Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannungswandler für normal und sleep-mode von uC


von Olli Z. (z80freak)


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Ich bin gerade dabei die Sleep-Modes des Atmega für mich zu entdecken. 
Dabei frage ich mich ob es sinnvoll ist für den Sleep- und Normalbetrieb 
unterschiedliche Spannungswandler zu nutzen, oder ob das einer kann oder 
überhaupt sinnvoll ist?
Die Frage dahinter ist, wenn ich den Atmega in den Tiefschlaf versetze 
um ihn über einen externen oder internen Interrupt wieder aufzuwecken, 
sollte dann der Spannungsregler die ganze Zeit laufen? Oder sollte man 
den nicht auch abregeln, sodass kaum Strom verbraucht wird?
Setzt man für sowas spezielle, abschaltbare Regler ein, oder hat man gar 
zwei und einer davon mit extrem niedrigem Eigenverbrauch und Leistung, 
rein um den Sleepmode zu erhalten?
Oder nutzt man für sowas eher dicke Elkos?

Von einem Audioradio weiss ich das dieses intern zahlreiche Wandler und 
Schalter hat um fast jede Komponente einzeln an und abschalten zu 
können. Aber am Ende muss wenigstens der kontrollierende Radiocontroller 
noch mit Strom versorgt werden. Das liegt aber irgendwo mi uA Bereich.

: Bearbeitet durch User
von Jacko (Gast)


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So richtig SPAREN muss (und kann man auch recht gut) im Akku-,
oder Batteriebetrieb.

Mit Spannungswandlern Strom sparen ist so richtig witzlos,
wiel die Spannungswandler zusätzlichen (!) Strom brauchen,
mit dem man ja gerade geizen will...

Also wenn es eine Chance gibt, die ganze Mimik bei ca. 3..4 V
laufen zu lassen....  Da könntest du mit passenden
Li-Bat/Akkus VIEL weiter kommen!

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Idealerweise betreibst du den Controller an einer ungeregelten Spannung. 
Gerade bei den AVRs hast du den Vorteil, dass sie bspw. direkt an einer 
Li-Ionen-Zelle über deren kompletten Spannungsbereich betrieben werden 
können.

Wenn das nicht machbar ist, dann musst du schauen, ob du einen Regler 
findest, der deinen kompletten Lastbereich einschließlich der Wünsche 
bezüglich des Schlafstroms erreichen kann. Wenn nicht, kann man 
natürlich auch sehen, wie man zwei Regler kombiniert, aber das wird dann 
nicht einfacher … eventuell ist es dann einfacher, einen Regler mit 
genügend kleinem Minimalstrom zu finden, der nur den AVR selbst 
versorgt, und stromhungrige Peripherie über einen zweiten 
(Schalt-?)Regler zu versorgen, der erst im laufenden Betrieb von deinem 
AVR eingeschaltet wird.

von Falk B. (falk)


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von Olaf (Gast)


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> Setzt man für sowas spezielle, abschaltbare Regler ein, oder hat man gar
> zwei und einer davon mit extrem niedrigem Eigenverbrauch und Leistung,
> rein um den Sleepmode zu erhalten?

Man setzt dafuer einfach einen modernen Schaltregler ein. Die gehen dann 
in den lueckenden Betrieb und ziehen nur noch wenige Microampere.
Ein Beispiel fuer sowas waere z.B der LTC3642. Der macht einen Iq von 
12uA.

Olaf

von Olli Z. (z80freak)


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Danke für die guten Hinweise. Nur zur Klärung, es geht mir hierbei nicht 
um einen Batteriebetrieb, auch wenn ich die Analogie erkenne.

Ich dachte halt das es unter den gefühlt Millionen von Spannungsreglern 
evtl. auch Serien gäbe, die speziell für solche Betriebsarten ausgelegt 
sind und die hier bekannt sind wie ein bunter Hund ;-)

Mit meinen bescheidenen Kenntnissen hätte ich halt einfach den uC mit 
einem eigenen Spannungsregler versorgt und den Rest der Schaltung mit 
einem abschaltbaren Regler, zb. sowas wie der LM2596.

von Olli Z. (z80freak)


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Olaf schrieb:
>> Setzt man für sowas spezielle, abschaltbare Regler ein, oder hat man gar
>> zwei und einer davon mit extrem niedrigem Eigenverbrauch und Leistung,
>> rein um den Sleepmode zu erhalten?
>
> Man setzt dafuer einfach einen modernen Schaltregler ein. Die gehen dann
> in den lueckenden Betrieb und ziehen nur noch wenige Microampere.
> Ein Beispiel fuer sowas waere z.B der LTC3642. Der macht einen Iq von
> 12uA.


Das ist doch schon sowas was ich suche! Danke :-)

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


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Olli Z. schrieb:
> Ich bin gerade dabei die Sleep-Modes des Atmega für mich zu entdecken.
> Dabei frage ich mich ob es sinnvoll ist für den Sleep- und Normalbetrieb
> unterschiedliche Spannungswandler zu nutzen, oder ob das einer kann oder
> überhaupt sinnvoll ist?

Klarer Fall von "kommt drauf an". Wenn die Anwendung das zuläßt, kommt 
man problemlos an den Punkt, wo der Eigenbedarf des Spannungsreglers die 
Leistungsaufnahme dominiert. Dann gibt es zig Möglichkeiten, wie man 
verfahren kann. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit:

- den µC direkt von Batterie/Akku laufen lassen und den Spannungsregler 
nur zuschalten, wenn benötigt; Variante hiervon: Boost-Konverter mit 
pass through wenn abgeschaltet

- separate Spannungsregler für µC und Peripherie

- separate Spannungsregler für Schlaf- und Wachzustand; das haben z.B. 
die STMxx für ihren eingebauten V_core Regler

Kompromißlösungen wären Linearregler mit geringem Eigenbedarf (gibt es 
bis in den Sub-µA Bereich). Oder Schaltregler, die bei geringer Last in 
einen PFM Mode schalten. Das spart Strom, macht aber mehr Ripple.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Olaf schrieb:
> Der macht einen Iq von 12uA.

Für einen Controller mit einem Sleepstrom von < 1 µA ist das halt schon 
mächtig viel.

Solange der Strom aus der Steckdose kommt, spielt es sicher keine so 
große Geige, bei Batteriebetrieb mag man aber manchmal halt schon etwas 
mehr Aufwand treiben.

von Stefan F. (Gast)


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HT7833 aus China (Aliexpress)

von Microchip (Gast)


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von Dietrich L. (dietrichl)


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Olli Z. schrieb:
> es geht mir hierbei nicht
> um einen Batteriebetrieb

Aber nur hier ist das extreme Stromsparen sinnvoll.
In allen (?) anderen Fällen jucken ein paar µA oder sogar mA Ruhestrom 
des Reglers doch nicht!?

von Sebastian S. (amateur)


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Schau mal unter den Stichwort Energy Harvester nach. Da gibt es einige 
Regler, die a) aus fast nichts noch was rausholen und b) einen sehr 
geringen Eigenverbrauch haben.

von Jacko (Gast)


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Na bitte, haste doch hoffentlich was gelernt:

µC aus passender Li-Bat versorgen und Peri-Feri, also die
Peripherie, mit einem vom µC schaltbaren DC-DC-Wandler mit
geringem Shut-Down-Verbrauch und (weiterhin) geringer Selbst-
Entladung der dahinter steckenden Energiequelle betreiben.
Wenn es denn überhaupt nötig ist...

Pillepalle, wäre man "auch so" drauf gekommen.

ECHTE PROBLEME sind doch eher:
Solar + Akku + min. 6 Monate Stand-Alone!

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