Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Suche < 1 mW Netzteile


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von Dshing S. (dshing)


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Hallo zusammen,

Ich bin auf der Suche nach einem Netzteil für ~230 V Netzspannung auf 
etwa 5 V DC, was für Leistungen unter 1 mW ausgelegt ist und dabei 
effizient arbeitet (> 60 %).
Da man solche wohl nicht von der Stange finden wird, habe ich an Regler 
gedacht, die heißen glaube ich "Capacitor Coupled Switched Shunt 
Regler".

Ich kenne mich aber in diesem Gebiet nicht so super aus und hab so meine 
Probleme Regler ICs zu finden, die für Ruheströme im µA Bereich 
ausgelegt sind. Isoliert muss die Lösung nicht sein. Es geht um eine 
Sensoranwendung die nachher gekapselt werden soll.

Weiß jemand ob es da etwas als IC gibt, oder muss man so etwas noch 
diskret selber aufbauen?

: Verschoben durch User
von Jaum (Gast)


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> ... "Capacitor Coupled Switched Shunt Regler" ...

Suchmaschine kaputt?

von Zero V. (Firma: Freelancer) (gnd)


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Kriegst du nicht mehr aus deiner Steckdose raus?
Deine Anforderungen sind ziemlich unrealistisch!
Wozu sollte man das denn brauchen?

: Bearbeitet durch User
von Dshing S. (dshing)


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Hallo,

wenn ich mit (oder auch ohne) Google suche, dann bekomme ich so etwas 
wie den SR10, bei dem ich dann lese: "Efficiencies up to 75% at 20mA" 
Jetzt hat MC da leider kein Diagramm, aber ich denke mir, bei einer Last 
die um ein vielfaches kleiner ist, wird es die 75 % eff wohl nicht mehr 
schaffen. Auch die Lastströme von 50 mA sind um den Faktor 100 größer 
als ich sie brauche.

Man nutzt ja auch kein 200 A Netzteil für sein Handyladegerät...also ich 
zumindest nicht.

Nutzen will ich es wie gesagt für eine Sensoranwendung.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Und wofür ist bei derartig kleiner Leistung noch der Wirkungsgrad 
relevant?
Ob 30, 50 oder 80% - wen interessiert das? Im Stromverbrauch nicht 
messbar, in der Eigenerwärmung auch kaum, da du aufgrung Netzspannung 
sowieso n eine Mindestgrösse gebunden bist.
Akademisch?

von Peter M. (r2d3)


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Dshing S. schrieb:
> Ich bin auf der Suche nach einem Netzteil für ~230 V Netzspannung auf
> etwa 5 V DC, was für Leistungen unter 1 mW ausgelegt ist und dabei
> effizient arbeitet (> 60 %).

Es gilt die Faustregel: 2€,- Kosten pro Watt Dauerleistung über das 
Jahr.

Wir sprechen bei 1mW also von 0,2 Cent Kosten pro Jahr, die auf 2 Cent 
pro Jahr steigen, wenn das Netzteil eine Effizienz von nur 10% aufweist.

Warum der Effizienzanspruch?

Bei kontinuierlicher Leistungsabgabe fließen hier 200µA.
Alternativ könnte man die auch aus einem Bleiakku mit 6V und 4,5Ah für 
EUR 10,- versorgen?

von Manfred (Gast)


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Dshing S. schrieb:
> Isoliert muss die Lösung nicht sein.
Dshing S. schrieb:
> 50 mA sind um den Faktor 100 größer als ich sie brauche.

0,5mA = Kondensator 68nF.

von Linux-Pascal (Gast)


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Wäre eine Batterie oder ein Akku da nicht sinnvoller?

von Dshing S. (dshing)


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Hallo,

der Grund für die Leistungseinsparung ist finanzieller Natur. Ich will 
nicht nur 1 sondern vielleicht ca. 100 Stück dezentral real (nicht 
akademisch) verbauen und etliche Jahre nutzen. Das macht dann doch schon 
viele tausend Euro für den Energieversorger. Das Geld würde ich lieber 
einen meiner bevorzugten Siliziumdealer geben.

@Manfred:
Kann ich denn dann davon ausgehen, die Effizienz auch in vernünftigen 
Regionen bleibt? Es muss auch nicht auf Teufel komm raus mehr als 60% 
sein.
Wie gesagt, ich kenne mich mit diesen Reglern nicht aus. Kann ich den 
I_bias von >220µA als Ruhestrom verstehen? Kann ich bei 6 V 
Ausgangsspannung mehr oder weniger als diesen Wert der bei 28 V 
ermittelt worden ist erwarten. Wenn ich das inkl. der angegebenen 
Streuung von bis zu 400 µA und dem V_drop in der Diode überschlage bin 
ich auch schon wieder bei einigen mW im Leerlauf. Was kann ich denn für 
Verluste in Rlim, Cs und dem Gleichrichter erwarten. Sind die 
vernachlässigbar gegenüber den des SR10 selbst?

Ist denn dieser Reglertyp grundsätzlich erst einmal überhaupt der am 
besten geeignete für geringste Leistungen, oder gibt es bessere?

von Peter M. (r2d3)


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Dshing S. schrieb:
> der Grund für die Leistungseinsparung ist finanzieller Natur. Ich will
> nicht nur 1 sondern vielleicht ca. 100 Stück dezentral real (nicht
> akademisch) verbauen und etliche Jahre nutzen. Das macht dann doch schon
> viele tausend Euro für den Energieversorger. Das Geld würde ich lieber
> einen meiner bevorzugten Siliziumdealer geben.

Bei 10% Effizienz kosten Dich dann 100 Stück 2 Euro pro Jahr.

Gehen wir mal von >3000 Euro bei den "vielen tausend Euro" aus.
Die würden dann tatsächlich insgesamt in den nächsten 1500 Jahren vom 
Stromversorger fällig, das will niemand bestreiten.

Solltest Du Dir vielleicht nicht eher Gedanken über die Mehrkosten der 
Anfangsinvestition für hohe Effizienz machen?

Bei der aktuellen Zinskurve degeneriert ja jede Investitionsrechnung zur 
Amortisationsrechnung.

???

von Windux (Gast)


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Mooooment

Wenn Peter M. Mit den 0,2ct pro Jahr bei 100% Effizienz recht hat macht 
das bei 10% wie er schon gesagt hat 2 ct pro gerät und Jahr. Wenn du 
also 100 Geräte ein Jahr lang haben willst 2 Euro. Entweder du willst 
sie also mehrere Tausend Jahre laufen lassen oder du hast Zehntausende 
Geräte für 10 Jahre. Wie du auf mehrere Tausend euro kommst ist mir 
Schleierhaft. Selbst bei 500 Geräten wären es 10€ pro Jahr. Wenn du also 
eine Stunde nach einem Netzteil suchst hättest du schon Geld gespart 
wenn du in der Zeit mal gearbeitet hättest.

von Dshing S. (dshing)


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Über eine Batterie/Akku hab ich auch schon nachgedacht, aber das System 
soll sehr klein bleiben, also passt nur eine Knopfzelle mit ein paar 
100mAh, das hält dann auch keine 100 Tage bis es alle ist. Höchsten, 
dass ich den Regler nur zum laden eines Akkus einschalte und danach aus 
dem Akku arbeite bis er fast alle ist usw. Erhöht aber die Kosten enorm 
und senkt die Gesamteffizienz drastisch.

von Matthias L. (limbachnet)


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Dshing S. schrieb:
> Ich will
> nicht nur 1 sondern vielleicht ca. 100 Stück dezentral real (nicht
> akademisch) verbauen und etliche Jahre nutzen. Das macht dann doch schon
> viele tausend Euro für den Energieversorger.

Äh, nööö:

Peter M. schrieb:
> Es gilt die Faustregel: 2€,- Kosten pro Watt Dauerleistung über das
> Jahr.
>
> Wir sprechen bei 1mW also von 0,2 Cent Kosten pro Jahr, die auf 2 Cent
> pro Jahr steigen, wenn das Netzteil eine Effizienz von nur 10% aufweist.

Das passt. Ein Jahr hat 24 x 365,25 = 8766 Stunden. Bei 1W Dauerleistung 
sind das also 8,766kWh pro Jahr, bei 23 Cent/kWh ergibt das 2 Euro pro 
Jahr.

Nehmen wir mal über den Daumen mäßige 50% Wirkungsgrad, das ergäbe dann 
1 Cent pro Gerät und Jahr. Bei 100 Stück also zusammen ein Euro pro 
Jahr. In 20 Jahren also zusammen 20 Euro, wenn ich nicht gerade einen 
akuten Anfall von Rechenschwäche habe.

Das ist von "viele tausend Euro" doch ein gutes Stück entfernt.

Edit: Uuups, zu langsam...

: Bearbeitet durch User
von Windux (Gast)


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Alle Sofamathematiker to the rescue :)
Aber irgendwas ist bei seiner Rechnung echt schief gelaufen...

von Peter M. (r2d3)


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Dshing, pack' aus.

Du erzählst uns nicht die Wahrheit.
Willst Du ein Gebäude verwanzen, wo der Mehrstromverbrauch nicht 
auffallen soll, und die Technik direkt hinter der Dosenblende 
verschwinden soll?

Dshing S. schrieb:
> Über eine Batterie/Akku hab ich auch schon nachgedacht, aber das System
> soll sehr klein bleiben, also passt nur eine Knopfzelle mit ein paar
> 100mAh, das hält dann auch keine 100 Tage bis es alle ist. Höchsten,
> dass ich den Regler nur zum laden eines Akkus einschalte und danach aus
> dem Akku arbeite bis er fast alle ist usw. Erhöht aber die Kosten enorm
> und senkt die Gesamteffizienz drastisch.

Leg' mal die Anwendung auf den Tisch.

von Windux (Gast)


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Genau an das verwanzen hab ich auch schon gedacht, aber wie soll der 
Stromverbrauch auffallen? Man muss schon paranoid sein dass einem 
Abweichungen im subwattbereich auffallen oder?

von Peter M. (r2d3)


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Windux schrieb:
> Genau an das verwanzen hab ich auch schon gedacht, aber wie soll
> der
> Stromverbrauch auffallen? Man muss schon paranoid sein dass einem
> Abweichungen im subwattbereich auffallen oder?

Wenn alle Geräte abgeschaltet sind, darf der Zähler nicht sichtbar 
laufen.

von (prx) A. K. (prx)


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Das riecht stark nach einem Wettbewerb, wer die beste Antwort auf die 
völlig falsche Frage gibt.

von Windux (Gast)


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Ja eben, wer ist denn so paranoid und schaltet alle Geräte aus und rennt 
dann in den Keller um zu schauen ob sich der Zähler bewegt? Jemand der 
eine Person die auch noch von einer Überwachung ausgeht ernsthaft 
überwachen will (Geheimdiesnt und so) fragt wahrscheinlich nicht im 
Mikrocontroller.net Forum nach, irgendwie seltsam. Privatdetektive 
dürfen das ja nicht oder? Ich hoffe mal :)

von Mikki M. (mmerten)


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Ich würde mir altenativ mal NCP785A/D von ONSEMI anschauen

von Peter M. (r2d3)


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Windux schrieb:
> Ja eben, wer ist denn so paranoid und schaltet alle Geräte aus und
> rennt
> dann in den Keller um zu schauen ob sich der Zähler bewegt? Jemand der
> eine Person die auch noch von einer Überwachung ausgeht ernsthaft
> überwachen will (Geheimdiesnt und so) fragt wahrscheinlich nicht im
> Mikrocontroller.net Forum nach, irgendwie seltsam. Privatdetektive
> dürfen das ja nicht oder? Ich hoffe mal :)

Keine Ahnung. Die Antwort von A.K. hat Charme. Physik kann keiner mehr 
und Kopfrechnen ist auch reine Glückssache. Die ideale Voraussetzung 
eben, um bescheuerte Fragen zu stellen.

von Dshing S. (dshing)


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Ups, da hab ich wohl mit die Touchscreen Tasten des Windows 
Taschenrechners nicht richtig getroffen. Fragt mich nicht was ich da 
eben gerechnet hab. *Ich muss aufhören mit meinen Wurstfingern diesen 
Touch-Rechner zu nutzen*

Aber sind die anderen Rechnungen/Annahmen zum SR10 denn richtig, 
vorallem zum Ruhestrom?

Nutzen will ich es für Sensorknoten. Kann man sich auch als Wanzen 
nutzen, aber dafür gibt es sicher schon einfachere und billigere 
Komplettsysteme am Markt.

von Windux (Gast)


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Vielleicht solltest du nicht blind dem Taschenrechner vertrauen sondern 
die Rechnung einmal überschlagen ob das Sinn macht. Wenn du liest dass 
ein Sensor pro Jahr 2ct kostet, dann sollte es dich stutzig machen wenn 
bei 100 Sensoren mehrere Jahre mehrere Tausend Euro rauskommt. Hast du 
vielleicht 2ct/a  100Stück  10a = 2000ct gerechnet und als 2000€ 
interpretiert? Naja wie auch immer, im Milliwattbereich ist der 
Wirkungsgrad egal und wenn er dir wichtig it’s sag uns den Grund dafür

von Christopher J. (christopher_j23)


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Vermutlich Euro und Cent gleichgesetzt oder Watt und Milliwatt 
vertauscht

von TL431 (Gast)


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Dshing S. schrieb:
> Aber sind die anderen Rechnungen/Annahmen zum SR10 denn richtig,
> vorallem zum Ruhestrom?

das ist ein Shunt-Regler, also eine "bessere Z-Diode".
d.H. es fließt immer der volle Strom, den dein Kondensator durchlässt. 
Entweder zum Heizen des SR10 oder zum sinnvoll Verbrauchen in deiner 
Schaltung.

von Jens G. (jensig)


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>Ups, da hab ich wohl mit die Touchscreen Tasten des Windows
>Taschenrechners nicht richtig getroffen. Fragt mich nicht was ich da
>eben gerechnet hab. *Ich muss aufhören mit meinen Wurstfingern diesen
>Touch-Rechner zu nutzen*

Nein, Du mußt anfangen, mal wieder den Kopf fürs Kopfrechnen zu 
verwenden. Oder zumindest mal eine überschlägige Plausibilitätsprüfung 
im Kopf machen.
Wozu muß man denn sowas mit einem "Datschrechner" rechnen?

von Dshing S. (dshing)


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Der NCP785A sieht interessant aus, schau ich mir morgen mal genauer an.

Bei all dem Spaß, bin ich auch an weiteren Vorschläge interessiert.
Auch wenn es nicht einige tausend Euro sind, kann man ja dennoch ein 
berechtigtes Interesse daran haben nicht unnötig Energie zu 
verschwenden, wenn man nur einen anderen IC nutzen bräuchte.

von oszi40 (Gast)


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Dshing S. schrieb:
> Nutzen will ich es für Sensorknoten.

Kommt darauf an, wie sauber die Spannung sein soll. Sonst mal bei Recom 
stöbern, ob da was geeignet ist? 
https://www.recom-power.com/de/emea/products/acdc.html

von TL431 (Gast)


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Dshing S. schrieb:
> Der NCP785A sieht interessant aus, schau ich mir morgen mal genauer an.

Das ist ein Linearregler. Der Wirkungsgrad ist demnach unterirdisch.
Aber die Leerlaufverluste sind gering genug, dass das egal sein sollte.

Darf man halt nicht werbewirksam auf die Packung schreiben: "Jetzt mit 
bis zu 2% Wirkungsgrad oder besser!"

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Dshing S. schrieb:
> Der NCP785A sieht interessant aus,

Nicht unter deiner albernen Wirkungsgrad-Prämisse. Aber die Diskussion 
ist müssig. Selbst bei deinen 100 Stk  (weiss ja immer noch keiner was 
es werden soll, mir fällt nichts ein was Sinn machen würde).
Mach die Augen auf in deinem Haushalt und spare dort mit weniger Aufwand 
und weniger monetärem Einsatz um Grössenordnungen mehr Strom.
Wurde ja nun oft genug gerechnet: 1mW * 100Stk und 10% bist du bei einem 
Gesamtverbrauch von 1W resp. 9kWh/a.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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TL431 schrieb im Beitrag #5444462:
> Das ist ein Linearregler. Der Wirkungsgrad ist demnach unterirdisch.

Um es zu verdeutlichen:

Bei 10 mA Last, 5V Ausgangsspannung und 230V Eingangsspannung verbrät 
das Teil also 2.3 Watt - um 50 mW am Ausgang zu liefern.

von Tilo R (Gast)


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Das eine wirtschaftliche Lösung einfacher wäre als das hier geforderte 
hatten wir ja schon. Von den Gesamtkosten inkl Strom würde es wohl auf 
ein Kondensatornetzteil mit Z-Diode rauslaufen.

Der zuerst genannte SR10 ist eigentlich eine tolle Sache. Der ist vom 
Konzept eben nicht nur eine bessere Z-Diode, sondern schließt ganze 
Halbwellen mit einem eingebauten 3-Ohm N-Fet kurz und hätte damit fast 
gar keine Regelverluste. Nachteil ist der -  im Datenblatt fehlende - 
Ruhestromverbrauch. Auf der Webseite wird allerdings mit "unter 20mW" 
geworben.  Das ist zwar gut, in diesem Kontext aber nicht gut genug. 
(<5%)

Der Linearregler hat mehr Potential, weil er einen Ruhestrom von nur 
15uA hat. In der Standardschaltung 
Gleichrichter-Pufferkondensator-Linearregler ergibt das eine 
Ruheleistung von ca 5mW. 17% Wirkungsgrad,. Schon besser.

Noch besser wäre folgender Vorschlag:
Serienkondensator (C1 wie im Kondensatornetzteil) - Brückengleichrichter 
- Pufferelko - Linearregler.
Das ist die teuerste Lösung weil auch der Elko 400V abkönnen muss, 
obwohl im Idealfall C1 so ausgelegt sein sollte dass nur ca 30V 
Anliegen. (Annahme: Der Linearregler will 25V sehen)
Jetzt komme ich (überschlägig die Diodenspannungen dazugezählt) auf 
einen Verlust von 31,4 V x 15uA = 0,5 mW. Ziel erreicht, >60%.

Es hängt sehr von deinem Verbraucher ab. Wenn du kurzfristig doch mehr 
Strom braucht bricht die Lösung ein.

von soso... (Gast)


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Tilo R schrieb:
> Das eine wirtschaftliche Lösung einfacher wäre als das hier
> geforderte
> hatten wir ja schon. Von den Gesamtkosten inkl Strom würde es wohl auf
> ein Kondensatornetzteil mit Z-Diode rauslaufen.

Grunsätzlich nicht falsch, aber Z-Dioden sind meist mit einem Strom von 
5mA spezifiziert.

Wenn es besonders sparsam sein soll, müsste man schon was anderes 
nehmen.

Der Weg mit Kondensator als "Vorwiderstand" ist schon nicht falsch, aber 
man bracht einen sparsamen Shuntregler, um auf <300µA herunterzukommen.

Einen LM4041C könnte man nehmen:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm4041c.pdf
Der braucht 80µA, bei 200µA Verbrauch wäre das akzeptabel.

Gibt noch sparsamere, wenn es sein muss.

Eine Alternative wären sehr sparame Z-Dioden, aber für 5V sehe ich 
schwarz. Höchstens, dass man mit einem Vorregler mit Z-Dioden einen 
sparsamen LDO füttert, aber wo wäre da der Vorteil gegenüber dem 
Shuntregler?

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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5V 1mW?

es findet sich im Haushalt bestimmt ein Netzteil,
wo Du das parallel rausführen und an Deine Anwendung anklemmen kannst.

von Noplan (Gast)


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Tilo R schrieb:

> Serienkondensator (C1 wie im Kondensatornetzteil) - Brückengleichrichter
> - Pufferelko - Linearregler.

Habe ich in dieser Konfiguration noch nicht gesehen.

> Jetzt komme ich (überschlägig die Diodenspannungen dazugezählt) auf
> einen Verlust von 31,4 V x 15uA = 0,5 mW. Ziel erreicht, >60%.

Irgendwo ist ein Haken in deiner Rechnung. Aber wo?

von Tilo R (Gast)


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Bei der Auslegung würde ich berücksichtigen:
Den minimalen und maximalen Stromverbrauch deines Verbrauchers.
Netzspannungstoleranz 230V +-10%
Brownouts (rechne mit dem Ausfall einer kompletten Periode)

Unklar ist mir,  ob/wie man Oberwellen berücksichtigen sollte, gerade 
beim Kondensatornetzteil.

Berechne auch den maximalen Einschaltstrom (leerer Kondensator + 
Spitzenspannung). Das erzwingt dann einen zusätzlichen Serienwiderstand.

All das berücksichtigend wird es vermutlich eng mit den 60%.

von G. H. (schufti)


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ich frage mich eher, welchen Sensor er mit dem Energiebudget betreiben 
will und wie er gedenkt mit 1mW die erfassten Daten dann zu 
transportieren?
Oder dimensioniert er das Netzteil für den StandBy?

von Manfred (Gast)


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Dshing S. schrieb:
> @Manfred:
> Kann ich denn dann davon ausgehen, die Effizienz auch in vernünftigen Regionen 
bleibt?

Der Suchbegriff lautet "Kondensatornetzteil". Über den Daumen geguckt, 
bekommt man am Netz 70mA pro µF. Hier gibt es eine Phasenverschiebung 
und damit Blindstrom, der Kondensator als "Vorwidersatand" setzt (fast) 
keine Wirkleistung um.

Tilo R schrieb:
> Das erzwingt dann einen zusätzlichen Serienwiderstand.

Der Hinweis ist wichtig und verschlechtert die Energiebillanz.

Es ist an der Zeit, konkrete Zahlen auf den Tisch zu legen: Strom 
unter verschiedenen Betriebsbedingungen und geforderte Spannung samt 
Toleranz.

von Michael B. (laberkopp)


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Dshing S. schrieb:
> Ich bin auf der Suche nach einem Netzteil für ~230 V Netzspannung auf
> etwa 5 V DC, was für Leistungen unter 1 mW ausgelegt ist und dabei
> effizient arbeitet (> 60 %).

Normalerweise macht man das mit einem Kondensatornetzteil, das 
allerdings den Verbraucher nicht galvanisch vom Stromnetz trennt.

200uA fliessen bei 50Hz schon bei 3.3nF:
1
             1N4148
2
  o--3n3---+--|>|--+--- +5V 200uA
3
           |       |
4
230V~    ZD5V6    1uF  
5
           |       |
6
  o---1k---+-------+--- GND

Kondensatornetzteile haben aber den Nachteil, immer gleich viel Strom zu 
benötigen, nur die Spannung kann man ändern (z.B. 5V mit 5mA im Standby, 
5V+24V mit 5mA wenn ein Relais eingeschaltet werden muss).

Braucht man galvanische Trennung, kommt man mit 50Hz nicht weit, man 
verwendet Schaltnetzteile. Dann tut es ein winziger Ferritkern-Trafo, 
aber bei der Leistung nicht mit 60% Wirkungsgrad.

Tilo R schrieb:
> Unklar ist mir,  ob/wie man Oberwellen berücksichtigen sollte, gerade
> beim Kondensatornetzteil.

Wenn man den Einschaltstromstross beim anstöpseln bei 325V 
Spitzenspannungen mit einem Serienwiderstand im Griff hat , dann stören 
auch Rundsteuersignale und Netzstörungen nicht mehr.

soso... schrieb:
> Grunsätzlich nicht falsch, aber Z-Dioden sind meist mit einem Strom von
> 5mA spezifiziert.

Die besseren Z-Dioden (also ab 6.2V) halten ihre Spannung aber auch bei 
1uA
http://www.rohm.com/web/global/datasheet/EDZ3.6B

> Einen LM4041C könnte man nehmen:
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm4041c.pdf
> Der braucht 80µA, bei 200µA Verbrauch wäre das akzeptabel.

Viel zu viel Strom.

: Bearbeitet durch User
von Marek N. (Gast)


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1 mW müsste doch eigentlich auch eine Taschenrechner-Solarzelle bringen, 
oder?

von nachtmix (Gast)


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Manfred schrieb:
> 0,5mA = Kondensator 68nF.

Nö

):

von Dshing S. (dshing)


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Tilo R schrieb:
> Noch besser wäre folgender Vorschlag:
> Serienkondensator (C1 wie im Kondensatornetzteil) - Brückengleichrichter
> - Pufferelko - Linearregler.
> Das ist die teuerste Lösung weil auch der Elko 400V abkönnen muss,
> obwohl im Idealfall C1 so ausgelegt sein sollte dass nur ca 30V
> Anliegen. (Annahme: Der Linearregler will 25V sehen)
> Jetzt komme ich (überschlägig die Diodenspannungen dazugezählt) auf
> einen Verlust von 31,4 V x 15uA = 0,5 mW. Ziel erreicht, >60%.

Das klinkt interesant. Verstehe ich das richtig, dass der Kondensator 
letztlich als konstanter Blindwiederstand von etwa 20 MΩ gesehen werden 
kann und ich dadurch im Lastfall ein entsprechend höheren 
Spannungsabfall habe. So dass ich also aufpassen muss, dass ich nicht 
unter, sagen wir 10 V Eingangsseitig am Linearregler fallen darf. Damit 
wäre der Strom im Lastfall bei angenommen 350 V DC Eingangsspannung auf 
17 µA begrenzt?

Wegen den Spannungsspitzen hab ich auch schon überlegt, in wie weit das 
Probleme bereitet, bei den geringen Lasten sammelt der Gleichrichter ja 
alles ein was über das Netzt kommt. Mit welchen Spannung Kann man 
Rechnen, wenn man einen nicht belasteten Gleichrichter mit 
Speicherkondensator am Netz hängen hat.

Ich kann grundsätzlich sekundär seitig noch ein paar Klimmzüge machen um 
die Last konstant zuhalten, das ist kein Problem. Momentan brauch ich 
bei 3 V ca. 100 µA im Mittel. Je nach dem wie die Spannungsversorgung 
gestaltet ist brauch ich dann mehr oder weniger um das Auszuregeln. Ob 
das am Ende 60 % +/- irgendwas sind ist primär nicht so wichtig, die 60 
% waren erst mal als Diskussionsansatz. Ich will nur eben nicht 20 mW 
verbraten, wenn ich nur ein hundertstel brauche und dachte es gibt eine 
alternative zum SR10, die auf geringere Lasten ausgelegt ist.

von Michael B. (laberkopp)


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Marek N. schrieb:
> 1 mW müsste doch eigentlich auch eine Taschenrechner-Solarzelle
> bringen, oder?

Er fragte nach 60% Wirkungsgrad.

Da reicht keine (von einer LED beleuchtete) Solarzelle.

von oszi40 (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Braucht man galvanische Trennung,

Kondensatornetzteil fällt meiner Meinung nach schon mal aus (wegen 
galvanischer Trennung für seine 100 Meßstellen, Masseproblemen und dem 
Dreck im Netz durch die zahlreichen Schaltnetzteile).

von Michael B. (laberkopp)


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Michael B. schrieb:
> 200uA fliessen bei 50Hz schon bei 3.3nF:

Korrektur da in der Schaltung nur der halbe Strom genutzt wird: 6.8nF. 
Trotzdem liegt der Wirkunsggrad nicht unter 50%, weil in einer Richtung 
5.6V*400uA=2.24mW, in der anderen 0.7V*400uA=0.28mW verloren gehen.

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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Da grübelt man darüber nach, wie man die paar Elektronen
 aus 230V~ verlangsamt,

während möglicherweise gleichzeitig mindestens
ein Handynetzteil ständig, auch ohne Handy dran
in der Steckdose herumlungert?

von Manfred (Gast)


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nachtmix schrieb:
> Manfred schrieb:
>> 0,5mA = Kondensator 68nF.
> Nö

Danke, dass Du nachgerechnet hast .. ich reduziere um Faktor 10 auf 
6,8nF.

von Mikki M. (mmerten)


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Bei 5V und 200 µA Leistung würde ich mir mal Gedanken über das 
Gesamtkonzept machen. Der Sensor scheint ja recht hochohmig zu sein und 
dann der ganze "Störnebel" aus dem 230V Netz in ummittelbarer Nähe. Es 
fehlen aber einige Eckpunkte der Einsatzbedingungen. Habe ich die 
Netzspannung schon in meinem System zur Verfügung? Sonst würde ich mit 
Sicherheit eine andere Lösung mit dezentraler Versorgung vorziehen. 
Dürfte wohl auch im Hinblick für Niederspannungsrichtlinie, CE 
Konformitätserklärung und Störfestigkeit bedeutend einfacher sein.

von Christian (Gast)


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Wie sind die Sensoren denn überhaupt miteinander vernetzt.. ?

- Per Funk? Kann das Mini-Leistungs-Netzteil den Strom hierfür auch 
liefern? Im Funkbetrieb nehmen die ja doch ein bisschen mehr als 1mW 
auf.

- Per Kabel? Ein zentrales Netzteil mit brauchbarem Wirkungsgrad wäre 
deutlich einfacher. Möglicherweise mit zusätzlicher lokaler Feinregelung 
am Sensor, also LDO und paar 100mV Spannungsreserve.

Grüße
Christian

von soso... (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Die besseren Z-Dioden (also ab 6.2V) halten ihre Spannung aber auch bei
> 1uA
> http://www.rohm.com/web/global/datasheet/EDZ3.6B

Mal ehrlich, dur schreibst, 80µA sind zuviel, dann kommst du mit einer 
Standard-Billigst-Z-diode daher, die für 5mA spezifiziert ist? Ist das 
dein Ernst?

Wenn dir die 80µA des LM4041 schon zuviel sind, kannst du Z-Dioden in 
die Tonne klopfen. Jeder halbwegs bewanderte Elektroniker weiß, dass das 
nur bei sehr, sehr speziellen Z-Dioden mit weniger Strom klappt.
Insbesondere bei Typen mit kleiner Spannung.

Es gibt solche Z-Dioden, die von dir genannte ist es nicht. Wenn das bei 
dir am Labortisch funtkioniert, schön und gut. Man kann damit in der 
Serie aber schön Baden gehen (hat ein Kollege hier probiert, aber nicht 
mit 80µA, mit 1mA).

--> Mehr Datenblatt lesen und weniger "Bauchgefühl" wäre dringen 
anzuraten.

von Manfred (Gast)


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Dshing S. schrieb:
> Das klinkt interesant.
> _Blindwiederstand_
Autsch.

> Verstehe ich das richtig, dass der Kondensator letztlich als konstanter 
Blindwiederstand von etwa 20 MΩ gesehen werden

Als Blindwiderstand ja, aber mit 20MΩ hast' Dich gehörig verrechnet.

> kann und ich dadurch im Lastfall ein entsprechend höheren
> Spannungsabfall habe.

Mit 230V vorne rein und nur ein paar Volt an der Last kann man das als 
Konstantstromquelle betrachten. Ein Längsregler ist dort fehl am Platz. 
Der Kondensator muss auf den Maximalstrom ausgelegt werden, wird dieser 
unterschritten, wird die Spannung geklemmt (Shuntregler, 
Parallelregler), das kann bei geringen Anforderungen z.B. eine LED sein.

von Stefan F. (Gast)


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Bei nur <= 1mW Stromaufnahme erscheint mir Batteriebetrieb sinnvoller, 
als Stromleitungen, Steckdosen und den ganzen PipaPo drumerhum zu 
verlegen.

Sicher werden die Daten der Sensoren irgendwohin übertragen. Per Funk 
kann nicht sein, dann kämst du mit einem 1mW Netzteilnicht aus. Per 
Kabel kann auch nicht sein, denn auch dafür braucht man mehr Leistung 
(falls es robust funktionieren soll). Außerdem könnte man bei Kabel über 
Fernspeisung nachdenken.

Du hast geschrieben, dass es Dir hauptsächlich um die Stromkosten geht. 
Du bezahlst aber nicht nur den verbrauchten Strom, sondern auch eine 
monatliche Grundgebühr und den Zähler. Im Vergleich dazu sind die 
Stromkosten in diesem Fall vernachlässigbar. Deine "tausende" Euros sind 
übrigens völlig übertrieben. Ob du 0,2mW oder 1mW oder 100mW 
verbrauchst, spielt keine Rolle.

Du hast geschrieben, dass es möglichst klein sein soll. Es sei nur Platz 
für kleine Knopfzellen. Wo bringst du dann das Netzteil unter, und wo 
die Steckdose bzw. den Anschluss-Kasten?

So richtig durchdacht hast du deine Anforderung noch nicht, gell? 
Beschreibe mal deinen Anwendungsfall, dann helfen wir Dir gerne.

von m.n. (Gast)


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A. K. schrieb:
> Das riecht stark nach einem Wettbewerb, wer die beste Antwort auf die
> völlig falsche Frage gibt.

Gewonnen! Das war mit Abstand die beste Antwort.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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soso... schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Die besseren Z-Dioden (also ab 6.2V) halten ihre Spannung aber auch bei
>> 1uA

> Mal ehrlich, dur schreibst, 80µA sind zuviel, dann kommst du mit einer
> Standard-Billigst-Z-diode daher, die für 5mA spezifiziert ist? Ist das
> dein Ernst?

Das ist doch albern. Die Z-Diode muß ja keine hochkonstanten 5V liefern, 
sondern soll die Spannung hinter dem Kondensator lediglich begrenzen. 
Der OP schrieb gerade eben, daß sein Krempel eigentlich an 3V läuft. 
Die Z-Diode muß also nur mindestens 3V + U_drop bereitstellen und 
höchstens das, was der LDO am Eingang verträgt. Da spielt es überhaupt 
gar keine Rolle, ob die Z-Diode 10 oder 20% neben der Nennspannung 
liegt.


Dshing S. schrieb:
> Ich kann grundsätzlich sekundär seitig noch ein paar Klimmzüge machen um
> die Last konstant zuhalten, das ist kein Problem. Momentan brauch ich
> bei 3 V ca. 100 µA im Mittel.

Was deine Forderung nach einem "Netzteil" 5V/200µA mit >=60% 
Wirkungsgrad ad absurdum führt. Wenn du aus besagten 5V deine 3V machst, 
hat allein dieser Linearregler bestenfalls 60% Wirkungsgrad; real 
weniger, weil er ja auch einen Eigenverbrauch hat. Wenn die 5V ein 
Kondensatornetzteil erzeugt, dann braucht es immer wenigstens 200µA 
aus dem Netz; da du nur 100µA abnimmst, sinkt der Wirkungsgrad auf 15%. 
Dazu noch die Verluste, die das Kondensatornetzteil für sich alleine hat 
und du kannst froh sein, wenn du auf 10% über alles kommst.

von Dshing S. (dshing)


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Axel S. schrieb:
 Wenn die 5V ein
> Kondensatornetzteil erzeugt, dann braucht es immer wenigstens 200µA
> aus dem Netz;

Ahh ok. Woraus leitet sich das ab? Ist das eine physikalische Grenze, 
oder ist das dem Stand der Technik geschuldet, das es nicht mit weniger 
geht?

Beitrag #5444908 wurde von einem Moderator gelöscht.
von soso... (Gast)


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Michael B. schrieb im Beitrag #5444908:
> Was bist du denn für ein Vollpfosten, kannst nicht mal das verlinkte
> Datenblatt lesen, in dem deutlich wird, daß auch bei 1uA eine 5mA
> Z-Diode (ab 5.6V) kein Problem hat, aber paulst dumm rum ? Dein Bauch
> scheint Blähungen und Fürze zu haben.

Sie liefert laut Datenblatt 2,5V bei 1µA.

Kraftausdrücke ersetzen keine Lesekompetenz.

von Michael B. (laberkopp)


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soso... schrieb:
> Sie liefert laut Datenblatt 2,5V bei 1µA.
>
> Kraftausdrücke ersetzen keine Lesekompetenz.

so so.

5V6 zeigt deutlich eine Spannung von 4.8V bei 1uA.

Soviel zu deiner Lesekompetenz.

Der Satz lautete soagr:

Michael B. schrieb im Beitrag #5444908:
>>> Die besseren Z-Dioden (also ab 6.2V) halten ihre Spannung aber auch bei
>>> 1uA http://www.rohm.com/web/global/datasheet/EDZ3.6B

die bringt bei 1uA sogar 6.1V

von Peter M. (r2d3)


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Hallo dshing,

Peter M. schrieb:
> Die ideale Voraussetzung
> eben, um bescheuerte Fragen zu stellen.

Ich möchte mich für das "bescheuerte" entschuldigen, ich finde das beim 
nachträglichen Lesen des Fadens jetzt unpassend!

Danke.

Gruß
Peter

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Dshing S. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>  Wenn die 5V ein
>> Kondensatornetzteil erzeugt, dann braucht es immer wenigstens 200µA
>> aus dem Netz;
>
> Ahh ok. Woraus leitet sich das ab? Ist das eine physikalische Grenze,
> oder ist das dem Stand der Technik geschuldet, das es nicht mit weniger
> geht?

Das ist das Funktionsprinzip eines Kondensatornetzteils. Bei 
hinreichend kleiner Ausgangsspannung (bezogen auf die 230V ~ am Eingang) 
wirkt der Vorkondensator wie eine Konstantstromquelle. Der Strom geht 
dann entweder in die Last oder eben in die Z-Diode. Bzw. was immer du an 
Stelle der Z-Diode als Shunt-Regler einsetzt.

Und bevor du fragst: ja, ein Kondensatornetzteil ist unter den von dir 
genannten Voraussetzungen wie

- keine Netztrennung nötig
- kleine Ausgangsspannung, kleine Ausgangsleistung

genau das Mittel der Wahl. Bei hinreichend geringen Anforderungen an die 
Konstanz der Ausgangsspannung und bei konstantem Laststrom kann man 
damit auch die geforderten 60% Wirkungsgrad erreichen. Nicht daß das 
eine sinnvolle Forderung wäre (hatten wir ja schon).

von soso... (Gast)


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Peter M. schrieb:
> Hallo dshing,
>
> Peter M. schrieb:
>> Die ideale Voraussetzung
>> eben, um bescheuerte Fragen zu stellen.
>
> Ich möchte mich für das "bescheuerte" entschuldigen, ich finde das beim
> nachträglichen Lesen des Fadens jetzt unpassend!
>
> Danke.

Bin ja nicht keine Schneeflocke, denk dir also nix.

Bleibt aber die technische Frage.
Wir haben für die EDZ 5.6B folgende Daten:
- Bei 5mA 5,49 - 5,73V
- Bei 1µA >2,5V
Siehe Bildchen.

Das gilt alles übrigens sowieso nur bei 25°C ;-)

So. Und jetzt haben wir bei z.B. 200µA "irgendwas zwischen 2,5 und 
5,73V" abhängig von:
- Temperatur
- Tagesform des Herstellers
- ...
... und darum sind Test am Labortisch ziemlich sinnlos.

Seriös ist streng genommen der Betriebsfall mit 5mA. In der Praxis kann 
man sich 1mA gönnen, ohne zu weit daneben zu sein.

Das ist keine graue Theorie:
Ich habe aber schon ein Problem an der Backe gehabt, bei 1mA für einen 
ähnlichen Regler. War eine BZV5, glaube ich. Einige wenige Dioden waren 
da schon zu niderig dran. Das Problem kam, erst nach Jahren auf, solange 
hat es gedauert, bis eine Charge kam, die schlecht genug war.
Die war wohlgemerkt "in spec".

Bei der von mir vorgeschlagenen Lösung mit LM4041 garantiert TI die 
Datenblattwerte ab 80µA.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Schau mal, was da oben in deiner markierten Spalte steht - reverse 
current :-)

von soso... (Gast)


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H.Joachim S. schrieb:
> Schau mal, was da oben in deiner markierten Spalte steht - reverse
> current :-)

Genau das, was ich geschrieben habe.

Bei max. 1µA hat die Z-Diode 2,5V.

D.h. jagt man 1µA durch, hat sie 2,5V oder mehr. Die 1µA bedeuten NICHT, 
dass sie 5,6V bei 1µA hat.

von der schreckliche Sven (Gast)


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Manfred schrieb:
> 6,8nF.

Zefix, ist das schwierig.
Mach halt endlich Dein doofes Kondensatornetzteil.
Kostet fast nix und braucht fast keinen Platz.

von F. F. (foldi)


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Dshing S. schrieb:
> Nutzen will ich es wie gesagt für eine Sensoranwendung.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle

von Stefan F. (Gast)


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Ich denke, du wirst hier keine Hilfe mehr bekommen, wenn du nicht deinen 
Anwendungsfall beschreibst. Wir helfen ja gerne, aber du musst uns auch 
was geben. Nicht nur nehmen.

von Dshing S. (dshing)


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Hallo zusammen,
also eigentlich würde ich noch gerne verstehen wo die 200 µA herkommen, 
von den immer als unterem Limit geschrieben werden. Das hab ich noch 
nicht ganz verstanden. Warum ist hier Schluss?

Als Reglertyp scheint mir der SR10 ja ganz passabel zu sein. Da es mein 
erster und so ziehmlich einziger Fund in dieser Richtung war, hab ich 
mir gedacht, da gibt es doch bestimmt noch bessere Lösungen.

Wozu ich das Netzteil brauche hab ich ja schon drei mal geschrieben. Und 
ja es ist möglich bei so geringen Leistungsaufnahmen auch Daten via Funk 
zu übertragen. Einsetzen will ich es z.B. in den Unterputzdosen in 
meinem Haus, je nach Ort mit entsprechenden Sensoren und/oder Aktoren. 
Man kann sich denken, dass bei 300 µW keine Echtzeitzeit 
Datenübertragung über hunderte von Metern möglich ist. Jedes System wird 
also wie bereits gesagt ein eigener Sensorknoten. Es handelt sich um ein 
System kein fertiges Device, wo ich euch ein Datenblatt o.ä. anbieten 
könnte, die exakten elektrischen Parameter ergeben sich nun mal erst 
wenn ich weiß wie ich diese mit Energie Versorge. Derzeit am 
Labornetzteil mit besagten Werten, welche sich jedoch ändern 
lassen/würden, wenn man ein zweckmäßigeres Netzteil nutzt. Da ich das 
als Hobby betreibe hab ich auch keinen Grund meine Arbeitszeit mit in 
die Kostenkalkulation einzubringen, wenn ich eben eine Woche mit der 
such nach der besten Lösung beschäftigt bin, dann ist es eben so. Es 
auch geht nicht darum, dass ich es mir nicht leisten kann/will den SR10 
zu nutzen, nur man muss doch eben nicht ein völlig überdimensioniertes 
Netzteil bauen, wenn es nicht nötig ist.

Einige Informationen hab ich ja schon aus dem Wirrwar herausfiltern 
können.
Die CCSS - Regler sind für low - power - Anwendungen grundsätzlich ganz 
gut geeignet. Sie sind für variable Lasten geeignet und haben in ihren 
Arbeitsbereichen eine geringe Verlustleistung (Ich vermeine bewusst das 
Wort Effizient um von den 60 % loszukommen, die wie gesagt als 
Diskussionsansatz gedacht waren). Das hinter dem Netzteil noch 
Spannungsspielereien notwendig sind, die ihrer seits 
verlustleistungsbehaftet sind ist mir klar, daher hab ich ja auch nur 
die Ansprüche an das Netzteil gepostet und nicht die des Gesamtsystems.
Nachteilig ist hier, dass es nur den einen CCSS zu geben scheint, der 
auch nur ansatzweise in den Leistungsbereich kommt und der eben ein 
recht "hohen" Leerlaufstrom zu brauchen scheint.

Als alternativen Regler Typen hatte ich einen Stepdown Regler (MP9488) 
gefunden, der aber dann wohl auch schon das Ende der "low power" 
Fahnenstange sein wird nehme ich.

Die Idee von Tilo R. mit dem dem vorgeschlagenen Linearregler von soso 
finde ich ganz scharmant. Nachteil ist die sehr geringe Lastvarianz und 
der wahrscheinlich ein etwas größere Integrationsaufwand. Die konstante 
Last ließe sich Herstellen, dass sollte kein großes Problem sein.

Also momentan denke ich die beiden Lösungen (SR10 & LM4041) mal 
aufzubauen und zu testen um auch eine genaue Vorstellung vom 
Integrationsaufwand zu bekommen. Bin aber für weitere Konstruktive 
Ratschläge offen.

von Stefan F. (Gast)


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> also eigentlich würde ich noch gerne verstehen wo die 200 µA herkommen

1mW / 5V = 200µA

> Und ja es ist möglich bei so geringen Leistungsaufnahmen auch Daten
> via Funk zu übertragen.

Man auch zu Fuß nach Sibirien gehen.

von F. F. (foldi)


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Stefanus F. schrieb:
> Man auch zu Fuß nach Sibirien gehen.

Wenn man den Funkspruch dann auf einem Zettel stehen hat, so ist das 
auch eine Übertragung
SCNR

von Manfred (Gast)


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H.Joachim S. schrieb:
> Schau mal, was da oben in deiner markierten Spalte steht - reverse
> current :-)

Was auch richtig ist, Z-Dioden werden in Sperrichtung betrieben.

soso... schrieb:
> Bei max. 1µA hat die Z-Diode 2,5V.

Schon toll, wie Du hier Deine absolute Ahnungsfreiheit verteidigst: Die 
Z-Diode zieht maximal 1µA Strom, wenn man 2,5 Volt anlegt.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Dshing S. schrieb:
> Die Idee von Tilo R. mit dem dem vorgeschlagenen Linearregler von soso
> finde ich ganz scharmant. Nachteil ist die sehr geringe Lastvarianz und
> der wahrscheinlich ein etwas größere Integrationsaufwand. Die konstante
> Last ließe sich Herstellen, dass sollte kein großes Problem sein.

Die ist nicht so schlecht, wie es auf den ersten Blick scheint.
Es kommt eben sehr genau auf dein Lastprofil an, deswegen wurde das 
hier auch schon mehrfach nachgefragt.

Du möchtest ein sparsames Netzteil und als Hobbyprojekt für eine 
technisch tolle Lösung gerne auch mehr Aufwand treiben, als man das 
allein anhand der Kosten in Serie tun würde. Das ist mir sehr 
sympathisch.

Das Problem ist, das das Netzteil - wenn man es wirklich so sparsam 
auslegen will - auch genau zu deinem Lastprofil passen muss.

Deine bisherige Ideen mit "ich kann den Stromverbrauch zeitlich 
irgendwie ausgleichen", "zur Not reichen auch 3 V", "Konstante Last 
ließe sich herstellen" sowie die Aussage, hinterher die Spannung noch 
irgendwie nach zu verarbeiten gehören eben genau zur Stromversorgung 
dazu.
Das muss - wenn man so sparsam sein will - mit einbezogen werden.

Wenn man das alles nicht mit einbezieht funktioniert der 0815-Ansatz 
Kondensatornetzteil, Gleichrichter, Z-Diode (mit genug Ruhestrom) prima 
und man muss sich nur wenig Gedanken machen. Das Optimum, das wir im 
Hobby (ohne Berücksichtigung des Zeit- und Materialaufwands) gerne 
anstreben kann so aber nicht erreicht werden.

Ich mache jetzt mal ein paar Beispielannahmen zu deinem System, damit du 
siehst, was für Infos man dafür in etwa braucht:
* Das System ist uC-gesteuert und der Controller kommt mit Spannungen 
zwischen 1.8V und 5.5V klar.
* fast immer ist das System im Ruhemodus und braucht dabei 100uA (bei 
5V, bei 3V vermutlich entsprechend weniger)
* Alle 30 Sekunden soll ein Messwert gemacht und per Funk verschickt 
werden.
* Das Verschicken dauert etwa 0.5s, dabei braucht das Funkmodul 5mA und 
3.3V
* dazwischen kann das Funkmodul stromlos gemacht werden.

Das entspricht auch ungefähr deiner Angabe "5V, 1mW", allerdings 
könnte man damit tatsächlich überlegen (und simulieren), welche 
Topologie in deinem Fall am Bestem wäre.

von soso... (Gast)


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Manfred schrieb:
>> Bei max. 1µA hat die Z-Diode 2,5V.
>
> Schon toll, wie Du hier Deine absolute Ahnungsfreiheit verteidigst: Die
> Z-Diode zieht maximal 1µA Strom, wenn man 2,5 Volt anlegt.

Und jetzt erklärst du bitte, warum die Z-Diode bei 1µA 5,6V bringt (das 
hast du hier mehrfach behauptet), obwohl im Datenblatt 2,5V steht.

Ich bitte um eine SACHLICHE diskussion der Tatsache.

von Seite3von4 (Gast)


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Siehe Diagram auf Seite 3

von oszi40 (Gast)


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soso... schrieb:
> diskussion der Tatsache

Ganz allgemein: Alles was nicht im Datenblatt steht, muß nicht 
funktionieren. Wenn er natürlich 100 Stück ausmessen kann, besteht die 
Möglichkeit, daß es HEUTE funktioniert, aber bei recht hochohmiger 
Ausführung ...

von soso... (Gast)


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Seite3von4 schrieb:
> Siehe Diagram auf Seite 3

Das sind "typical characteristics", welche nur für 25°C gelgen und 
nichts über die Gesamtmenge aller Z-Dioden aussagen. Das entspricht der 
Vermessung eines Einzelstücks auf dem Labortisch.
Das erkennt der geneigte Leser daran, dass nur eine Linie eingezeichnet 
ist, jedoch in der Tabelle ein breiter Bereich für die 
Durchbruchspannung angegeben ist.

Die Angabe in der Tabelle bezieht sich dagegegn auf die Gesamtmenge 
aller Z-Diode - hier sagt der Hersteller, alle dioden die er liefert, 
haben bei 25°C min 2,5V bei 1µA.
Das kann man an der Angabe "MAX" in der Spalte erkennen.

Wohlgemerkt gilt das alles auch nur wieder bei 25°C. Wie sich die 
Durchbruchsspannung bei hohen oder niedrigen Temperaturen verhält, ist 
nicht angegeben.

--> Parametere streuen. Die Durchbruchspannung bei bestimmten Strömen 
gehört dazu.
--> Diese "Linien" im Datenblatt sind dazu gedacht, einen typischen 
Verlauf zu zeigen. Nicht für die Auslegung von Schaltungen.

GARANTIEREN tut der Hersteller die Werte in der Tabelle, nicht mehr, 
nicht weniger. D.h. die Spannung gilt für 5mA. Alles mit weniger Strom 
ist Glücksache. Natürlich geht in der Praxis auch weniger. Aber nicht 
1µA.

Unnd Zuletzt doch mal eine Empfehlung für eine gescheite Z-Diode:
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MMSZ4678T1-D.PDF
Hier garantiert der Hersteller bei 10µA bei der MMSZ4691T1G immerhin 5V. 
Man sieht auf S1 auch direkt :"Low Reverse Current 50µA".

Warum ich die nicht empfehle? Weil ein LM4041 für einen Anfänger viel, 
viel einfacher einzusetzen ist. Darum. Z-Dioden sind ein schwieriges 
Thema für Anfänger, wenn ein atypsicher Anwendungsfall vorliegt.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Tilo R. schrieb:
> Ich mache jetzt mal ein paar Beispielannahmen zu deinem System, damit du
> siehst, was für Infos man dafür in etwa braucht:
> * Das System ist uC-gesteuert und der Controller kommt mit Spannungen
> zwischen 1.8V und 5.5V klar.
Passt so, hier Tiny45 + FOST02 + RFM02

> * fast immer ist das System im Ruhemodus und braucht dabei 100uA (bei
> 5V, bei 3V vermutlich entsprechend weniger)
Weniger, hier bei 3V:
Tiny45 PowerDown ohne WDT 2µA
RFM02 mit WDT 2µA
FOST02 Sleep 0,5µA
also ca. 5µA
Wert auch so gemessen.

> * Alle 30 Sekunden soll ein Messwert gemacht und per Funk verschickt
> werden.
Hier alle 2 Minuten.

> * Das Verschicken dauert etwa 0.5s, dabei braucht das Funkmodul 5mA und
> 3.3V
Passt etwa, Meßzeit rund 0,5s bei ca. 2mA, Senden ca. 0,1s bei 10mA.

> * dazwischen kann das Funkmodul stromlos gemacht werden.
Hier nicht, der WDT des RFM02 braucht weniger als der des Tiny45.

Läauft so seit 2009, allerdings keine 100 Stück sondern nur 6 Stück und 
prinzipiell alle gut erreichbar.
3V Li-Zelle die ich so alle paar Jahre mal wechseln muß.

Netzbetrieb wäre in diesem Fall ungünstiger weil nicht überall verfügbar 
und ich die Sensorschachtel nicht problemlos überall anbringen könnte.

Wenn Netzbetrieb wohl passender Kondensator, der einen Sendezyklus 
versorgen kann und dann über Kondensator, Brückengleichrichter und 
Z-Diode mit sehr kleinem Strom den Kondensator in den 2 Minuten wieder 
laden könnte.

Gruß aus Berlin
Michael

: Bearbeitet durch User
von Bernd K. (prof7bit)


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soso... schrieb:
> Eine Alternative wären sehr sparame Z-Dioden,

Was ist bitteschön eine "sparsame Z-Diode"?

von (prx) A. K. (prx)


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Bernd K. schrieb:
> soso... schrieb:
>> Eine Alternative wären sehr sparame Z-Dioden,
>
> Was ist bitteschön eine "sparsame Z-Diode"?

Wahrscheinlich eine Z-Diode, die schon bei sehr niedrigem Strom die 
Nennspannung liefert. Bei Typen bis etwa 5V ist das unüblich.

: Bearbeitet durch User
von Bernd K. (bmk)


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Hier mal ein Vorschlag mit einer Lithium Primärzelle.

Sorry, ist jetzt OT, da der TO bereits anmerkte, dass nur wenig Platz 
ist. Aber eine Zelle der Größe AA ist ja nun nicht sooo riesig:
https://www.gws-powercell.de/Batterien/Spezial-Batterien/Saft/Saft-LS14500-AA-50036.html?gclid=EAIaIQobChMI0N2snuW-2wIVV5nVCh3eywcHEAQYAyABEgL3Q_D_BwE

Das besondere daran ist die verwendete Chemie Li-SOCl2. Bei geringen 
Strömen im µA Bereich wird die Nennspannung von 3,6V (neu 3,67V) 
annähernd über die gesamte Entladezeit gehalten und geht erst ganz zum 
Schluss in die Knie. Das ist so bei meinem Gammascout (10µA) passiert: 
Nach jetzt 10 Jahren Dauerbetrieb ging die Spannung innerhalb 2-3 Tagen 
von knapp 3,6V auf 2,8V runter und das Batteriesymbol kam. Heute ist das 
Display dunkel. Nun habe ich eine neue Zelle zum Einlöten bestellt. 
Sollte dann wieder 10 Jahre halten.

Anmerkung: 10 Jahre bei 200 µA geht auch. Dann wird die Zelle etwas 
größer:
http://www.akkushop.de/de/er34615-lithium-batterie-d-mono-36-volt-19000mah/

von Jörg R. (solar77)


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Bernd K. schrieb:
> Sorry, ist jetzt OT, da der TO bereits anmerkte, dass nur wenig Platz
> ist. Aber eine Zelle der Größe AA ist ja nun nicht sooo riesig:
> 
https://www.gws-powercell.de/Batterien/Spezial-Batterien/Saft/Saft-LS14500-AA-50036.html?gclid=EAIaIQobChMI0N2snuW-2wIVV5nVCh3eywcHEAQYAyABEgL3Q_D_BwE

Bernd K. schrieb:
> Anmerkung: 10 Jahre bei 200 µA geht auch. Dann wird die Zelle etwas
> größer:
> http://www.akkushop.de/de/er34615-lithium-batterie-d-mono-36-volt-19000mah/

Das ist die große Variante, es gibt auch Zellen <AA.


Wirklich klasse diese Batterien. Ein Nachteil ist leider das die AA 
Zellen nicht in Standard AA-Batteriehalter passen. Die Zellen sind etwas 
zu groß.

Allerdings gibt es die Zellen auch mit Lötanschlüssen.

Ich vermute aber das dem TO diese Lösung zu teuer ist.


@TO
Was außer dem Sensor muss eigentlich auch noch versorgt werden? Ein 
Sensor allein kann ja nicht alles sein.

von soso... (Gast)


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Also 200µA (1mW) sind schon möglich mit Batterien. Da reden wir von 
1750mAh pro Jahr.

Das ginge schon, z.B. 3xAAA mit TPS709 auf 3V3 geregelt oder so (ein 
TPS709 begnügt sich mit 1µA).

Ich habe einen Funkesensor (RFM12) im Außenbereich, da sind mit heuer 
nach 3 Jahren und 4 Monaten die 3xAA von Aldi unter die kritische 
Schwelle für den TPS709 gegangen.

LiSOCL2 sind super, aber für die Anwendung nicht nötig, weil der 
Verbrauch zu hoch ist - die Selbstentladung ist weniger relevant. 
Normale Alkalibatterien sind da völlig ok.
Mit 3xAA sollte man auch 1 Jahr oder so hinbekommen können, mehr geht 
mit Monozellen.

Was ich sonst noch in Arbeit habe, ist ein LTC4070-Regler mit Solar für 
Energy-Harvesting mit einer Lithium 18650-Zelle. Platine habe ich schon 
bestellt, aber Schaltung ist noch ungetestet. Das wäre dann eine 
"Ewigkeitslösung".

von Dshing S. (dshing)


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Hallo zusammen,

als erst mal zu den Batterien: Die Thionylchlorid kenne ich, aber in 
großer Stückzahl überall in Haus und Hof verteilt haben will ich die 
nicht, da passiert es dann doch mal, das Mensch oder Tier irgendwie ein 
in die Finger bekommt und dann war's um es geschehen und mit es meine 
ich nicht den Sensorkonoten ;) Mal ganz zu schweigen vom Brandfall, wo 
auch eine Unterputz Anbringung nicht helfen würde. Nach 10 Jahren muss 
man sie dann spätestens doch austauschen, bei einem Netzteil, kann man 
zumindest noch hoffen, dass es nach 10 Jahren noch funktioniert, ob das 
dann der Fall wird sich zeigen XD
Ganz zu schweigen vom psychologischen Effekt, wenn was mal nicht 
funktioniert, überlegt man natürlich ist die Batterien leer, grade wenn 
es sich auf das Ende der Lebensdauer zu geht - der Gedanke - jetzt muss 
ich bald alle Batterien wechseln ^^
Mal abgesehen von Preis und vor allem der Größe

€Tilo &  Michael:

Ja so in etwa sieht das aus ca. 5 mA für im Mittel 100 ms der Sender und 
Empfänger alle 2 s hängt ganz entscheidend von der Sendequalität ab. 
Grundlast im Fullsleep schätzungsweise 20 uA partielle kommen die 
Sensoren dann zeitlich versetzt da zu, je nach genauer Ausstattung wird 
das unterschiedlich sein. Der zeit wird aus 3 V mit einem DC DC Wandler 
2,5 V gemacht für µC und Sender. Momentan hab ich als primitiven 
Testaufbau um den Strom zu filter ein 1 kΩ Widerstand und dahinter ca. 
1000 µF Kapazität  aus der sich das ganze System dann bedient bei 
Bedarf. Klügere Aufbauten bekomme ich dann schon hin um den Strom ggf. 
zu glätten. Im Mittel brauch ich dann aktuell irgend was um die 100 µA 
bei 3 V. Die Zeiten und vor allem die Sendeleistung und damit auch der 
Sendestromverbrauch sind aber nicht fix, das kann dann nach bedarf 
angepasst werden und entscheidet sich auch durch die Stromversorgung. 
Mittelfristig denke ich die Sende Zeit noch drastisch zu verringern. 
Momentan läuft das noch über Handshake, was seine Zeitdauer bis es dann 
losgehen kann. Bei 100 Stück wird aber eine Burst Variante intelligenter 
sein denke ich.

Jetzt bitte nicht ficht Falsch verstehen, aber das eigentliche 
Schaltungsdesign will ich mir schon selber ausdenken und alles auf 
einander abstimmen, daher Eingangs nur die groben Randbedingungen von 
mir mit ca. 5 V und weniger als 1 mW. Ich will ja nicht, dass Ihr für 
mich die "Arbeit" macht und mir ein fertiges Gesamtsystem präsentiert. 
Wer daran natürlich spaß hat, kann das gerne machen. Ich sehe ja dass 
ich nicht der Einzige bin, der sich solche Sensorknoten ausdenkt und 
Spaß daran hat.
Im Prinzip kann man das vom Verbrauch auch noch deutlich weiter herunter 
bringen, aber wenn es dann eben so wie es aussieht eh bei 20 mW nicht 
mehr als IC drunter geht, kann es sinnvoll sein das Gesamtsystem neu zu 
Designen und evtl neue Funktionen dazu zu nehmen und schon sind die 
genauen Angaben mit Zeiten und Lasten wieder obsolet. Alternativ kann 
man die Spannungswandlung diskret aufzubauen und genau an die 
Anforderungen anpassen, dann ist es Sinnvoller die Timings zu ändern 
(Bspw. senden in der einen Sekunde empfangen in der Anderen) um eine 
verteiltere Last zu haben. Nur so was könnt ihr ja nicht für mich 
entscheiden und die Kriterien für meine Entscheidungsfindung sind ja 
naturgemäß mannigfaltig und lassen sich nicht mal eben in eine Forum 
posten. Daher denke ich die ist es besser die möglichen 
Lösungsstrategien aufzuzeigen. Ich würde solche Netzteile ja mit unter 
auch in ganz anderen Anwendungen später mal verwenden.

Zusammenfassend:

Grundsätzlich das einzige Verfahren um in solch geringen Lasten 
effizient unterwegs zu sein, die Nutzung einer Reihenkapazität im 
Wechelstrom Teil. Hieraus ergeben sich zwei mögliche Ansätze, die 
Nutzung einer CCSS IC oder der diskrete Aufbau. Die "sparsamste" IC ist 
der SR10 von MC und definiert damit die obere Grenze für einen diskreten 
Aufbau. Für diskreten Aufbau gibt es zwei Vorgehensweisen: Entweder man 
entwickelt einen CCSS Regler selbst, der einen geringeren Ruhe Strom hat 
als der SR10 oder man nutzt einen DC Spannungsregler mit möglichst 
geringem ruhe Strom und stimmt das System so an, dass der 
Spannungsregler immer eine hinreichend kleine, aber groß genuge Spannung 
sieht um auf die Zielspannung zu regeln. Darf dabei aber nicht den 
effizienten Wirkbereich aus dem Auge verlieren, der durch den 
Reihenkondensator definiert wird.

Gibt es noch andere Ansätze die ich jetzt nicht auf dem Schirm habe?

von (prx) A. K. (prx)


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Dshing S. schrieb:
> Gibt es noch andere Ansätze die ich jetzt nicht auf dem Schirm habe?

Über die Datenleitung, sofern es eine gibt?

von Stefan F. (Gast)


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> Gibt es noch andere Ansätze die ich jetzt nicht auf dem Schirm habe?

Ja, den Anwendungsfall beschreiben, dann sehen wir weiter. Wir wissen 
immer noch kaum mehr, als das du für irgendwas 5V mit mittlerer 
Stromaufnahme von 1mW benötigst.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Dshing S. schrieb:
> oder man nutzt einen DC Spannungsregler mit möglichst
> geringem ruhe Strom und stimmt das System so an, dass der
> Spannungsregler immer eine hinreichend kleine, aber groß genuge Spannung
> sieht um auf die Zielspannung zu regeln. Darf dabei aber nicht den
> effizienten Wirkbereich aus dem Auge verlieren, der durch den
> Reihenkondensator definiert wird.

Genau für diese Idee möchte ich einen Lösungsvorschlag machen - siehe 
Bild.

Als Linearregler schlage ich den RT9058 vor. Der liefert fertige 3V, hat 
einen Ruhestrom von nur 2uA und verträgt 36V Eingangsspannung.

Die weitere Idee ist, C2 für die Bereitstellung der Leistungsspitzen 
beim Senden und Messen zu nutzen und den Rest der Schaltung so 
auszulegen, dass sich C2 in der Pause wieder auflädt. Man kann darüber 
nachdenken, Messen und Senden eine Minute zu versetzen.

Die limitierende Zenerdiode mit 33V ist ein Vorschlag, da kann man noch 
viel rumoptimieren. Höhere Spannung heißt auch höherer Stromverbrauch, 
wenn C2 mal voll ist. Niedrigere Spannung heißt weniger Hub an C2, aus 
dem die Energie für den Sender kommen muss, und potentiell vielleicht 
auch höheren Strom durch C1, weil man (durch die Baugröße von C2) nicht 
so viel Puffern kann oder will.

Wichtigste Rechnung ist der Strombedarf.
Du sagtest ca 5uA Ruhestrom. Dazu je 1mAs für Messen und Senden alle 2 
Minuten macht im Schnitt 21,7uA
Dazu kommt der Regler mit seinem Ruhestrom von 2uA.
Für die Zenerdiode wüde ich jetzt mal 10uA veranschlagen (ja das ist 
wenig, aber bei hohen Spannungen sind Z-Dioden besser und wenn dann nur 
25 statt 33V rauskommen kann man das einplanen. Und es geht nicht um 
Serie.)

Dann kommen noch ein paar häßliche Sachen, an die man sonst nicht denken 
muss:
* der Leckstom des Elkos. Ich würde 3uA annehmen.
* der Leckstrom des Gleichrichters. Je nach Typ versprechen Datenblätter 
hier <5uA oder <10uA, da kann man sich ja was aussuchen.

In Summe bin ich damit bei 42uA :-)

C1 berechne ich zu Xc = (230V*90%)/42uA und komme damit auf ein C1 von 
0,65 nF.
Keine Ahnung ob man einen X2-Kondensator mit aufgerundeten 0,68nF 
findet, zur Not würde ich halt 1nF nehmen und hätte dabei genug Reserve, 
um z.B. die Spannung von D1 kleiner zu machen.

In der Richtung würde ich dann mit beschaffbaren Bauteilen noch an den 
Werten drehen...

von Dshing S. (dshing)


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Jup genau so hatte ich es nach deinem ersten Post vor Augen, der RT9058 
klinkt super. Ich hab das gerade für den LM4041 simuliert komme auf ganz 
gute Werte. Ich werde mal noch die Leckströme mit rein bringen und auf 
den RT9058 gehen, danke dafür.
Ich denke die Kondensator Toleranzen werden noch ein viel großes Problem 
in der Realität werden, weniger der Wert selbst.

Noch eine Frage zum Thema Sicherheit, C2 muss kein X2 Kondensator mehr 
sein oder? Hier kann im Falles eines Schadens ja wegen der Begrenzung 
durch C1 keine kritische Leistung mehr verheizt werden oder?
Und gibt es Empfehlungen zu R1 reichen 1KΩ sonst nagt das empfindlich an 
der Effizienz.

von Tilo R (Gast)


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Ja, c2 kann ein fast beliebig popliger Elko sein der die Zenerspannung 
aushält.

Zu R1: der ist ja zur Einschaltstrombegrezung. Auf was soll begrenzt 
werden?
Laut Datenblatt können auch die mickrigsten Gleichrichter i.d.Regel 
einen "non repetitive Peak Current" von etlichen dutzend Ampere. 10 oder 
20 Ohm könnten schon ausreichend sein.
Andererseits fällt wegen des mickrigen Stroms auch 1k nicht ins Gewicht.

von Dshing S. (dshing)


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Super Danke, ich hab mich jetzt doch für 100 Ω entschieden.

Wen es noch interessiert. Ich hab es jetzt noch um einen zweiten 
Kondensator parallele zu C2 geschaltet erweitert. Dieser wird über ein 
MOSFET entweder durch den Spannungsabfall über eine zweite Z-Diode und 
einen Reihenwiderstand mit deutlich geringer Zenerspannung als die 33V 
Diode geschaltet. Oder andersherum, der µC kann den zusätzlichen 
Kondensator dazuschalten und länger im Sleep bleiben, wenn Energie 
hungrige Aktionen anstehen. Dadurch verheize ich die "überflüsige" 
Leistung nicht, sondern speichere sie erstmal in einem zweiten 
Kondensator. Mit dem µC schaue ich dann auf die Spannung im Kondensator 
und kann dann vom Programm bei genügend gespeicherter Energie 
zusätzliche Sendeleistung einstellen ö.ä. sinnvolles mit der Energie 
machen.  Dadurch lässt sich das System sozusagen selbst optimieren auf 
die ideale Last.

Dann hab ich noch die Grätz-Schaltung durch einen 
Halbwellengleichrichter ersetzt um nicht zu viele Bauelemente am Ende zu 
haben. Ich komme jetzt mit 175 µW Eingangsleistung mit den parasitären 
Elementen bei ~ 75 % eff raus mit weiterem Potential durch eine 
Selbstoptimierung der Timings dann in der Realität.

Vielen Dank für alle hilfreichen Postes. Vielleicht schaffe ich ja noch 
die 100 µW zu unterschreiten ^^

von Michael B. (laberkopp)


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Tilo R. schrieb:
> C1 berechne ich zu Xc = (230V*90%)/42uA und komme damit auf ein C1 von
> 0,65 nF.

Fast.

Durch den Gleichrichtereffekt ergibt sich ein Faktor von 1.11 zwischen 
Effektivwert und Mittelwert, also 0.75nF, damit passt 1nF gut.

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