Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Powermanagement mit Batterien


von Jan Hoevel (Gast)


Lesenswert?

Hallo
Ich möchte ein mobiles Gerät bauen, welches eine zweistufige 
Spannungsversorgung benötigt (5V für den Messteil und 3,3V für den 
Controllerteil) das vorliegende Gehäuse verfügt über ein Batteriefach 
für 3 AA Batterien. Diese liefern ja durchschnittlich 1,5V. was einer 
Spannung von 4,5V in der Schaltung entspräche. hier bräuchte ich einen 
Step Up Wandler, schon klar. Aber wenn die Batterien neu gekauft sind 
liefern sie ja meist mehr Spannung (1,6-1,7V) womit ich dann ja 
irgendwann über die 5V Marke käme. Meine Frage daher: Was wäre Sinnvoll? 
Geht das trotzdem mit einem StepUp Wandler, auch wenn die Spannung über 
der benötigten Ausgangsspannung liegt?
Den Prozessorteil kann ich ja mit einem LDO-Regler hinter dem 5V Regler 
versorgen
Die Schaltung benötigt etwa 200mA wäre aber besser wenn etwas mehr 
Puffer eingeplant wird, da ich die letztendliche Stromaufnahme am 
Messteil noch nicht kenne.

von oszi40 (Gast)


Lesenswert?

Jan Hoevel schrieb:
> Die Schaltung benötigt etwa 200mA

Kurze Freuden bei 2000mAh? Entladekurve und Eigenverbrauch der Wandler?
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/650000-674999/650272-da-01-de-BATTERIE_1_5_V_MIGNON_4ER_HIGH_ENERGY.pdf

von Gunnar F. (gufi36)


Lesenswert?

Du kannst einen Inverswandler verwenden. Der liefert bei Tv=0,5
gerade Ua=-Ue. Die "falsch rumme" Masse juckt dich ja nicht.

Um den Wert herum kannst du dann auf oder ab wandeln, je nach TV.

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


Lesenswert?

Jan Hoevel schrieb:
> Ich möchte ein mobiles Gerät bauen, welches eine zweistufige
> Spannungsversorgung benötigt (5V für den Messteil und 3,3V für den
> Controllerteil)

> das vorliegende Gehäuse verfügt über ein Batteriefach
> für 3 AA Batterien.

> wenn die Batterien neu gekauft sind
> liefern sie ja meist mehr Spannung (1,6-1,7V)

Nein! Ausschließlich im Leerlauf kommt eine Alkali-Mangan-Zelle knapp 
auf 1.6V. Bei 200mA Belastung wird die Spannung praktisch sofort auf 
1.5V einbrechen.

> Diese liefern ja durchschnittlich 1,5V

Nein. Die 1.5V sind die Nennspannung und in etwa die Spannung bei voller 
Kapazität. Während der Entladung sinkt die Spannung und erst bei 0.9V 
ist die Zelle leer. Die durchschnittliche Spannung liegt eher bei 1.2V.

Deine drei Zellen liefern dir also zwischen 4.5V (voll) und 2.7V (leer). 
Um auf 5V zu kommen, brauchst du in jedem Fall einen Stepup-Wandler. 
Aber um auf 3.3V zu kommen, mußt du je nach Batteriezustand entweder 
hoch oder runterwandeln. Das ist blöd.

> Den Prozessorteil kann ich ja mit einem LDO-Regler hinter dem 5V Regler
> versorgen

Das könntest du machen. Allerdings hast du da schon theoretisch nur noch 
66% Wirkungsgrad. M.a.W. du verschwendest gut 1/3 der Energie aus der 
Batterie. Das ist nur dann sinnvoll, wenn dein µC wenig Strom braucht. 
Wenig im Verhältnis zum Teil der bei 5V läuft.

> Die Schaltung benötigt etwa 200mA

Das ist sehr viel. Zumindest wenn deine Batterien Größe AA haben. Damit 
kommst du auf keine 10 Stunden Laufzeit.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Jan Hoevel schrieb:
> Aber wenn die Batterien neu gekauft sind
> liefern sie ja meist mehr Spannung (1,6-1,7V) womit ich dann ja
> irgendwann über die 5V Marke käme.

Korrekt. 3 mal 1,7V sind 5,1 Volt.

Ich kenne kein Bauteil, das für 5V ausgelegt ist und bei 5,1V schon 
nicht mehr funktioniert. In der Regel vertragen sie bis zu 5,5V.

Spannender finde ich, dass die Batterien erst unter 0,9V als verbraucht 
gelten. 3 mal 0,9V sind nur 2,7 Volt. Der 3,3V Regler wird aber etwas 
mehr als 3,3V benötigen. Du müsstest also den 3,3V Regler hinter den 5V 
Step-Up Wandler platzieren, um die Batterien optimal auszunutzen.

von Jan Hoevel (Gast)


Lesenswert?

Vielen Dank für die Antworten
Ich habe jetzt alle Bauteile rausgesucht um das umzusetzen. Dass die 
Batterien zusammen kaum mehr als 4,5V erspart mir auf jeden Fall einiges 
Kopfzerbrechen.
Den 3,3V regler wiollte ich sowieso hinter den 5V Step Up setzen.

von Jan Hoevel (Gast)


Lesenswert?

Die 10h betriebszeit sind da relativ irrelevant, da das Gerät sowieso 
nicht durchgängig läuft, sondern nur für 1/2 Messungen eingeschaltet 
wird.

von Gunnar F. (gufi36)


Lesenswert?

Wenn Du meinen Rat nicht umsetzen willst, prüfe das minimale 
Tastverhältnis, das der Schaltregler deiner Wahl kann. Das kann nämlich 
das Problem bei einer Wandlung von 4,7V auf 5V werden.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.