Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Suche sehr sparsamen Spannungswandler 12V auf 5V


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von Gerhard K. (flyer123)


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Hallo zusammen,
für den Bau einer neuen Steuerplatine sind wir auf der Suche nach einem 
Spannungswandler von 12V auf 5V (max. 20mA).

Er soll einen Mikrokontroller im Sleepmode mit Strom versorgen.
Da das Gesamtsystem möglichst auf energiesparen getrimmt werden soll, 
müste dieser Regler sehr sparsam sein und möglichst keine Energie 
"verbraten".

Kann uns jemand einen Tipp geben?

Danke im Voraus.

Gerhard
www.foto-webcam.eu

: Verschoben durch Moderator
von ... (Gast)


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Fuer die paar µA eines Sleepmode reicht ein Vorwiderstand.

von Joachim B. (jar)


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https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Transistortester

wie soll er wach werden aus dem sleep?
Wenn keiner die Taste drückt dann hilft eine RTC mit Alarmausgang DS3231

von GEKU (Gast)


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Der Jammer ist, dass gerade bei sehr kleinen Strömen der Wirkungsgrad 
der Wandler sehr schlecht ist.

Welcher Stromverbrauch ist im Sleepmodus vorhanden?
Welche Spannungstoleranzen sind zulässig?
Wie sieht die Spannungsquelle aus? Primärzellen? Akkus, welche 
Technologie?

von GEKU (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> RTC mit Alarmausgang DS3231

Der muss natürlich mitversorgt werden.

Beitrag #5966057 wurde vom Autor gelöscht.
von Gerhard K. (flyer123)


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Joachim B. schrieb:
> https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Transistortester
>
> wie soll er wach werden aus dem sleep?
> Wenn keiner die Taste drückt dann hilft eine RTC mit Alarmausgang DS3231

Es geht nicht um das Wachwerden, sondern nur um den Spannungswandler,
der möglichst sparsam sein sollte.

von Gerhard K. (flyer123)


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GEKU schrieb:
> Der Jammer ist, dass gerade bei sehr kleinen Strömen der Wirkungsgrad
> der Wandler sehr schlecht ist.
>
> Welcher Stromverbrauch ist im Sleepmodus vorhanden?
> Welche Spannungstoleranzen sind zulässig?
> Wie sieht die Spannungsquelle aus? Primärzellen? Akkus, welche
> Technologie?

Die Spannungstolreanz wäre nicht das große Problem, es würden im 
schlimmsten Fall auch 3V reichen.
Die Spannungsquelle ist ein Gel-Akku (PV-Anlage).

von Stromverdichter (Gast)


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Wenn der Regler keinen Strom verbraten soll, schalte ihn doch ab. Den 
Controller kannst du im deepsleep lange aus einem supercap oder normalen 
Kondensator versorgen lassen. Bei unterschreiten einer Mindestspannung 
musst du halt kurz wieder einschalten und nachladen.

von Wolfgang (Gast)


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Gerhard K. schrieb:
> Die Spannungsquelle ist ein Gel-Akku (PV-Anlage).

Welche Kapazität hat der Akku und wie groß ist die Selbstentladung?

von olaf (Gast)


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> Kann uns jemand einen Tipp geben?

LTC3642

50mA, 12uA

Olaf

von Gerhard K. (flyer123)


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Wolfgang schrieb:
> Gerhard K. schrieb:
>> Die Spannungsquelle ist ein Gel-Akku (PV-Anlage).
>
> Welche Kapazität hat der Akku und wie groß ist die Selbstentladung?

Der Akku hat eine Kapazitüt von 50AH.

von GEKU (Gast)


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Gerhard K. schrieb:
> Es geht nicht um das Wachwerden, sondern nur um den Spannungswandler,
> der möglichst sparsam sein sollte.

Ganz so abwegig ist die Frage nicht, denn wenn nur  der Strom des 
schlafenden Prozessors zu berücksichtigen ist, dann reicht vielleicht 
ein Vorwiderstand ( 
Beitrag "Re: Suche sehr sparsamen Spannungswandler 12V auf 5V" ) aus.

Ist aber z.B. ein Bewegungsmelder, der den Prozessor aufwecken soll, im 
Spiel, dann kann der gesamte Strom beträchtlich größer sein und den 
Lösungsansatz erheblich beeinflussen.

von Gerhard K. (flyer123)


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olaf schrieb:
>> Kann uns jemand einen Tipp geben?
>
> LTC3642
>
> 50mA, 12uA
>
> Olaf

Vielen Dank für den (ersten konkreten) Tipp!
Die technischen Daten dieses Dings sind sehr interessant.
Genau soetwas haben wir gesucht :-)

von Wolfgang (Gast)


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Gerhard K. schrieb:
> Der Akku hat eine Kapazitüt von 50AH.

Dann dürfte die Selbstentladung in der Größenordnung von 20mA liegen. Ob 
der Wandler dann 1mA oder 10µA für sich selbst benötigt, ist unter 
diesen Umständen ziemlich egal.

von Manfred (Gast)


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... schrieb:
> Fuer die paar µA eines Sleepmode reicht ein Vorwiderstand.
Troll weiter.

Gerhard K. schrieb:
> Spannungswandler von 12V auf 5V (max. 20mA).
> Er soll einen Mikrokontroller im Sleepmode mit Strom versorgen.

Was nun, 20mA oder Sleep? Wie lange ist der µC wach / wie lange schläft 
er?

Wenn der µC überwiegend schläft, interessiert der Ruhestrom des 
Spannungsreglers. Da wird es schwierig, die paar µA eines 
MCP1703-Längsreglers zu unterbieten. Ein Wandler ist nur sinnvoll, wenn 
lange Lastphasen zu viel Verlustleistung erzeugen.

Gerhard K. schrieb:
> Der Akku hat eine Kapazitüt von 50AH.

50Ah haben erheblich Selbstentladung, das muß man seine Elektronik nicht 
auf das letzte µA ausknautschen. Wenn Dein Gebilde im Mittel 100µA 
verbraucht, sind das mal 8760 Stunden über das Jahr unter 2% Deiner 
Akkukapazität.

Wolfgang schrieb:
> Dann dürfte die Selbstentladung in der Größenordnung von 20mA liegen.

Das ist wohl deutlich zu hoch gegriffen, damit wären die Akkus schon 
nach einem Vierteljahr fast leer.

von Wolfgang (Gast)


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Manfred schrieb:
> Was nun, 20mA oder Sleep? Wie lange ist der µC wach / wie lange schläft
> er?

Vermutlich soll der µC auch im Wachzustand darüber versorgt werden 
können, ohne die Stromversorgung dafür umklemmen zu müssen.

> Das ist wohl deutlich zu hoch gegriffen, damit wären die Akkus schon
> nach einem Vierteljahr fast leer.

Darum schrieb ich "Größenordnung".
Hast du bessere Daten über die Selbstentladung eines Gel-Akkus?

von Harald A. (embedded)


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MCP1703
http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/22049e.pdf
Wenn ich was übersehen habe, warum der nicht passt bitte ignorieren, 
nicht herumhacken...
Edit: MCP1703 wurde schon genannt!

: Bearbeitet durch User
von Anja (Gast)


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Gerhard K. schrieb:
> Die Spannungsquelle ist ein Gel-Akku (PV-Anlage).

Harald A. schrieb:
> MCP1703

könnte knapp werden wenn der Akku gerade gewechselt wird und das 
Solarpanel die Leerlaufspannung liefert.

mein Vorschlag wäre XC6216:

https://www.digikey.com/product-detail/en/torex-semiconductor-ltd/XC6216D502PR-G/893-1169-1-ND/2815614

Gruß Anja

von ... (Gast)


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> Er soll einen Mikrokontroller im Sleepmode mit Strom versorgen.

> Troll weiter.

Bitte sehr:

Ein simpler Vorwiderstand ist an Effizienz kaum zu toppen.
Von irgendwelchen Sensoren steht da nichts.

An einem 50 Ah Akku ist allergroesste Sparsamkeit im Normalfall
auch ueberhaupt nicht noetig.
Da sind eher Themen wie Robustheit relevant.
Falls z.B. der Akku mal abgeklemmt wird und die Schaltung
wesentlich mehr Spannung am Eingang verkraften muss.

Wenn ich mir aehnliche Probleme bei SNTs der Unterhaltungselektronik
ansehe: Ganz ueberwiegend gehen bescheiden konstruierte
Anlaufschaltungen kaputt, wo genau so "hochoptimierte"
ICs zum Einsatz kamen/kommen. Der Praktiker laechelt dann mal
und zieht einen Widerstand von der (12 V-)Netzteilbuchse zur
Anlaufschiene... Und schon geht die Kiste wieder.

von Philipp K. (philipp_k59)


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Holtek 7150 (30ma,5uA) .. wie das bei 12V aussieht müsste man 
auspobieren, die gibts auch in 100ma. 12V ist ja schon heavy für einen 
LDO.

von MaWin (Gast)


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Gerhard K. schrieb:
> Kann uns jemand einen Tipp geben?

HT7150, oder ein ähnlicher uA-Linearregler, denn bei uA Strom über 99.9% 
der Zeit spielt es keine Rolle, ob in den kurzen Momenten der 20mA der 
Wirkungsgrad maue 40% hat, sondern nur eine Rolle, dass der 
Eigenstrombedarf möglicht niedrig ist (na gut, Nanoampere müssen nicht 
sein, das wäre viel weniger als die Akku-Selbstentladung).

von Harald A. (embedded)


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Anja schrieb:
> Gerhard K. schrieb:
>> Die Spannungsquelle ist ein Gel-Akku (PV-Anlage).

> könnte knapp werden wenn der Akku gerade gewechselt wird und das
> Solarpanel die Leerlaufspannung liefert

Das hatte ich nicht gesehen, stimmt! Könnte man höchstens mit ner 
TVS-Diode oder einem TL431 dran herumdoktern, aber:

> mein Vorschlag wäre XC6216:

Der sieht gut aus!

Die spannungsfestere Version von Microchip MCP1804 braucht dann auch 
schon gleich freche 50uA.

Noch ein Tip am Rande: Der niedrige Verbrauch dieser speziellen LDOs hat 
natürlich (wie immer im Leben) auch Nachteile: Gerade bei Lastsprüngen 
(z.B. beim Wakeup) können die für einen kleinen Moment sehr unstabil 
werden. Daher bitte unbedingt per Scope prüfen!

von Wolfgang (Gast)


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Anja schrieb:
> könnte knapp werden wenn der Akku gerade gewechselt wird und das
> Solarpanel die Leerlaufspannung liefert.

Was war jetzt an dem LTC3642 mit seinen maximal 45V am Eingang so 
schlecht?
Ein Solarpanel für einen 12V-Akku sollte im Leerlauf nicht wesentlich 
über 20V liegen und ein LDO muss bei mehr als 5V Spannungsreserve nicht 
sein.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Manfred schrieb:
>> Dann dürfte die Selbstentladung in der Größenordnung von 20mA liegen.

> Das ist wohl deutlich zu hoch gegriffen, damit wären die Akkus schon
> nach einem Vierteljahr fast leer.

Bei gebrauchten KFZ Starter Akkus ist das gar nicht mal so unüblich.

von jemand (Gast)


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Ein guter LDO kann in einigen Fällen die Beste Lösung für sowas sein.

Dieser Typ hier wäre für solche Anwendungen gedacht:
Ti, TPS709:
http://www.ti.com/product/TPS709#

Der braucht <1µA im Leerlauf.
Jetzt könnte man einwenden, dass man nicht spart, wenn man 7V verbrennt, 
aber Schaltregler benötigen meist viel höhere Leerlaufstromaufnahmen. 
Bei sehr kleinen Strömen kann ein Linearregler daher trotzdem günstiger 
sein.

Natürlich kommt es jetzt drauf an, ob außerhalb des Sleep-Modus der 
Linearregler die Abwärme verkraften kann. Das wäre dann 
seltbstverständlich noch genauer zu betrachten. Jedenfalls kann er 150mA 
liefern, und für kurze Zeit (beispielsweise wenige ms, für kurze 
Aktivität des µC) geht das auch von 12V weg.

von Dieter (Gast)


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Es gibt daher fuer den Automotivbereich Spannungsregler, die daher 
beides kombiniert als Innenleben haben. Dh der Schaltregler wird 
automatisch ab- und zugeschaltet.

von Gerhard K. (flyer123)


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Vielen Dank an alle für die angeregte Diskussion.

Wir haben daraus ein paar wertvolle Tipps und Anregungen mitnehmen 
können.
Der LP2950 ist genau das Teil das wir gesucht haben.

Gerhard
www.foto-webcam.eu

von FS (Gast)


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MCP1703 von Microchip?

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Der MCP1703 verträgt nur 16V, das wäre mir im KFZ zu knapp.

von Dieter (Gast)


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Mal ein paar Beispiele, was ein Gerät im Bordnetz aushalten muss:

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23
Impuls 2a: +25/50/75/100V, Anstiegszeit 1us, Dauer 50us, Innenwiderstand 
2 Ohm,
0.2-5 Sekunden
jump start/starting aid: 32V für 60sec, charging: 17V für 60min
(Nicht enthalten sind 57V/10s)

Load dump: ISO 7637-2, Puls 5a oder 5b, max. 400mS, max. 87V (bei Fzg.
ohne zentralem Load Dump Schutz, i.A. 42V bei Fahrzeugen mit zentralem
Load dump Schutz (Standard ausser Toyota)

Beitrag "Das KFZ-Bordnetz"

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