Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 3.3V VBAT von RTC über Widerstand an 5V ?


von Detlev A. (dede67) Flattr this


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Moin!
ich hätte da mal eine Frage an einen Elektronik-Profi.

Der RTC-Chip DS1307 hat einen Pin für die Versorgungsspannung (von 4.5V 
bis 5.5V).
Ebenfalls hat er einen Pin VBAT (von 2.0 bis 3.5V).
Wenn er auf VBAT läuft, zieht der Chip laut Datenblatt typisch 300nA 
(bei VCC=0V und VBAT=3V).
Läuft er auf VCC, zieht er max. 1.5mA.
Meine Schaltung hat dauerhaft 5V aus einem Akku-Pack zur Verfügung.

Ist folgender Rechen-Weg korrekt bzw. valide:  ?
 Rin von VBAT = 3V / 300nA = 10MOhm
Nun betrachte ich diesen 10MOhm Widerstand als einen Teil
eines Spannungsteilers und lege einen 5,6MOhm Widerstand von
VBAT an +5V.
Bei 300nA und 5,6MOhm würden darüber 1.68V abfallen.
Somit blieben für VBAT 3.32V - was innerhalb der Spezifikation läge.

Ziel soll natürlich sein, dass die RTC immer läuft, möglichst wenig 
Strom nascht und ich keine dieser ekelhaft giftigen Knopfzellen brauche.
Wenn ich sie vom ATmega328 befragen will, gebe ich ihr an VCC 5V über 
einen der Ausgangs-Pins des ATmega328.
Wenn ich sie nicht brauche, läuft sie über VBAT und zieht nur <1µA.

Geht das so - oder eher nicht ?

Vielen Dank im voraus,
Detlev

von Peter II (Gast)


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Detlev A. schrieb:
> Geht das so - oder eher nicht ?

eher nicht, die 300nA werden nicht konstant sein. damit schwank die 
Spannung.

ein 10k + 3V Z-Diode könnt man einfach nehmen.

von Detlev A. (dede67) Flattr this


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Peter II schrieb:

> ein 10k + 3V Z-Diode könnt man einfach nehmen.

Danke für die Antwort.

Und wie hoch wäre der Strom dann?
2V über dem 10KOhm = 200µA !?
Oder macht die Diode dicht und Strom fließt nur durch den DS1307 (und 
damit dann <1µA)?

Detlev

von Stefan (Gast)


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Spannungsteiler ist keine Lösung. Typisch 300nA, max. 500nA, min ??? 
Wennd er minimale Verbrauch nur 100nA ist, dann hast Du ein problem, 
dann liegt an Vbat fast 5V.
Nimm statt dem Spannungsteiler einen Regler mit geringem Eigenverbrauch. 
Die gibt es schon mit unter 1uA.
Schaltest Du den ATmega irgendwann ab? Hast Du schon einmal überlegt, 
auch den ATmega mit 3V zu betreiben?

Gruß, Stefan

von Peter II (Gast)


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Detlev A. schrieb:
> Und wie hoch wäre der Strom dann?
> 2V über dem 10KOhm = 200µA !?
ja.

Wenn du wirklich sparsam sein willst/musst kann der widerstand auch noch 
höher sein. Aber unter 10µA würde ich nicht gehen, dafür müssen man 
genau wissen das der DS1307 niemals so viel Strom zieht. Eventuell noch 
ein kleinen Kerko an die 3V ran.

Eventuell gibt es ja auch extrem sparsame LDO Regler.

von Detlev A. (dede67) Flattr this


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Stefan schrieb:

> Nimm statt dem Spannungsteiler einen Regler mit geringem Eigenverbrauch.
> Die gibt es schon mit unter 1uA.
Ich habe schon einen 3.3V-Regler in der Schaltung. ;-)
Aber das ist eine Version, die 800mA liefern kann.
Und den schalte ich nur bei Bedarf an (ca. 30Sek. pro Tag).

> Schaltest Du den ATmega irgendwann ab? Hast Du schon einmal überlegt,
> auch den ATmega mit 3V zu betreiben?

Der ATmega läuft 24x7, aber ist 99.9% der Zeit im Tiefschlaf 
(SLEEP_MODE_PWR_DOWN).
Und das mit 3.3V habe ich durchaus überlegt, müsste dann aber eine 
andere RTC nehmen und mein Programm deutlich umbauen.

Detlev

BTW: hier ist meine bisherige Doku zu dem "Projekt":
http://dede67.bplaced.net/Arduino/rollotron/Rollladen_IR.html

von Rainer (Gast)


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Peter II schrieb:
> Eventuell gibt es ja auch extrem sparsame LDO Regler.

Jupp, gibt es, z.B. den TPS780xxx von TI:
http://www.ti.com/product/tps780

Gibt aber bestimmt noch andere.

Gruß
Rainer

von Stefanus (Gast)


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Zenerdiode ist nicht optimal, denn die braucht einen erheblich höheren 
Strom, als der chip.
Bei Strömen weit unter 1nA ergibt sich sicher keine stabile Spannung. 
Und lastabhängige Spannungsprünge mögen viele IC's nicht.

von Stefan F. (Gast)


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> Bei Strömen weit unter 1nA

Soll natürlich 1mA heissen.

von Hein Blöd (Gast)


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Wie schützt man eigentlich so einen VBat-Eingang einer RTC vor ESD? Eine 
Batterieklemme ist ja ein berührbares Teil, aber eine Z-Diode lässt zu 
viel Strom weg fließen. Reicht da ein RC-Glied?

von eagle user (Gast)


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Hein Blöd schrieb:

> Wie schützt man eigentlich so einen VBat-Eingang einer RTC vor ESD? Eine
> Batterieklemme ist ja ein berührbares Teil

* Man könnte dafür sorgen, dass man den Pluspol nicht berühren kann 
indem man die Batterie einlötet. Die Knopfzellen SL-840 und SL-889/P 
haben den Plus-Pin in der Mitte, das Gehäuse liegt auf Masse. Man muss 
nur noch den Pin auf der Lötseite isolieren/abdecken. Das möchte 
eigentlich sowieso um Kurzschlüsse zu verhindern.

* Man könnte beschließen, dass der RTC-Chip selbst genügend geschützt 
ist. Die PCF2127T/2129T vertragen z.B. 4kV aus dem Human Body Model.

> aber eine Z-Diode lässt zu viel Strom weg fließen.

* Man könnte eine TVS-Diode PESD5Z3.3 verwenden. Die haben bei 3.3V und 
25⁰C max. 50nA Leckstrom, bei 100⁰C nur ungefähr das doppelte(!). Die 
3.3V-Version geht allerdings nicht mit den Tadiran-Batterien, die haben 
3.6V.

> Reicht da ein RC-Glied?

Ein Längswiderstand zwischen Batterie und RTC ist bei vielen Chips 
sowieso vorgeschrieben, damit im Fehlerfall der Ladestrom in eine 
Lithium-Batterie begrenzt wird. Und ein C wird manchmal auch empfohlen. 
Die Kombination oder auch der Widerstand alleine hilft bestimmt, aber 
ob's reicht muss man wohl testen. Das gilt natürlich auch für meine 
TVS-Diode.

von eagle user (Gast)


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Um auf die Frage zurück zu kommen: Solange es um ein Einzelstück geht, 
könnte man eine blaue LED zwischen 5V und VBAT schalten. Oder eine rote 
plus eine IR-LED in Reihe. Oder so. Man muss zwar ausprobieren, wie groß 
der Spannungsabfall an der LED bei < 1uA ist, aber er sollte konstant 
genug sein. Der Strom schwankt ja nicht um den Faktor 10 und die RTC 
verträgt 2 bis 3.5V und abs.max. über 5V.

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