Hallo!
Ich habe einen 6V Batterie, an der ich einen ATTiny85 betreiben möchte.
Dieser ist die meiste Zeit am schlafen und wacht durch den WDT nur alle
8 Sekunden für ca. 1 Sekunde auf. Weitere Peripherie ist nicht
vorhanden, die 6V Batterie ist vorgegeben.
Der uC soll möglichst lange mit dieser Batterie laufen und im Schlaf
möglichst wenig Strom verbrauchen.
Mangels Erfahrung auf dem Gebiet ist mir nicht ganz klar, wie ich am
besten die Stromversorgung des uC realisiere. Zwei grundlegende Fragen
stellen sich mir:
1.) Mit welcher Spannung betreibe ich den uC am sinnvollsten? (3,3V vs
5V)
2.) Wie stelle ich die Spannung her? (Linearregler, StepDown)
Grundsätzlich hab ich mal ganz viele Infos dazu gefunden, kann aber
nicht die richtigen Schlüsse daraus ziehen.
Welches ist die optimale Lösung, um am wenigsten Energie zu
"verschwenden" und die beste Laufzeit herauszuholen?
Danke und Gruß
Joachim
Hallo,
also wenn der μC die meiste Zeit am schlafen ist und dabei nur paar μA
braucht suchst du dir am besten einen Linearregler mit sehr geringem
Eigenverbrauch.
5V o. 3.3V ist eigenlich egal, bei 3.3V sind die Verluste im Regler
höher aber du kannst die Ladung der Batterie besser ausnutzen
(Primärbatterie oder Akku?).
Sascha
Joachim schrieb:> Dieser ist die meiste Zeit am schlafen und wacht durch den WDT nur alle> 8 Sekunden für ca. 1 Sekunde auf.
Die "meiste Zeit" ist das nicht, sondern schon eine nennenswert lange
Wachdauer. Wodurch ist diese gegeben? Muss der mc auf etwas warten oder
soviel rechnen?
> 1.) Mit welcher Spannung betreibe ich den uC am sinnvollsten?
Möglichst niedrig -> 3,3V
Bei 3,3V braucht der mc wesentlich weniger Strom als bei 5V.
> 2.) Wie stelle ich die Spannung her? (Linearregler, StepDown)
Bei langen Schlafphasen -> Linearregler, weil dieser den niedrigeren
Quiescent current hat.
Bei den Auswahl auf "low quiescent current" achten, gute Werte liegen im
einstelligen uA-Bereich.
Viele Grüße, Stefan
Ich hätte gesagt 1.8 V LDO und entsprechender maximaler Takt am tiny.
Wenn du die meiste Zeit schläfst, dann ist der Verlust im linear-Regler
um Vergleich zur selbstentladung und leckströmen klein. Und mit 1.8 V
kannst du deine Batterie effektiv komplett leer saugen.
Einen Akku darf man natürlich nicht so behandeln (nur falls hier
Verwirrung bzgl. Akku/Batterie besteht).
Ich hatte einmal ein ähnliches "Problem" und bin damals auf den MCP1801
gestossen. Dieser hat zwar ein quiescent current von etwa 30uA, verträgt
aber Eingangsspannungen bis zu 10V. Die Regler mit niedrigerer quiescent
current (< 10uA) vertragen meistens nur 5.5V wobei dass die Absolut
Maximum Rating ist.
Falls jemand einen Besseren (kleinere quiescent current) kennt, währe
ich auch interessiert.
Man kann auch einen Schaltregler nehmen, dessen Ruhestrom im Bereich
guter Linearregler liegt, sodass du auch in den Wachphasen eine gute
Effizienz hast. Den TPS62745 habe ich mal benutzt (~0,5 nA Iq), ist aber
beim Löten etwas anspruchsvoller.
Christian M. schrieb:> Falls jemand einen Besseren (kleinere quiescent current) kennt, währe> ich auch interessiert.TPS709 oder MIC5231 z.B.
Joachim schrieb:> Welches ist die optimale Lösung, um am wenigsten Energie zu> "verschwenden" und die beste Laufzeit herauszuholen?
Bei 8MHz internem Clock:
In Active Mode verbraucht der Tiny ungefähr soviel mA wie die
Spannung beträgt, also 3.3mA bei 3.3V, 5mA bei 5V usw.
In Idle Mode ist der Verbrauch ungefähr Vcc/4, also 0.8mA bei 3.3V,
0.45mA bei 1.8V usw.
Bei 7s Idle und 1s Active sind es bei 3.3V knapp uber 1.1mA.
Und das meiste davon verbrauchst du im Active Mode, da musst du
ansetzen - ob danach Idle oder Power Down ist ziemlich egal.
1sec Active ist ziemlich lang - was machst du da eigentlich ?
Marc V. schrieb:> Und das meiste davon verbrauchst du im Active Mode, da musst du> ansetzen - ob danach Idle oder Power Down ist ziemlich egal.
Natürlich nicht egal, da 1:200 Verhältnis aber trotzdem.
> Mit welcher Spannung betreibe ich den uC am sinnvollsten?
Je niedriger die Spannung, umso geringer ist die Stromaufnahme. Wenn du
wirklich keine Peripherie hast (aber wozu dient dann die Schaltung?)
würde ich ihn mit 3V betreiben.
> Wie stelle ich die Spannung her? (Linearregler, StepDown)
Ich würde ihn möglichst ohne Spannungsregler direkt mit der Batterie
versorgen. Geht allerdings nicht bei 6V. Kannst du auch 4,5V runter
gehen?
Joachim schrieb:> 8 Sekunden für ca. 1 Sekunde auf.
12,5% Wachzeit ist ja sehr weit weg vom Tiefschlaf, dann sollte jeder
Regler <100µA Eigenverbrauch dicke ausreichen.
zu 1.
Bei 3.3V verbraucht er weniger Strom, schau aber erst mal ob dein
Controller bei der Taktfrequenz auch mit 3.3V läuft.
zu 2.
Ideal wäre es natürlich gar keinen Spannungsregler zu nutzen, da der 6V
Akku aber auch eine Spannung von max 6.9V besitzen kann solltest du
einen Linearregler besorgen der einen möglichst geringen Eigenverbrauch
hat und die 7V aushält.
Stimmt, 0,5µA natürlich, mein Fehler.
Mike J. schrieb:> zu 2.> Ideal wäre es natürlich gar keinen Spannungsregler zu nutzen, da der 6V> Akku aber auch eine Spannung von max 6.9V besitzen kann solltest du> einen Linearregler besorgen der einen möglichst geringen Eigenverbrauch> hat und die 7V aushält.
Warum? Der Stromverbrauch ist doch am geringsten, je niedriger die
Versorgungsspannung des Attiny ist? Optimum ist afaik niedrige Frequenz
+ dazu passende niedrigste mögliche Spannung.
> Der uC soll möglichst lange mit dieser Batterie laufen> und im Schlaf möglichst wenig Strom verbrauchen.
Ich weiß nicht, ob solche Anforderungen zielführend sind, zu viel
'möglichst'.
Welche Kapazität hat die Batterie, welche Lebensdauer wird angestrebt?
Tom S. schrieb:> Warum? Der Stromverbrauch ist doch am geringsten, je niedriger die> Versorgungsspannung des Attiny ist?
Das ist ja richtig, aber wenn dein Controller nur 250nA im PowerDown
zieht und der Spannungsregler selbst einen Ruhestrom von 3µA bis 7µA
besitzt, dann ärgert man sich schon darüber.
Den höheren Stromverbrauch hat der Controller auch eher wenn er gerade
nicht im Tiefschlafmodus ist.
Ich hatte es mal mit einer Diode probiert, aber wenn nur die 250nA
gezogen werden fällt eine viel zu geringe Spannung ab.
So ein billiger Spannungsregler mit Iq=7µA verbrät zwar einiges an
Energie, aber bei einem 1000mAh Akku würde der Akku dann eben 16,3 Jahre
halten anstatt 456 Jahre wenn er permanent im Tiefschlaf sein würde.
Es ist letztendlich bei solch einem großen Akku besser einen
ordentlichen Spannungsregler zu nutzen.
Eine etwas ungenaue Spannungsquelle die nur um die 1-2µA zieht kann man
sich leicht mit diskreten Bauelementen aufbauen.
Christian M. schrieb:> Falls jemand einen Besseren (kleinere quiescent current) kennt, wäre> ich auch interessiert.
Z.B. MCP1702, habe ich zwar noch nie benutzt, aber im Datenblatt steht:
Iq <= 5 uA, Ui <= 13.2 V; gibt es bei Reichelt für 57 ct im
bastlerfreundlichen TO-92 Gehäuse mit 3.3 und 5.0 V.
Mike J. schrieb:> Tom S. schrieb:>> Warum? Der Stromverbrauch ist doch am geringsten, je niedriger die>> Versorgungsspannung des Attiny ist?>> Das ist ja richtig, aber wenn dein Controller nur 250nA im PowerDown> zieht und der Spannungsregler selbst einen Ruhestrom von 3µA bis 7µA> besitzt, dann ärgert man sich schon darüber.
Der Attiny85 liegt bei 10µA im Power Down Modus, die hier angesprochenen
Spannungsregler haben einen Iq <1µA.
> Den höheren Stromverbrauch hat der Controller auch eher wenn er gerade> nicht im Tiefschlafmodus ist.
Richtig, und daher sollte man auch hier ansetzen und einen vernünftigen
Schaltregler einem Linearregler oder der Bastellösung mit x Dioden in
Reihe vorziehen. Der oben erwähnte TPS62745 schafft >80% Effizienz
sowohl in den Wach- als auch in den Tiefschlafphasen, LDO und Co
erreichen keine 30%, wenn der Tiny auf 1,8V läuft.
