Hallo!
Ich möchte meine Schaltung (3V3, die auch wirklich benötigt werden, und
Peaks mit bis zu 200mA) mit 2x Fenix 18650 Li-On Akku (3.6V, 3200mAh,
integrierte Schutzschaltung) betreiben.
Dazu sehe ich 2 Möglichkeiten:
1) Ich schalte die Akkus in Reihe und verwende einen LDO.
2) Ich schalte die Akkus parallel und verwende einen step-up Converter.
1) ist natürlich die "einfachere" Lösung, allerdings ärgert mich dabei,
dass ich keinen Kapazitätsgewinn durch den 2. Akku habe. Was mich
interessiert ist, ob mir die 2. Lösung nicht durch die doppelte
Kapazität eine höhere Laufzeit für meine Schaltung bringt.
Was meint ihr dazu? Was könnt ihr empfehlen?
Anmerkung: Da die Schaltung relativ kompakt sein muss, würde ich ungerne
4 Akkus nehmen, sondern gerne bei den Zweien bleiben.
Da dein Akku vermutlich über 20h halten wird (hängt vom
durchschnittlichem Strom ab), ist es am sinnvollstem den Akku
austauschbar zu machen und nur einen zu verwenden. Der Andere wird in
der Zeit geladen und sobald der Erste leer ist Akkus tauschen.
Wenn deine Schaltung mit 4,1V zurecht kommt, brauchst du keinen Regler.
Ansonsten nimm einen LDO.
Akkus sollte man, wenn es geht immer in Serie betreiben, da du sonst
keine Kontrolle hast über den Akku.
Stell dir vor eine Zelle hat nen defekt, dann zieht sie die andere auch
mit runter.
Balancer nicht vergessen.
Ayk N. schrieb:> [...] ist es am sinnvollstem den Akku> austauschbar zu machen und nur einen zu verwenden.
Das Problem das ich hier sehe ist, dass ein Akku alleine schnell unter
den Arbeitsbereich des LDO fällt. Selbst wenn ich von einer idealen
Dropoutspannung von 0V ausgehe, ist mein Lithium Akku relativ schnell
unter 3.3V, und der LDO kann nicht mehr arbeiten.
Bitte korrigiert mich, wenn ich hier falsch liege.
Marc E. schrieb:> Akkus sollte man, wenn es geht immer in Serie betreiben, da du sonst> keine Kontrolle hast über den Akku.> Stell dir vor eine Zelle hat nen defekt, dann zieht sie die andere auch> mit runter.> Balancer nicht vergessen.
Hmm, das verstehe ich nicht ganz. Wenn ein Akku kaputt geht, was hilft
mir dann die Reihenschaltung, wenn ich über 3.3V + Droputspannung kommen
muss?
Wenn ein Akku kaputtgeht, wirkt der meistens wie ein Kurzschluss und
entlädt den zweiten mit.
Ist aber Blödsinn das in seine Kalkulation mit aufzunehmen,
Parallelschaltungen von Akkus werden häufig genug gemacht.
Letzten Endes würde ich mich bei der geringen Spannungsdifferenz
zwischen Akku und Schaltung für die Step-Up Variante entscheiden, die
meiste Zeit schaltet der nämlich gar nicht sondern hängt nur als
Glättungsdrossel zwischen Akku und Last. Ergo die meiste Zeit keine
Verlustleistung.
Wenn du damit klarkommst den Akku nur bis ca. 3,5V entladen zu können
kannst du auch nur den LDO verwenden. Damit kannst du den Akku zwar nur
zu etwa 2/3 entladen, das dankt dir ein Li-Ion aber auch mit höherer
Lebensdauer.
Ist weiterhin die Bauteilärmste Lösung, aber mit Verlustleistung am LDO.
Wenn du in Reihe schaltest brauchst du einen Balancer wenn du die Akkus
im Gerät lädst. Wenn du die Akkus rausnimmst und parallel lädst, kannst
du dir den sparen. Undervoltage Lockout brauchst du aber weiterhin.
2S und Step-Down hätte den Charme hohen Wirkungsgrads, man kann die
komplette Energie der Zellen entnehmen und am Feedback-Pin des Step-Down
kann man etwas Zusatzbeschaltung anbringen zwecks UVLO.
Und dann die Komplettlösung: 2S, Step-Down, Protection Circuit PCB mit
UVLO, Überladungsschutz und Balancer. Dann kann der Akku immer drin
bleiben und von aussen geladen werden.
Servus!
Entweder eine Zelle oder mehrere parallel! Bei Reihenschaltung brauch
ich ja nen Balancer auch noch und und und. Käse!
Da dran einen TPS63030 von Texas Instruments (ti.com). Der macht Dir aus
deiner Zellspannung (2,7V - 4,2V) immer schön sauber 3,3V. Außerdem
braucht der fast keine Bauteile und ist klein. Ist übrigens genau für
sowas gedacht. (Und hat nen sehr hohen Wirkungsgrad)
Gruß
7up
Felix schrieb:> Bitte korrigiert mich, wenn ich hier falsch liege.
Ein LiIon hat bei 3.3V höchstens noch 10% seiner Kapazität.
Also 2 parallel schalten (=doppelte Kapazität), einen LDO dahinter und
gut ist.
Gruß
Andreas
geht denn die Schaltung bei 4,2V schon kaputt?
Wenn nein spar dir doch den LDO mit seinem zusätzlichen Querstrom und
schalte die Akkus einfach parallel.
Denn wenn die Schaltung min 3,3V benötigt geht sie eh aus ehe die Akkus
in Tiefentladung rauschen.
Mit einem Stepup holst Du wahrscheinlich auch nicht mehr Energie aus den
Zellen da dieser ja auch Verlustbehaftet ist.
ichbin
7uptrinker schrieb:> Da dran einen TPS63030 von Texas Instruments (ti.com). Der macht Dir aus> deiner Zellspannung (2,7V - 4,2V) immer schön sauber 3,3V. Außerdem> braucht der fast keine Bauteile und ist klein. Ist übrigens genau für> sowas gedacht. (Und hat nen sehr hohen Wirkungsgrad)
Das Ding ist ja echt genial von seinen Specs her, danke für den Tipp!
Dumme Frage: Gibt es einen Vergleichbaren auch "eine Nummer größer", ich
fürchte bei dem stoße ich an meine Löt- und Ätzgrenzen. Ich weiß bei den
Teilen leider nicht worauf ich achten muss, darum würde ich mich über
einen Tipp freuen.
Andreas B. schrieb:> Felix schrieb:>> Bitte korrigiert mich, wenn ich hier falsch liege.>> Ein LiIon hat bei 3.3V höchstens noch 10% seiner Kapazität.> Also 2 parallel schalten (=doppelte Kapazität), einen LDO dahinter und> gut ist.
Muss ich mir noch mal ansehen, danke für den Hinweis!
Nachtrag zum Stepup:
Der kann nur Spannungen > oder = der Eingangsspannung ausgeben.
Dann kannst Du den eh weglassen wenns der Schaltung nichts ausmacht.
Felix schrieb:> Andreas B. schrieb:>> Felix schrieb:>>> Bitte korrigiert mich, wenn ich hier falsch liege.>>>> Ein LiIon hat bei 3.3V höchstens noch 10% seiner Kapazität.>> Also 2 parallel schalten (=doppelte Kapazität), einen LDO dahinter und>> gut ist.
Kommt auf die Stromentnahme an. Bei z.B. nur 2..500mA bewegt man sich
schon im Bereich der schädlichen "Tiefentladung", die nicht nur den
Innenwiderstand der Zelle(n) erhöht, sondern auch die Zyklenzahl
verringert!
Peter
Hallo,
guck dir mal den LTC3531-3.3, ob er zu deinen Vorstellungen passt.
Felix schrieb:> Dumme Frage: Gibt es einen Vergleichbaren auch "eine Nummer größer", ich> fürchte bei dem stoße ich an meine Löt- und Ätzgrenzen.
Als nächstes fragst du vermutlich noch nach einem Bauteil, welches man
bei Reichelt (oder Conrad) kaufen kann...
Felix schrieb:> Ich weiß bei den> Teilen leider nicht worauf ich achten muss, darum würde ich mich über> einen Tipp freuen.
Ich habe nicht alles im Detail gelesen, muss ich zugeben. Ich glaube es
steht immer noch die Frage im Raum, ob deine Last 4,2 V verträgt, oder
nicht.
Wenn du stabilisierte 3,3 V benötigst und die Lithium-Zelle(n) zu "100
%" ausnutzen möchtest (entweder eine einzelne Zelle, oder zwei parallele
Zellen), dann bedeutet das, dass deine Eingangsspannung sowohl kleiner,
größer und gleich der Ausgangsspannung sein kann. Was du also bräuchtest
ist ein sog. "buck/boost converter".
Die großen IC-Hersteller (z.B. Texas Instruments, Linear Technology)
bieten im Bereich "Power Supply" (o.ä.) oft Suchmasken an, in die du
deine Parameter einträgst und dann purzeln da mögliche Lösungsvorschläge
heraus, die du dann nach weiteren Kriterien (z.B. Bauform / "Package")
filtern kannst.
Gruß,
Alex
Nachtrag:
Wenn es möglichst einfach sein soll, kannst du auch so etwas verwenden:
http://www.exp-tech.de/pololu-einstellbarer-step-up-step-down-spannungsregler-s7v8a?gclid=CJakj6LkzssCFUORGwodbowBRg
Alex B. schrieb:> Hallo,> guck dir mal den LTC3531-3.3, ob er zu deinen Vorstellungen passt.
ja, der sieht doch erst einmal sehr gut aus, danke für den Tip!
>> Felix schrieb:>> Dumme Frage: Gibt es einen Vergleichbaren auch "eine Nummer größer", ich>> fürchte bei dem stoße ich an meine Löt- und Ätzgrenzen.>> Als nächstes fragst du vermutlich noch nach einem Bauteil, welches man> bei Reichelt (oder Conrad) kaufen kann...
es wäre natürlich schön, aber solange ich das Teil überhaupt und in
kleinen Mengen bekomme - und sei es über Mouser & Co oder gewisse
asiatische Händler - ist es auch gut :)
> Felix schrieb:>> Ich weiß bei den>> Teilen leider nicht worauf ich achten muss, darum würde ich mich über>> einen Tipp freuen.>> Ich habe nicht alles im Detail gelesen, muss ich zugeben. Ich glaube es> steht immer noch die Frage im Raum, ob deine Last 4,2 V verträgt, oder> nicht.
Leider nicht. Ich verwende Teile die mit max. 3.3V arbeiten, und ein
Display welches mit 3.3V - 5V arbeitet. Daher bin ich wirklich auf die
3.3V angewiesen.
> Wenn du stabilisierte 3,3 V benötigst und die Lithium-Zelle(n) zu "100> %" ausnutzen möchtest (entweder eine einzelne Zelle, oder zwei parallele> Zellen), dann bedeutet das, dass deine Eingangsspannung sowohl kleiner,> größer und gleich der Ausgangsspannung sein kann. Was du also bräuchtest> ist ein sog. "buck/boost converter".>> Die großen IC-Hersteller (z.B. Texas Instruments, Linear Technology)> bieten im Bereich "Power Supply" (o.ä.) oft Suchmasken an, in die du> deine Parameter einträgst und dann purzeln da mögliche Lösungsvorschläge> heraus, die du dann nach weiteren Kriterien (z.B. Bauform / "Package")> filtern kannst.
Das ist ein guter Tipp, danke!
> Nachtrag:> Wenn es möglichst einfach sein soll, kannst du auch so etwas verwenden:> http://www.exp-tech.de/pololu-einstellbarer-step-up-step-down-spannungsregler-s7v8a?gclid=CJakj6LkzssCFUORGwodbowBRg
Schaue ich mir auch einmal an, danke!
Felix schrieb:> es wäre natürlich schön, aber solange ich das Teil überhaupt und in> kleinen Mengen bekomme - und sei es über Mouser & Co oder gewisse> asiatische Händler - ist es auch gut :)
Also den von mir erwähnten LTC3531-3.3 kannst du z.B. bei Conrad kaufen.
Ansonsten schriebst du zuvor (in einem anderen Kontext):
Felix schrieb:> ich>>> fürchte bei dem stoße ich an meine Löt- und Ätzgrenzen.
Zum Thema Ätzgrenzen:
Privat kann ich die Firma "Elecrow" aus China empfehlen. Gute Preise und
befriedigende Qualität. Strukturen bis ca. 10 mil (0,25 mm) sind
durchaus praktikabel. In Ausnahmefällen kann man auch mal 8 mil (0,20
mm) verwenden.
Ändert aber natürlich nichts am Lötproblem, wobei es Leute geben soll,
die QFN-Packages u.ä. wie folgt löten:
1) die QFN kommen zuerst auf die Platine, als erste Bauteile
2) jedes Pad wird entweder hauchdünn mit Lötzinn und Flussmittel-Stift
benetzt, oder SMD-Lötpaste wird aufgetragen
3) Ein Heißluftföhn möglichst mit geregelter Temperatur, kleiner Düse
und minimalem Luftstrom wird in eine Vorrichtung eingespannt (oder von
einem "Kollegen" gehalten)
4) Das IC wird mit einer Pinzette vorsichtig auf die Platine gelegt,
ausgerichtet und mit der Pinzette vorsichtig festgehalten
5) Der Föhn wird eingeschaltet und es wird gewartet, bis dass man sieht,
dass das IC sich auf die Pads senkt
6) Der Föhn wird wieder ausgeschaltet und man wartet noch ein paar
Sekunden und lässt dann auch mit der Pinzette das IC los, das Zinn
müsste dann wieder abgekühlt sein
Ich habe das selbst ein paar mal probiert, hatte dabei aber leider
relativ viel Ausschuss, so dass ich dann für mich persönlich entschieden
habe, dass mir das Verfahren nicht gefällt. Für Einzelstücke aber
vielleicht interessant...
Hier mal eine klassische Entladekurve eines LiIon-Akkus. Der ist laut
Datenblatt sogar bis 2,5V spezifizert, aber da kommen unter 3V nur noch
heuristische Mengen and Kapazität zusammen.
Bei <10mA Last ist bei mir LDO im Einsatz; inzwischen hat sich der
XC6206 da als sehr billig und sparsam erwiesen. Ich teste demnächst noch
einen TPS78233 (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps782.pdf), der statt
1µA sogar nur 0,5µA Quiescent Current haben soll.
Ich nutze jedoch Akkus mit Schutzschaltung, da der LDO die Zellen
gnadenlos leersaugen würde. Zwischen 3,3 und 3,0V passiert nicht mehr
wirklich viel, meine Schaltungen können mit +-10% umgehen, das sollte
doch Standard-Toleranz sein.
Man kann sich auch mit Bausteinen wie NCP303 behelfen, hier spiele ich
für 2*NiMH in Reihe mit denen rum:
http://www.aliexpress.com/item/Free-Shipping-Electronic-Kit-NCP303LSN18T1G-IC-VOLT-DETECT-OD-1-8V-5TSOP-303-NCP303-20pcs/32414462760.html
- für 2,7V/3,0V/3,3V kann man entweder die angepassten Bausteine ordern
oder mit Spannungsteiler arbeiten.
Seriell ergibt bei Zielspannung von 3,3V keinen Sinn. Die
Parallelschaltung der Zellen ist ohnehin sicherer. Hier würde ich jedoch
empfehlen, neue Zellen aus derselben Charge zu verheiraten.
http://batteryuniversity.com/learn/article/serial_and_parallel_battery_configurations
Felix schrieb:> Was meint ihr dazu?
In Reihe heisst, daß 2 Spanungen auf 4.2V und 2.5V überprüft werden
müssen und ein Cell-Balancing nötig ist.
Parallel entfällt der Aufwand.
In Reihe heisst auch, daß immer mehr als 5V zur Verfügung stehen und
damit 3.3V leicht per step down erreichbar sind.
Parallel heisst daß deine Spannung zwischen 2.5V und 4.2V schwankt und
damit 3.3V nicht erreichbar sind. Man bräuchte einen Buck-Boost oder
Sepic Schaltregler der sowohl runter als auch rauf transformieren kann,
also erheblicher Aufwand.
Ein low drop Regler macht aus 4.2V zwar 3.3V, aber aus 3.6V keine 3.3V
mehr sondern instabile 3V die bei Belastung stark schwanken und viele
low drop ziehen im drop out Fall enorm viel Strom (Pass-Transistor voll
durchsteuern durch maximal aufgedrehten Basisstrom).
Kluge Leute bauen die Schaltung so, daß sie mit 2.5V bis 4.2V läuft und
verzichten auf Balancer und Buck-Boost und Spannungsregler, das alles
kostet blos Geld und Wirkungsgrad.
Alexander S. schrieb:> Felix schrieb:>> Ich verwende Teile die mit max. 3.3V arbeiten,>> Das glaube ich nicht, was ist das für ein Teil? Link zum Datenblatt?
µC vermutlich, ESP8266 zum Beispiel. Passt auch zum 200mA Peak.
Aber wie immer muss man dem TE alles aus der Nase ziehen weil
Anforderungsmanagement ja scheinbar unwirksame schwarze Magie ist.
Geheimhaltung ist in!
Sascha schrieb:> Alexander S. schrieb:>> Felix schrieb:>>> Ich verwende Teile die mit max. 3.3V arbeiten,>>>> Das glaube ich nicht, was ist das für ein Teil? Link zum Datenblatt?>> µC vermutlich, ESP8266 zum Beispiel. Passt auch zum 200mA Peak.
Stimmt, siehe bspw.
https://www.adafruit.com/images/product-files/2471/0A-ESP8266__Datasheet__EN_v4.3.pdf
Seite 13 (Input high voltage: 3.3V).
> Aber wie immer muss man dem TE alles aus der Nase ziehen weil> Anforderungsmanagement ja scheinbar unwirksame schwarze Magie ist.> Geheimhaltung ist in!
Tut mir leid, ich dachte nicht, dass dies relevant ist.
MaWin schrieb:> Kluge Leute bauen die Schaltung so, daß sie mit 2.5V bis 4.2V läuft und> verzichten auf Balancer und Buck-Boost und Spannungsregler, das alles> kostet blos Geld und Wirkungsgrad.
Aber wie soll ich das anstellen? Der uC braucht, wie zuvor geklärt <=
3.3V. Der Temperatursensor DS18B20 braucht 3.0V - 5.5V. Und das
verwendete Display, EA W162-X3LW, mit 3.3V - 5V.
Felix schrieb:> Aber wie soll ich das anstellen? Der uC braucht, wie zuvor geklärt <=> 3.3V. Der Temperatursensor DS18B20 braucht 3.0V - 5.5V. Und das> verwendete Display, EA W162-X3LW, mit 3.3V - 5V.
Ist halt eine blöde Bauteilauswahl.
Es gibt sehr wohl uC die von 2.5V bis 5V laufen, Tempsensoren ebenso und
Displays auch.
Was meinst du, wie das kleine LCD Thermometer für 1.50 EUR vom Chinamann
arbeitet ?
Der war halt so klug, die richtige Konstruktion auszuwählen.
Natürlich sorgte er auch dafür, daß die Schaltung nicht 200mA braucht
und nicht 18650 Akkus, sondern mit einer Knopfzelle jahrelang läuft.
Dazu ist halt etwas mehr nötig, als stupide die allerersten Bauteile
zusammenzupfuschen die einem über den Weg laufen.
Ja, das Chinathermometer zeigt 2 GradC falsch an. Aber das liegt nicht
am Konstruktionsprinzip, sondern am Dummen deutschen Kunden, der das so
akzeptiert.
Michael B. schrieb:> Felix schrieb:>> Aber wie soll ich das anstellen? Der uC braucht, wie zuvor geklärt <=>> 3.3V. Der Temperatursensor DS18B20 braucht 3.0V - 5.5V. Und das>> verwendete Display, EA W162-X3LW, mit 3.3V - 5V.>> Ist halt eine blöde Bauteilauswahl.>> Es gibt sehr wohl uC die von 2.5V bis 5V laufen, Tempsensoren ebenso und> Displays auch.
Das ist sicher richtig, aber ich bin froh, dass meine Schaltungen mit
dem ESP8266 laufen, und ich das Modul anprogrammiert bekomme. Sicher ist
da viel Luft nach oben, aber für mich ist das ein erster Schritt. Nun
möchte ich einfach wissen wie ich meine Schaltung gut mit dem Akku
betreiben kann - wohl wissend, dass meine Kreation weder vermarktet
werden kann, noch der Weißheit letzter Schluss ist..
Felix schrieb:> Nun möchte ich einfach wissen wie ich meine Schaltung gut mit dem Akku> betreiben kann - wohl wissend, dass meine Kreation weder vermarktet> werden kann, noch der Weißheit letzter Schluss ist..
Wenn du eine einfache Lösung willst, dann mach die Akkus parallel und
hänge einen Low-Drop-Regler dran, am besten einen abschaltbaren
(Shutdown). Sobald die Akkuspannung unter 3,3 Volt geht musst du
abschalten um ein Tiefentladen des Akkus zu verhindern. Ansonsten wird
er zerstört.
Passend ist z.B. ZLDO330
siehe auch:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Versorgung_aus_einer_Zelle#Vier_Mignonzellen_mit_LowDrop-Linearregler
