Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Passender LDO für ESP32 Betrieb an 3xNiMh gesucht


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von ESP32_Neuling (Gast)


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Hallo miteinander,

ich habe folgende Anforderung:
3x NiMh Akkus, Voll geladen 1,3V
3x1,3 = 3,9 -> für den ESP32 definitiv zu viel

Deswegen würde ich gerne einen passenden LDO einsetzen.
Vielleicht weiß jemand von euch einen passenden Typ.

-Leerlaufstrom möglichst klein (> 50µA)
-500mA sollte er mindestens können
-Pass through wenn Vin < Soll Vout währe super, aber kein muss
-Einfach zu beschaffen und per Hand lötbar

Leider stellt der ESP32 extreme Anforderungen an den LDo mit seiner 
hohen Stromaufnahme.

Ich hatte den HT7833 im Blick, der hat jedoch einen sehr großen Dropout 
und soweit ich das sehe keinen Pass through Betrieb.


Von den 3xNiMh würde ich nur sehr ungerne weg gehen, da diese in jedem 
Standart Ladegerät geladen werden können, ausserdem kann man Sie 
notfalls durch Batterien ersetzen

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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TLV75533 z.B.

Ich würde dennoch eine LiFePO4-Zelle nehmen und direkt betreiben.

von Timmo H. (masterfx)


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von Manfred (Gast)


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ESP32_Neuling schrieb:
> HT7833 im Blick, der hat jedoch einen sehr großen Dropout

Ich habe neulich ein paar gekauft, billig, aber taugen nichts.

Timmo H. schrieb:
> MCP1702/3

Unfug, es sind 500mA gefordert. Die MCP170x garantieren 200mA bei 
mindestens 3,45V Eingang, bei 2,95V nur noch 100mA.

> oder ME6211

Und nochmal Blödsinn, der garantiert bei VIN=VOUT+1V nur 300mA.

Ich kenne keinen LDO, der die Anforderung 500mA bis 3V-Versorgung 
herunter garantiert, vermutlich gibt es den nicht.

von Timmo H. (masterfx)


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Manfred schrieb:
> Timmo H. schrieb:
>> MCP1702/3
>
> Unfug, es sind 500mA gefordert.
Wird nicht dauerhaft gebraucht. Peak schafft der das. Siehe Datenblatt

von Arno (Gast)


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Ich werde es demnächst(tm) mal mit einem NCV8161 probieren. Garantierte 
450mA, typisch 700mA im TSOP-5, Eigenverbrauch 18µA im Leerlauf, 0,1µA 
im Standby, 300mV Dropout und dazu noch billig.

Für den ESP8266 taugt der, für den ESP32-S2 muss ich mal sehen.

MfG, Arno

von Anja (Gast)


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Manfred schrieb:
> Ich kenne keinen LDO, der die Anforderung 500mA bis 3V-Versorgung
> herunter garantiert, vermutlich gibt es den nicht.

ich werfe mal den LT1763 in den Ring.

Gruß Anja

von Stefan F. (Gast)


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3 Zellen sind sowieso sehr knapp, denn die gelten erst bei 0,9V als 
leer. Das sind dann in Summe 2,7V.

Die ESP Chips selber laufen damit noch, aber es scheitert meist am Flash 
Speicher daneben. Ich empfehle mindestens 2,8V.

Ich würde hier wackelige Klimmzüge vermeiden und gleich 4 Zellen nehmen. 
Dann vereinfacht sich auch die Wahl des Spannungsreglers und weitere 
Verluste an irgendwelchen Kontakten (Batteriehalter) stören nicht.

von Layouta (Gast)


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ESP32_Neuling schrieb:
> Von den 3xNiMh würde ich nur sehr ungerne weg gehen, da diese in jedem
> Standart Ladegerät geladen werden können, ausserdem kann man Sie
> notfalls durch Batterien ersetzen

Für vier NiMh-Zellen gilt das genauso.

Für eine Batterie-Versorgung bietet sich immer eher ein Schaltregler
an, das spart Stromverbrauch bzw Leistungsverbrauch.

https://www.ebay.de/itm/XM1584-Spannungswandler-Step-Down-Modul-Mini-DC-DC-3A-0-8V-20V-Wandler-MP1584EN/333252933492?hash=item4d976c3774:g:JgkAAOSw6ZBdU~Wl

macht alles was das Herz begehrt und gibts bei epay an jeder
Strassenecke.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Layouta schrieb:
> macht alles was das Herz begehrt und gibts bei epay an jeder
> Strassenecke.

Jaja....

https://www.fingers-welt.de/phpBB/viewtopic.php?t=12893
Und auch sonst ist ein Schaltregler nicht automatisch die bessere Wahl, 
Thema Ruhestrom bei kleiner oder sehr kleiner Last.

von Manfred (Gast)


Angehängte Dateien:

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H.Joachim S. schrieb:
> Thema Ruhestrom bei kleiner oder sehr kleiner Last.

So ist das, bei kleinen Strömen hat Standard-Chinaware keinen Vorteil. 
Wer es selbst kann und einen engen Arbeitsbereich hat, bekommt das 
vielleicht besser hin.

Im konkreten Fall war ich bei 30mA Last etwa gleichauf mit einem 
Längsregler und darüber wurde es besser.

Aaaaaaber: Auch ohne Last hat sich das Ding Strom genehmigt, so dass es 
unter dauerhaft 50mA Last keinen Sinn macht.

von Arno (Gast)


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Manfred schrieb:
> Im konkreten Fall war ich bei 30mA Last etwa gleichauf mit einem
> Längsregler und darüber wurde es besser.
>
> Aaaaaaber: Auch ohne Last hat sich das Ding Strom genehmigt, so dass es
> unter dauerhaft 50mA Last keinen Sinn macht.

Danke für die Messungen! Immer mal schön, echte Zahlen zu sehen...

Vor allem wird der Wirkungsgrad des Linearreglers sehr viel besser, wenn 
er nicht 50% der Spannung verheizt, sondern maximal ~20% (3x NiMH -> 
3,3V) - das verschiebt den Schnittpunkt weiter zu höheren Strömen.

Andererseits sind 3x NiMH auf 3,3V wie schon angesprochen wirklich eine 
blöde Kombination... die bekommt man ja nichtmal ansatzweise leer.

MfG, Arno

von Jonas G. (9k81g4n3y)


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Ich teste gerade den XC6220 mit 3.0V bei einem ESP32-S2 Projekt:

https://www.mouser.de/datasheet/2/760/XC6220-837466.pdf

Der ESP32 kann auch mit 3V laufen, ich habe bei dem 3.0V Test ein 220µF 
Tantal-Elko vor dem ESP32. (Bisher kein Reset, wegen brownout) 
Angebtrieben wird das ganze von einem LiPo, somit kann ich die letzten 
parr Prozenz des Akkus nicht nutzen.

von avr (Gast)


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H.Joachim S. schrieb:
> Und auch sonst ist ein Schaltregler nicht automatisch die bessere Wahl,
> Thema Ruhestrom bei kleiner oder sehr kleiner Last

Da hast du den Fortschritt komplett verschlafen. Es gibt inzwischen 
Schaltregler mit Ruhestrom im nA-Bereich. Ein Beispiel: TPS62840, 60nA 
Iq, 80% @1uA. Von Maxim und LT gibt's auch Derivate.

von Arno (Gast)


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Jonas G. schrieb:
> Ich teste gerade den XC6220 mit 3.0V bei einem ESP32-S2 Projekt:
>
> https://www.mouser.de/datasheet/2/760/XC6220-837466.pdf

Der ist mir auch gerade über den Weg gelaufen - unter 100mV Dropout bis 
500mA ist schon mal eine Ansage. Passt (fast) 1:1 statt des NCV8161 und 
ist bei JLC im Pool, ich werd ihn mal probieren. Macht ja schon einen 
Unterschied, ob man den Akku auf 3,5V oder auf 3,4V leeren kann...

MfG, Arno

von batman (Gast)


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Arno schrieb:
> Andererseits sind 3x NiMH auf 3,3V wie schon angesprochen wirklich eine
> blöde Kombination... die bekommt man ja nichtmal ansatzweise leer.

So schlimm ist es nicht, da bei NiMH die Spannung vor Entladeschluß 
steil abfällt. Unter 1.1V bei wenig Last kommt (fast) nix mehr.

von Drago S. (mratix)


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Jonas G. schrieb:
> Ich teste gerade den XC6220 mit 3.0V bei einem ESP32-S2 Projekt:

Vergleichskandidat, welchen ich gerne einsetze:
AP7361C-33Y5,#KZxxx,#KZ8qA
3.3V 1A Voltage Regulator, LDO, Enable, 1%, Iq 60-80uA, Vin 2.2-6V, Vf 
90-140mV@300mA, Vf 340mV@1A, Pd 0.8W, P:EGxIGO

XC6220B331PR
3.3V 1A Voltage Regulator, LDO, Enable, 2%, Iq 8-50uA, Vin 1.6-6.5V, Vf 
60-95mV@300mA, Vf 655mV@1A, Pd 500mW, P:EGxIGO

Unterhalb, bis 0.5A gäbe es einige mehr.

von ESP32_Neuling (Gast)


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Hallo miteinander !
Danke für die zahlreichen Antworten.
Ich würde nur sehr ungern auf LiFe Zellen ausweichen, da diese wieder 
ein spezielles ladegerät oder eine spezielle ladeelektronik benötigen.

Ich möchte soweit es geht bei 3xNiMh oder 4xNiMh bleiben.
3x NiMh hatte ich so festgelegt, weil LDO´s ja relativ ineffizient 
werden sobald die Eingangsspannung viel höher als die Ausgangsspannung 
wird.

Der von mir ausgewählte ht7833 hat ja einen relativ großen Dropout bei 
Nennstrom.

Einen Schaltregler halte ich für übertrieben, da der Controller ja nur 
für kurze Zeiten läuft. Die Ströme die der Regler können muss fließen 
auch nur sehr kurz, weswegen ich die hohen Verluste durch den LDO 
verkraften könnte.

Der Forumsbeitrag von Fingers Welt schreckt mich von den China 
Schaltreglern doch ab.

Am besten finde ich bis jetzt den XC6220.
Er ist billig, leicht zu bekommen und kann alles was ich möchte (Dropout 
sehr gering, Strombelastbarkeit auch gut).
Ich denke ich werde diesen versuchen.

Die große Preisfrage ist nur: 4x NiMh oder 3xNiMh, was würdet ihr eher 
versuchen?

von Micha W. (blackxiiv)


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Anja schrieb:
> ich werfe mal den LT1763 in den Ring.
>
> Gruß Anja

Der ist mir auch gleich eingefallen xD

gruß (:

von Gerald K. (geku)


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Auch auf die Gefahr hin als nicht Kompetent bezeichnet zu werden, möchte 
ich einen Vorschlag in die Runde werfen.

Wenn das Geräte nicht für kommerzielle Zwecke genutzt  wird, was spricht 
dagegen den ESP direkt die drei NiH Akkus zu versorgen. Es geht um 0,1V 
pro Zelle, die sind rasch durch die Belastung bzw. Entladung abgebaut 
werden. Oder wenn man ganz vorsichtig ist, dann lässt man die Akkus eine 
Zeit abliegen bevor man sie einbaut bzw. man lädt ihn nur bis 1,2V.

Der Kapazitätsverlust von 1,3V auf 1,2V ist geringer als die Verluste 
durch einen LDO. Kein Probleme mit den Funkstörungen auf der Versorgung 
die ein Schaltregler verursacht.

Siehe dritte Kurve  :

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/1101251.htm

Einen Gersuch wäre es Wert, zumal der maximale Grenzwert mit dem 
maximalen Betriebswert ident ist. Batterie darf man nicht einsetzten! 
Man könne mit LDO und ohne LDO miteinander vergleichen.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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ESP32_Neuling schrieb:
> Die große Preisfrage ist nur: 4x NiMh oder 3xNiMh, was würdet ihr eher
> versuchen?

Die Antwort hast du bereits von mindestens 2 Leuten bekommen. Scrolle 
nochmal zurück.

von Stefan F. (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Wenn das Geräte nicht für kommerzielle Zwecke genutzt  wird, was spricht
> dagegen den ESP direkt die drei NiMh Akkus zu versorgen.

Weil sie voll geladen zu viel Spannung abgeben. Frisch geladen muss man 
mit bis zu 4,35V rechnen. Für ein IC, dass für 2,5 bis 3,3V ausgelegt 
ist ...

Wer die Rahmenbedingungen aus dem Datenblatt ignoriert, soll sich 
nachher nicht hier ausheulen oder gar beschweren.

von John Doe (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Gerald K. schrieb:
>> Wenn das Geräte nicht für kommerzielle Zwecke genutzt  wird, was spricht
>> dagegen den ESP direkt die drei NiMh Akkus zu versorgen.
>
> Weil sie voll geladen zu viel Spannung abgeben. Frisch geladen muss man
> mit bis zu 4,35V rechnen. Für ein IC, dass für 2,5 bis 3,3V ausgelegt
> ist ...
>
> Wer die Rahmenbedingungen aus dem Datenblatt ignoriert, soll sich
> nachher nicht hier ausheulen oder gar beschweren.

Ignorieren tust Du die "Rahmenbedingungen", denn im Datenblatt steht ein 
bisschen was anderes:

Table 12: Recommended Operating Conditions

VDDA, VDD3P3_RTC1VDD3P3, VDD_SDIO (3.3 V mode):
Min: 2,3V
Typ: 3,3V
Max: 3,6V

Also: das IC ist ausgelegt für Spannungen von 2,3-3,6V.

von ESP32_Neuling (Gast)


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Klar habe ich die Posts gelesen,

jedoch ist mir nicht klar was besser währe:
3 Zellen und wenig Verlustleistung, oder lieber 4 Zellen und mehr 
Verlustleistung, dafür die Akkus ausquetschen.

Ich denke das ganze ist auch stark abhängig von der tatsächlichen 
Stromaufnahme des Controllers im Betrieb.

https://www.pocketnavigation.de/2015/03/mignon-aa-akkus-test-vergleich/6/

Wenn man sich diese entladekurven anschaut sind die Akkus bei 1V 
tatsächlich schon fast komplett entladen.
Ich würde das sogar als Vorteil sehen wenn die Zellen nicht bis auf 0,6V 
oder noch tiefer entladen werden.
Auch wenn es keine LiPo oder LiIon Zellen sind denke ich das so eine 
Tiefentladung auf Dauer trotzdem nicht gut für die Zellen ist.

Vielleicht müsste man das einfach in einem Praxistest probieren.

Die Schaltung ändert sich nicht, so dass bei einem anderen Aufbau nur 
der Akku Halter getauscht werden muss.

Die Idee mit den Zellen direkt am ESP32 hatte ich auch schon, allerdings 
nutze ich gerne Standart Ladegeräte und will das ganze so bauen das man 
die akkus auch durch Batterien ersetzen könnte. (3x1,5V würde auch noch 
funktionieren, der genannte LDO kann bis 6V)

von batman (Gast)


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In meinem Datenblatt sehe ich da 2.3-3.6V "recommended operating 
conditions" Ignorieren sollte man weder die Überspannung der Akkus (man 
will sie auch nicht unbedingt zum Laden rausnehmen) noch die Tatsache, 
daß sie die meiste Zeit im Betrieb nicht vorhanden ist. Also ideal wäre 
vielleicht eine spezielle Spannungsbegrenzung oder meinetwegen Regelung, 
die ausschließlich oberhalb des Limits einsetzt und ansonsten ist per 
MOSFET direkt zum Akku überbrückt (quasi Null-Drop). Geregelte 3.3V 
braucht man ja nicht pauschal für jede Anwendung.

von Arno (Gast)


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John Doe schrieb:
> Stefan ⛄ F. schrieb:
>> Gerald K. schrieb:
>>> Wenn das Geräte nicht für kommerzielle Zwecke genutzt  wird, was spricht
>>> dagegen den ESP direkt die drei NiMh Akkus zu versorgen.
>>
>> Weil sie voll geladen zu viel Spannung abgeben. Frisch geladen muss man
>> mit bis zu 4,35V rechnen. Für ein IC, dass für 2,5 bis 3,3V ausgelegt
>> ist ...
>>
>> Wer die Rahmenbedingungen aus dem Datenblatt ignoriert, soll sich
>> nachher nicht hier ausheulen oder gar beschweren.
>
> Ignorieren tust Du die "Rahmenbedingungen", denn im Datenblatt steht ein
> bisschen was anderes:
>
> Table 12: Recommended Operating Conditions
>
> VDDA, VDD3P3_RTC1VDD3P3, VDD_SDIO (3.3 V mode):
> Min: 2,3V
> Typ: 3,3V
> Max: 3,6V
>
> Also: das IC ist ausgelegt für Spannungen von 2,3-3,6V.

Allerdings muss man zudem noch aufpassen, für was der Flash und ggf. das 
PSRAM ausgelegt ist. Hilft ja nix, dass der Controller selbst mit 2,3V 
noch laufen könnte, wenn der Flash die Daten verstümmelt...

Für die ESP32-S2-WROOM-Boards habe ich 3,0V-3,6V gefunden (im Gegensatz 
zu den ESP-12E-Boards, die meiner Erinnerung nach 2,8V-3,6V erlauben).

MfG, Arno

von Planloser (Gast)


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Arno schrieb:
>> Also: das IC ist ausgelegt für Spannungen von 2,3-3,6V.
>
> Allerdings muss man zudem noch aufpassen, für was der Flash und ggf. das
> PSRAM ausgelegt ist. Hilft ja nix, dass der Controller selbst mit 2,3V
> noch laufen könnte, wenn der Flash die Daten verstümmelt...
>
> Für die ESP32-S2-WROOM-Boards habe ich 3,0V-3,6V gefunden (im Gegensatz
> zu den ESP-12E-Boards, die meiner Erinnerung nach 2,8V-3,6V erlauben).


Gut, dass gilt aber auch für die gesamte Schaltung.
Die Rede war ja nur vom nackten ESP32.
Die gängigen PSRAMs (ESP-PSRAM64H sowie APS6404L-3SQR) gehen übrigens 
von 2,7V-3,6V. Kann sein, dass dann die maximale Clockrate je nach 
Spannung herabgesetzt werden muss.

von Stefan F. (Gast)


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John Doe schrieb:
> Also: das IC ist ausgelegt für Spannungen von 2,3-3,6V.

Stimmt, es sind 3,6V nicht 3,3V. Zu den 2,3V möchte ich ergänzen, dass 
noch lange nicht jeder Flash Speicher damit läuft. Ab 2,8V ist man auf 
der sicheren Seite.

von Stefan F. (Gast)


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ESP32_Neuling schrieb:
> Wenn man sich diese entladekurven anschaut sind die Akkus bei 1V
> tatsächlich schon fast komplett entladen.
> Ich würde das sogar als Vorteil sehen

Ist es aber nicht, weil zum Ende hin der Innenwiderstand immer größer 
wird. Dass heißt, der Akku kann den geforderten Strom unter Umständen 
schon bei 1V nicht mehr liefern. Hier kommt es natürlich stark auf das 
jeweilige Modell des Akkus an, wie viel Strom du insgesamt braucht (ca 
500mA alleine für den ESP32) und wie üppig man das ganze Puffert. Wobei 
große Pufferkondensatoren nicht ganz ohne Nachteile daher kommen, 
insbesondere was den Leckstrom im Standby angeht.

von Stefan F. (Gast)


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batman schrieb:
> Ignorieren sollte man weder die Überspannung der Akkus (man
> will sie auch nicht unbedingt zum Laden rausnehmen)

Moment mal, NiMh Zellen haben beim Laden locker bis zu 2 Volt, vor allem 
wenn sie billig oder alt sind.

von Planloser (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> John Doe schrieb:
>> Also: das IC ist ausgelegt für Spannungen von 2,3-3,6V.
>
> Stimmt, es sind 3,6V nicht 3,3V. Zu den 2,3V möchte ich ergänzen, dass
> noch lange nicht jeder Flash Speicher damit läuft. Ab 2,8V ist man auf
> der sicheren Seite.

Das mit den 2,3V ist sicher richtig.
Aber - so wie bei den PSRAMs - sind die bei den ESPs gängigen 
Flash-Speicher wie zum Beispiel die Winbonds (W25W32xx und andere) von 
2,7V-3,6V spezifiziert.
Daher kann man guten Gewissens sagen:
Mit einer Versorgungsspannung von 2,7V - 3,6V ist man auf der sicheren 
Seite.

von Stefan F. (Gast)


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Planloser schrieb:
> Mit einer Versorgungsspannung von 2,7V - 3,6V ist man auf der sicheren
> Seite.

Vergiss nicht den Spannungsabfall an Leitungen und Innenwiderstand des 
Akkus. Ein Akku der im Leerlauf 2,7V liefert, tut das nicht unter 
moderater Last. Es sei denn, der Akku ist viel größer als üblich.

von Arno (Gast)


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Planloser schrieb:
> Daher kann man guten Gewissens sagen:
> Mit einer Versorgungsspannung von 2,7V - 3,6V ist man auf der sicheren
> Seite.

Wenn man den Flash selbst beschafft und sicherstellt, dass das für den 
auch gilt...

Wenn man ein Modul verwendet, sollte man in das passende Datenblatt 
schauen, um auf der sicheren Seite zu sein. Für den ESP32-S2-WROOM ist 
zum Beispiel min. 3,0V angegeben: 
https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-s2-wroom_esp32-s2-wroom-i_datasheet_en.pdf

MfG, Arno

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