Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Suche LDO mit möglichste geringem Eigenverbrauch


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von Frank S. (hobbyist)


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Für eine batteriebetriebene Schaltung suche ich einen LDO, der einen 
möglichst geringen Eigenverbrauch hat. Versorgt wird er mit einer 9V 
Blockbatterie und soll einen Atmega328P (und Peripherie) sowohl im 
Tiefschlaf mit rund 4-5µA als auch im aufgewachten Zustand mit rund 
25-40mA versorgen.

Ich möchte zwar keine Massenproduktion anstreben, aber trotzdem sollte 
er zu einem realistischen Preis erhältlich sein.

Frank

: Verschoben durch Moderator
von Andreas B. (bitverdreher)


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Stromsparen und 9V Blockbatterie ist die denkbar schlechteste 
Kombination.

von Timmo H. (masterfx)


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MCP1703, 2uA

von S. Landolt (Gast)


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Irgendein Beispiel: MCP1702 mit 2.0 uA. Nehmen wir den 9 V-Block mit 500 
mAh an, dann wären das 500 mAh / (5 + 2) uA = 71 kh; und das müssen wir 
so stehen lassen, solange das Zeitverhältnis zu den "rund 25-40mA" nicht 
angegeben wird.

von S. Landolt (Gast)


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PS:

> zu einem realistischen Preis erhältlich

62 ct bei Reichelt

von Dietrich L. (dietrichl)


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Warum überhaupt ein LDO bei 9V -> Atmega? LDOs neigen eher zum 
Schwingen...

von Jörg R. (solar77)


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Dietrich L. schrieb:
> Warum überhaupt ein LDO bei 9V -> Atmega?

Ich schließe mich dem an...

Andreas B. schrieb:
> Stromsparen und 9V Blockbatterie ist die denkbar schlechteste
> Kombination.

...aber gerade bei einer 9 Volt Batterie macht der LDO Sinn. Es macht da 
schon einen Unterschied ob bereits bei 7,5 Volt oder erst bei <6 Volt 
Schluss ist. Adäquat gilt das auch falls der uC mit 3,3 Volt versorgt 
wird.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Jörg R. schrieb:
> ...aber gerade bei einer 9 Volt Batterie macht der LDO Sinn

Eine 9V Block macht hier überhaupt keinen Sinn.
Wenn man Stom sparen will, versucht man auf einen Spannungsregler für 
den uC zu verzichten und nutzt den vollen Betriebsspannungsbereich des 
uC aus. Sprich: Batterie 3-5V, LiIon, 2x oder 3x Mignon oder was auch 
immmer.

von Frank S. (hobbyist)


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Ups, das hatte ich gar nicht geschrieben. Es werden für den AVR 3V3 
benötigt. Er wird sich nur 4 mal täglich für jeweils etwa 5 Sekunden 
nicht im Tiefschlaf befinden.

Wenn jemand eine gute alternative Idee hat, die gegebenen 9V (werden 
durch den µC per Transistor auf eine weitere Schaltung geschaltet) 
anders auf 3V3 zu bekommen, dann lasse ich mich gerne davon überzeugen.

: Bearbeitet durch User
von Andreas B. (bitverdreher)


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Frank S. schrieb:
> Wenn jemand eine gute alternative Idee hat, die gegebenen 9V anders auf
> 3V3 zu bekommen, dann lasse ich mich gerne davon überzeugen.

Habe ich geschrieben: Nimm eine Batterie, die 3-5V liefert und laß den 
Spannungsregler weg.

von Jörg R. (solar77)


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Andreas B. schrieb:
> Eine 9V Block macht hier überhaupt keinen Sinn.

Du musst schon richtig lesen.....
..ich haben Deinen Kommentar bestätigt!

Jörg R. schrieb:
> Ich schließe mich dem an...
>
> Andreas B. schrieb:
>> Stromsparen und 9V Blockbatterie ist die denkbar schlechteste
>> Kombination.

Nur, wenn eine 9 Volt Batterie, dann auch einen LDO.

von Frank S. (hobbyist)


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@bitverdreher:
Das habe ich gelesen und mache das auch, wo immer es geht. In diesem 
Fall geht es aber nicht. Daher hatte ich geschrieben, dass die 9V 
gegeben sind. Auch dafür wird es eine Lösung geben, denke ich.

: Bearbeitet durch User
von Andreas B. (bitverdreher)


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Frank S. schrieb:
> Auch dafür wird es eine Lösung geben, denke ich.

Aber keine gute. Der Eigenverbrauch jedes Spannungsreglers wird den 
Strom für den Sleep um ein mehrfaches überschreiten.

von (prx) A. K. (prx)


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https://www.mikrocontroller.net/articles/Versorgung_aus_einer_Zelle
Wobei der beste Regler meist der ist, den man weglässt.

: Bearbeitet durch User
von S. Landolt (Gast)


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Der 9 V-Block mit dem genannten MCP1702 passt doch - ich komme auf über 
30 kh, also rund 3.5 Jahre.

von Andreas B. (bitverdreher)


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Jörg R. schrieb:
> Nur, wenn eine 9 Volt Batterie, dann auch einen LDO.

Ok, so gesehen, wenn man unbedingt so rummurksen muß.

A. K. schrieb:
Wobei der beste Regler meist der ist, den man weglässt.

Will er ja nicht, warum auch immer.

: Bearbeitet durch User
von *.* (Gast)


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Erst genau lesen, dann besserwissen:

> die gegebenen 9V (werden durch den µC per Transistor auf eine weitere Schaltung 
geschaltet)

von Jörg R. (solar77)


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Andreas B. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Nur, wenn eine 9 Volt Batterie, dann auch einen LDO.
>
> Ok, so gesehen, wenn man unbedingt so rummurksen muß.

Richtig, ich würde es auch anders lösen.

von Timmo H. (masterfx)


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Andreas B. schrieb:
> Eine 9V Block macht hier überhaupt keinen Sinn.
> Wenn man Stom sparen will, versucht man auf einen Spannungsregler für
> den uC zu verzichten und nutzt den vollen Betriebsspannungsbereich des
> uC aus. Sprich: Batterie 3-5V, LiIon, 2x oder 3x Mignon oder was auch
> immmer.
Auch wenn ein 9V Block nicht unbedingt das beste ist... Ich habe oftmals 
Peripherie (die vom TO kennen wir allerdings nicht) am µC welche eben 
nicht mit dem Arbeitsbereich von Batterien klar kommt. Li-Ion 3,x V - 
4,2V (4.2V ist schon für viele ICs zu viel), AA => je nachdem ob Akku 
(2x 1.2V (oft zu wenig) oder 3x 1.2V (manchmal schon zu viel) und nach 
dem Laden haben sie ja auch eher 1.35V) oder Batterie (2x 1.5V, ist okay 
aber oftmals nur 50-60% der Kapazität nutzbar wenn man es nur bis 2.6V 
runter verwenden kann).

Darum benutze ich in den meisten Fällen Li-Po/Ion mit MCP1703 und sauge 
die Zelle so bis 3.4V runter (damit hat man ca. 85-90% der Kapazität 
verwendet).

von (prx) A. K. (prx)


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> die gegebenen 9V (werden durch den µC per Transistor auf eine
> weitere Schaltung geschaltet)

Weshalb es solchen Fragen oft hilfreich ist, nicht bereits die Lösung 
9V+Regler fest vorzugeben, sondern mindestens zusätzlich das eigentliche 
Problem zu schildern. Vielleicht ist das der richtige Ansatz, vielleicht 
ist man aber aber schon auf dem Holzweg. Dagegen wird hier nicht einmal 
die benötigte Spannung der Peripherie genannt.

Denn wenn man schon die Stromversorgungsdomänen trennt (hier mit 
Schalter), kann man vielleicht auch die Erzeugung trennen. Also den µC 
mit variabler Spannung aus der Batterie betreiben, die 
Festspannungs-Peripherie aber mit einem bedarfsgemäss abgetrennten 
Schaltregler. Dann ist das Thema "Ruhestrom" des Reglers vom Tisch. Nur 
als Beispiel.

: Bearbeitet durch User
von Jobst Q. (joquis)


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Timmo H. schrieb:
> Ich habe oftmals
> Peripherie (die vom TO kennen wir allerdings nicht) am µC welche eben
> nicht mit dem Arbeitsbereich von Batterien klar kommt. Li-Ion 3,x V -
> 4,2V (4.2V ist schon für viele ICs zu viel), AA => je nachdem ob Akku
> (2x 1.2V (oft zu wenig) oder 3x 1.2V (manchmal schon zu viel) und nach
> dem Laden haben sie ja auch eher 1.35V) oder Batterie (2x 1.5V, ist okay
> aber oftmals nur 50-60% der Kapazität nutzbar wenn man es nur bis 2.6V
> runter verwenden kann).

Schon mal was von LiFePO4-Akkus (Lithium-Ferro-Phosphat) gehört?

Bei kleinen Strömen 3,3 Volt fast über den gesamten Entladevorgang 
hinweg. Mit 3,4 V Ladespannung werden sie schon zu etwa 90% voll, lassen 
sich also sogar im Betrieb laden.

von Timmo H. (masterfx)


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Jobst Q. schrieb:
> Schon mal was von LiFePO4-Akkus (Lithium-Ferro-Phosphat) gehört?
>
> Bei kleinen Strömen 3,3 Volt fast über den gesamten Entladevorgang
> hinweg. Mit 3,4 V Ladespannung werden sie schon zu etwa 90% voll, lassen
> sich also sogar im Betrieb laden.
Klar, aber erstens sind die teuer, zweitens <50% der Energiedichte von 
Li-Ion, drittens geringe Vielfalt an Bauformen, viertens wenig Lade-ICs. 
Zumindest für mich noch nicht interessant

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Ich empfehle vier AA Zellen und diesen 3,3V LDO Regler oder eine Lithium 
Zelle und einen 3,0V LDO Regler. Denn die allermeisten Teile, die für 
3,3V Nennspannung ausgelegt sind, laufen auch mit 3,0V zuverlässig. Das 
wäre in dem konkreten Fall zu überprüfen. Eine universelle Lösung, die 
zugleich annähernd keinen Ruhestrom aufnimmt, ist utopisch.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Frank S. schrieb:
> Ups, das hatte ich gar nicht geschrieben. Es werden für den AVR 3V3
> benötigt. Er wird sich nur 4 mal täglich für jeweils etwa 5 Sekunden
> nicht im Tiefschlaf befinden.
>
> Wenn jemand eine gute alternative Idee hat, die gegebenen 9V (werden
> durch den µC per Transistor auf eine weitere Schaltung geschaltet)
> anders auf 3V3 zu bekommen, dann lasse ich mich gerne davon überzeugen.

Ist die "weitere Schaltung" dann auch nur für jeweils 5s aktiviert?

von Uuuuuhhh. (Gast)


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Ich wuerd zB den TPS62056 anschauen.

von Jörg R. (solar77)


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Uuuuuhhh. schrieb:
> Ich wuerd zB den TPS62056 anschauen.

Rechenexempel wenn die Last eingeschaltet wird. Ansonsten zu hohe 
Ruhestromaufnahme.


Timmo H. schrieb:
> Jobst Q. schrieb:
>> Schon mal was von LiFePO4-Akkus (Lithium-Ferro-Phosphat) gehört?
>>
>> Bei kleinen Strömen 3,3 Volt fast über den gesamten Entladevorgang
>> hinweg. Mit 3,4 V Ladespannung werden sie schon zu etwa 90% voll, lassen
>> sich also sogar im Betrieb laden.
> Klar, aber erstens sind die teuer, zweitens <50% der Energiedichte von
> Li-Ion, drittens geringe Vielfalt an Bauformen, viertens wenig Lade-ICs.
> Zumindest für mich noch nicht interessant

Trotzdem ein sehr interessanter Kommentar bzw. Hinweis auf den Akkutyp 
von Jobst Q. Ich kannte dieses Entladeverhalten bisher nur von 
speziellen Batterien.

Und ob es für dich interessant ist spielt auch keine Rolle, du bist ja 
nicht der TO.

: Bearbeitet durch User
von Frank S. (hobbyist)


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Vielen Dank für die vielen Hinweise. Ich werde mir den MPC1702 bzw. 
MCP1703 bestellen. Der einzige Unterschied scheint in der maximalen 
Eingangsspannung zu liegen, was aber bei 9V nicht relevant ist.

Frank

von achso? (Gast)


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Dietrich L. schrieb:
> Warum überhaupt ein LDO bei 9V -> Atmega? LDOs neigen eher zum
> Schwingen...

Was ist denn das für eine Räuberpistole?

Ich verbaue LDOs seit 20 Jahren auf jede einzelne Platine. Die laufen 
teils in Großserie. Ich habe viele Kollegen, die das auch tun. Ich habe 
schon in mehreren Firmen gearbeitet, wo das auch getan wird. Also 
Massenweise LDO verbauen.
Jeder moderne µC hat einen drin (Kernspannung), wie auch viele 
Schaltregler (ja wirklich!) oder Dinge wie PHY. So findet man oft zig 
LDO auf einer Platine.

0 mal kam es zum bisher zu Problemen mit "Schwingen".

Natürlich setzt das voraus, dass man Datenblätter ließt und Dinge wie 
ESR der Kondensatoren beachtet.
Für die Leute von der Bauchgefühl-Fraktion ist das natürlich dumm, weil 
die lesen keine Datenblätter.
Man könnte sagen, ein schwingender LDO besingt die Inkompetenz des 
Entwicklers :-)

@Topic:
Ich verbaue öfter den TPS709. Der hat typisch 1µA. Der MCP1702 ist aber 
auch gut (der wurde oben ja schon genannt).

Beitrag #5451161 wurde vom Autor gelöscht.
von Pandur S. (jetztnicht)


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Normalerweise bezahlt man LDO (= low differential voltage out) mit 
schlechteren Werten. Sollte also eher nicht LDO nehmen, wenn man nicht 
LDO braucht. Und von 9 V auf 3.3V ist definitiv HDO

von Manfred (Gast)


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Zitronen F. schrieb:
> Normalerweise bezahlt man LDO (= low differential voltage out) mit schlechteren 
Werten.

Die da im Vergleich welche wären?

> Sollte also eher nicht LDO nehmen, wenn man nicht
> LDO braucht. Und von 9 V auf 3.3V ist definitiv HDO

Benenne einen Längsregler in, wie Du es nennst, HDO mit gleichartig 
geringem Querstrom wie den MCP170x.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Ich habe auch die Erfahrung gemacht, dass LDO häufiger zicken, wenn man 
sich nicht an die Vorgaben aus dem Datenblatt hält. Hier ist 
ordentliches Arbeiten wichtiger, als beim gutmütigen LM7805.

von Pandur S. (jetztnicht)


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Ja, die MCP kommen bei einer Suche auf digikey an etwa 3. Stelle.

Diewelchen Untendran, auch LDO, spezifizieren teilweise eine Ripple 
Rejection von 20dB. Nicht grad der Hammer. Wie gesagt, es gibt nicht 
alles aufs Mal. Aber fuer einen Betrieb an einer Batterie ist das 
wahrscheinlich auch eher irrelevant.

Es sind zumindest bis 40uA alles LDOs


https://www.digikey.ch/product-detail/en/ablic-u-s-a-inc/S-818A33AUC-BGNT2U/1662-2000-1-ND/6696434

https://www.digikey.ch/product-detail/en/on-semiconductor/MC78FC33HT1G/MC78FC33HT1GOSTR-ND/1481320

https://www.digikey.ch/product-detail/en/microchip-technology/MCP1701AT-3302I-CB/MCP1701AT-3302I-CBCT-ND/3622384

von Werner H. (werner45)


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Warum nicht Stefanus´ Vorschlag?

4 Batterien, bei zweien angezapft für den µC, der Rest für die 
Peripherie...
Kommt ganz ohne Regler incl. Hühnerfutter aus. Billiger geht nich.

Gruß   -   Werner

von Mike (Gast)


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9V Block ist ganz Arger Mist aufgrund der schlechten Verhältnisse: Preis 
zu Ladung, Nennspannung und benötigte Spannung sowie Platz zu Ladung. 
Nimm zwei AAs oder was mit Lithium!

von Klaus (Gast)


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Zitronen F. schrieb:
> spezifizieren teilweise eine Ripple
> Rejection von 20dB. Nicht grad der Hammer.

Damit bekommt man ne Schachuhr bestimmt nicht hin, vor allem bei dem 
hohen AC-Anteil einer Batterie. Gut daß du drauf hingewiesen hast!

MfG Klaus

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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9V Block Batterien sind toll für Geräte, die mit 5-9V funktionieren und 
im Mittel nur sehr wenig Strom aufnehmen.

Mir fallen da spontan nur Rauchmelder als typischen Anwendungsfall ein.

von achso? (Gast)


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Stefanus F. schrieb:
> Ich habe auch die Erfahrung gemacht, dass LDO häufiger zicken,
> wenn man
> sich nicht an die Vorgaben aus dem Datenblatt hält. Hier ist
> ordentliches Arbeiten wichtiger, als beim gutmütigen LM7805.

Das stimmt, ist aber kein große Hürde.

Beispiel:
TPS709: Einschränkung: COUT>1,5µ, ESR < 0,2Ohm.
Vorn und hinten einen 0805er 10µ 10V Kerko ran, fertig. Bei Kerkos muss 
man halt das DC-Bias Problem wissen, daher 10µ, passt vermutlich immer.

Das liest man sich einmal durch, überprüft das ein einziges mal mit 
einem Lastwechseltest ob es wirklich stabil ist, und kann es immer 
wieder verwenden.

Wer unsicher ist, geht auf das Referenzdesign und kopiert sich die 
Schaltung 1:1 raus. Das ist noch einfacher, und wenn man die Bauteile 
nimmt, die der Hersteller auch nimmt, wird man keine Probleme haben.

Wie schon geschrieben haben viele Bauteile interne LDO, wo man das 
Gleiche beachten muss. So gut wie alle SAM7, STM32, PIC24, PIC18 zum 
Beispiel. Auch da muss man die Sache mit dem DC-Bias und ESR beachten. 
Auch Kernspannungsregler können schwingen ;-)

von MaWin (Gast)


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Dietrich L. schrieb:
> Warum überhaupt ein LDO bei 9V

Weil die Kapazität einer 9V Batterie bei Entladung von 9V auf 5.6V 
(0.9V/Zelle) gemessen wird.
Ein normaler Spannungsregler (7.5V Mindesteingangsspannung) nutzt den 
sowieso nicht besonders leistungsfähigen 9V Block also nur zur Hälfte.
Das alles hättest du mit Datenblattlesen rausfinden können, stattdessen 
zeigst du allen, dass du noch weniger weisst als der Frank S.

von andy (Gast)


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Dietrich L. schrieb:
> Warum überhaupt ein LDO bei 9V -> Atmega? LDOs neigen eher zum
> Schwingen...

eine total schwachsinnige und verallgemeinerte Aussage

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