtlich sein, dass an SW die Wandlerinduktivität
und sonst nichts dran gehört (Schalter und Diode sind offenbar intern
bei diesem IC).

Ja, ansonsten scheint das Teil gut zu passen.  Wo bekommt man es denn
zu kaufen?  Bei Digikey sehe ich es in der Liste, aber Bestand 0, RS,
Mouser und Farnell kennen es nicht.

von Akku Tester (Gast)


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Hallo,

ich habe mal bei linear Technology selber angefragt und warte noch auf 
Antwort.

Ich habe mich mißverständlich ausgedrückt. Der Abgriff des 
Ausgangsspannung ist natürlich nicht an SW selbst, sondern am Ausgang 
des Schaltreglers (also an der Spule bzw. Cout). Die Ausgangsspannung 
(bei mir sollen das ja 3,3V sein) kann ich hierbei über den 
Spannungsteiler an VFB einstellen.

Ich habe also einen Chip, der 1. einen LI IO laden kann (mit 
Überladungsschutz etc.) und einem integrierten Schaltregler mit externen 
Komponenten Cout und der Spule.

Ich will ja ein 3,3V System betreiben und gleichzeitig den Akku laden, 
d.h. die 3,3V nehme ich wenn USB oder externe Spannung angeschlossen ist 
von Vout (also Abgriff an Cout)? So kenne ich dies zumindest von einem 
Schaltregler. Gleichzeitig wird der Akku geladen. Was ist wenn nur der 
Akku angeschlossen ist und weder USB noch externe DCIN?

Kann ich dann die 3,3V auch an Vout abgreifen (dann wäre BAT ja intern 
mit dem Schaltregler gekoppelt) oder müßte ich die Spannung an BAT 
abgreifen und dann nochmal an einen externen 3,3V LDO geben?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Akku Tester schrieb:

> des Schaltreglers (also an der Spule bzw. Cout). Die Ausgangsspannung
> (bei mir sollen das ja 3,3V sein) kann ich hierbei über den
> Spannungsteiler an VFB einstellen.

Offiziell nicht: das Datenblatt beschreibt den Regler ausschließlich
für 1,875 V.

> Was ist wenn nur der
> Akku angeschlossen ist und weder USB noch externe DCIN?

Der Schaltregler hat einen separaten Eingang (Vcc), das ist intern
ein völlig separater Schaltungsblock.  In den Beispielen wird Vcc immer
direkt an den Akku angeschlossen.

Zwei Probleme hast du, wenn du versuchst, das Ding auf 3,3 V
hochzuziehen:

1) Es ist ein reiner Abwärtswandler, damit kannst du den Akku nicht
vollständig entladen.

2) Bei sehr kleiner Akkuspannung wird der Stromflusswinkel durch die
Spule ungünstig groß.  Irgendwann würde der Regler aufhören zu schalten,
dann hast du aber die Flusspannung des Schalters und der Induktivität
zusätzlich in Reihe in der Versorgungsleitung.  Du müsstest dir
ansehen, wie der Regler mit dieser Situation umgeht.  Aber vielleicht
lässt sich der Fall ja in LTspice brauchbar genug simulieren?

von Akku Tester (Gast)


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Vielen Dank wiederum für die ausführliche Antwort.

Laut Datenblatt ist die Ausgangsspannung auf 0.6V < VOut < 5.5V 
einstellbar über die Gleichungs Vout = 0.6V*(1+(R2/R1)). Wenn ich jetzt 
von beispielsweise 2,91 V (also knapp über der Tiefenentladung) auf 3,3V 
hochregeln würde, würde das nicht mehr einem Buck-Converter entsprechen. 
Ich habe im Datenblatt aber nichts gefunden, was dem widersprechen 
würde. Das Widerstandsverhältnis für VOUT = 3.3V wäre dann einfach R2 = 
4.5*R1.

Der VCC Pin ist in der Tat der Eingang des Buckconverters und im 
Datenblatt stets an VBAT abgegriffen (Ausnahme siehe Anhang -> Beispiel 
externe Spannungsquelle).

Was mir in der Schaltung fehlen würde ist mein eigentlicher 
Anwendungszweck, nämlich Vusb oder Vextern angeschlossen -> 3,3V System. 
VBAT angeschlossen -> 3,3V System. Das ganze soll dann auch ohne 
angeschlossene Batterie funktionieren.

Wie hier beschrieben bräuchte ich meiner Meinung noch einen Jumper 
zwischen VUSB, Vext und VBat die die Spannungen mit dem Eingang VCC des 
Schaltreglers kurzschließen.

So ganz passt das noch nicht.

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