Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Effiziente Stromversorgung für Funkplatine


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von Matthias T. (matthias_199)


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Hallo meine lieben.

Ich habe mir seit längeren eine Funkplatine gebastelt die am PC über USB 
dranhängt.

Alle Chips darauf werden über einen ST LF33 
(https://www.st.com/en/power-management/lfxx.html) mit mit 3.3V 
versorgt.
Schien mir ganz oke zu sein da ja 5V aus dem USB kommen, meistens 
weniger :)

So wie ich das Datenblatt verstehe (Very low-dropout voltage (0.45 V))
kann meine Spannung am Eingang auf 3,75V sinken (Theoretisch) und hinten 
sollten dann noch 3.3 anliegen. Klar in der Realität werden es wohl eher 
3.8 oder 3.9 sein.

Nun wollte ich einen Sender daraus machen der hin und da die Temperatur 
etc mit einem BME680 sendet.
Dafür habe ich mir vier eneloop Akkus a 1.5 Volt vorgestellt.

Da das lange gehen soll stellt sich mir die frage ob hier ein DC DC 
Wandler Sinnvoll wäre den 3.9V oder 3.8V aus der Batterie Spannung macht

im sleep hat die Platine rund 5mA Leistungsaufnahme beim senden 
kurzzeitig 130mA.

Mir gehen da zwei Sachen durch den Kopf, den LF33 direkt versorgen.
Oder eben mit DCDC runter wandeln und dann in den LF33 leiten.

Glaubt ihr es gibt da eine Energie Ersparnis die spürbar wäre in 
Batterielaufzeit ?

Wär ein Wandler empfehlenswert ? Welcher ?

MFG
Matthias

von H. H. (hhinz)


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Matthias T. schrieb:
> eneloop Akkus a 1.5 Volt

Die haben 1,2V Nennspannung.

von Matthias T. (matthias_199)


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im vollen zustand 1.5V aber ja Nennspannung isz 1.2V ein Akku ist aber 
voll bevor er leer wird bzw Nennspannung erreicht ...

: Bearbeitet durch User
von Michael M. (michaelm)


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Matthias T. schrieb:
> So wie ich das Datenblatt verstehe (Very low-dropout voltage (0.45 V))
> kann meine Spannung am Eingang auf 3,75V sinken

Ich habe im DB 
https://www.mouser.de/datasheet/2/389/cd00000546-1795528.pdf was anderes 
gelesen. ^^

Was willst du mit einem Schaltregler noch sparen? Der LF33 verheizt grad 
mal 0,2 W im Sendebetrieb....

: Bearbeitet durch User
von Matthias T. (matthias_199)


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war ja die frage ob sich der Aufwand lohnt, mehr fehlt da die Relation 
weil unerfahren im Batterie betrieb ^^

Oke, was hab ich falsch verstanden :)?

Falscher drop wert?

von Wolfgang (Gast)


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Matthias T. schrieb:
> im sleep hat die Platine rund 5mA Leistungsaufnahme beim senden
> kurzzeitig 130mA.

Für längere Zeiträume wird man da wohl noch ein bisschen dran drehen 
mögen. Wenn deine Spannungswandelei mit 80% Wirkungsgrad laufen würden, 
kämest du bei 2500mAh-Batterien gerade mal auf eine Betriebsdauer von 24 
Tagen -  ohne Sendebetrieb. Für einen Versuch geht das, aber auf die 
Dauer wird die Akkuwechselei nervig.

von Michael M. (michaelm)


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Das DB ist erst da zu Ende, wo der untere Rand erscheint. :-D

Dein Wert 0,45 stammt aus der allgemeinen Beschreibung der Regler. Der 
richtige Wert für deinen eingesetzten Typ ist eben in den Daten für 
genau diesen Typ zu finden. Das sollte doch wohl einfach sein... ;-)

Matthias T. schrieb:
> war ja die frage ob sich der Aufwand lohnt, mehr fehlt da die Relation
> weil unerfahren im Batterie betrieb ^^

So'n Mini-Schaltregler hat auch einen endlichen Wirkungsgrad; du darfst 
dann ein wenig rechnen (teils auch schätzen), wieviel Leistung der 
dann verbrät. Und den Aufwand für so eine kleine Platine, nur um ein 
paar Minuten längere Laufzeit zu gewinnen?
Wenn die einzig verfügbare Rohspannung recht hoch wäre, "könnte" man 
darüber nachdenken...

Ich würde von so einem Teil eh Abstand nehmen, vor allem, wenn's ein 
Fertigmodul vom freundlichen China-Importeur wäre.
Das Risiko ist recht groß, dass die Schaltspitzen den Rest der 
Elektronik verseucht; die wirst du kaum oder nur schwer wieder los.

: Bearbeitet durch User
von Matthias T. (matthias_199)


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ahhh oke danke, ja wenn der Spaß im Minuten Bereich liegt bringt es 
nichts.

Dann schau ich mal in die Bastelkiste und vlt findet sich da ein 
Solarzelle, davon hätte man vermutlich mehr  :)

von Wolfgang (Gast)


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Matthias T. schrieb:
> ahhh oke danke, ja wenn der Spaß im Minuten Bereich liegt bringt es
> nichts.

Wenn ein Wandler unter deinen Betriebbedingungen einen um 5% höheren 
Wirkungsgrad besitzt, bedeutet das eine Laufzeitverlängerung von 
vielleicht einer Stunde. Viel wichtiger ist, dass du von deinen immensen 
5mA im Sleep weg kommst.
Bei den Step-Down Wandlern ist der TPS62056 recht sparsam, bei den 
Linearreglern zeichnet sich z.B. der MCP1703 durch geringen 
Eigenstromverbrauch aus.

von Michael M. (michaelm)


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Wolfgang schrieb:
> Bei den Step-Down Wandlern ist der TPS62056 recht sparsam,...

Ich warne nochmals: Wenn Matthias auch noch einen Schaltregler dazu 
designen soll (Voraussetzung, er hätte die technischen Möglichkeiten), 
dann ist/bleibt die Frage, wie groß der HR-Lattenzaun-Müll ist. Wenn er 
es nicht kann oder unerfahren darin ist, dann Gute Nacht Marie...

TI lobt in den höchsten Tönen "efficiency efficiency und nochmal 
efficiency".
Die Geräusche am Ausgang werden nur im Kopf des DB mit "LN" erwähnt, 
jedoch in keiner Weise spezifiziert. Dementsprechend sieht auch das 
Diagramm w.u. aus (Größe der Störspannung einige mV !!) .. :-(

von Wolfgang (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Ich warne nochmals: Wenn Matthias auch noch einen Schaltregler dazu
> designen soll (Voraussetzung, er hätte die technischen Möglichkeiten),
> dann ist/bleibt die Frage, wie groß der HR-Lattenzaun-Müll ist.

Mit DEM Argument musst du jedes andere Schaltnetzteil beargwöhnen, dass 
sich auch nur annähern in Wohnungsnähe befindet. Es geht um den Betrieb 
eines SENDERS und nicht um einen DCF77-Empfänger. Ein Sender sieht das 
mit den Lattenzäunen nicht so kritisch.

von Michael M. (michaelm)


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Wolfgang schrieb:
> ... es geht um den Betrieb eines SENDERS...

Weiß ich denn, was dieser Sender evtl. für eine Modulation bekommt, in 
die der herumsträunende HF einkoppelt?

> ..Mit DEM Argument musst du jedes andere Schaltnetzteil beargwöhnen...

Ich kann dich beruhigen: Genau das tu ich auch. :-D Und mit Recht.

Die wenigen SNTs, die wirklich geringen "Lärm" machen (ich sage 
absichtlich nicht: ..die Grenzwerte einhalten..), will meist keiner 
bezahlen, jedenfalls den Hobby-Bereich betreffend.

Wenn du hast, nimm einen herkömmlichen LW/MW/KW-Empfänger und höre rein. 
Wenn du nicht hast, nimm von mir aus ein SDR-basiertes Empfangsgerät an 
einer ordentlichen Antenne. Und dann begib dich spaßeshalber mal in 
Richtung Feld, Wald, Flur... und wieder zurück in den besiedelten 
Raum... Viel Spaß dabei.
Und wenn du gut bist, schaffst du 30, vlt. sogar 40 dB Unterschied im 
Rauschpegel... ;-)

: Bearbeitet durch User
von Matthias T. (matthias_199)


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Also zum Sender es handelt sich um einen RFM96 und einen ATxmega 265a3u
auf 32Mhz Clock, ein FTDI 232RL is auch noch drauf.

Der FTDI war bei der Messung drauf aber nicht aktive(per usb 
angeschlossen), Spannung senken würde mich noch einfallen und noch mehr 
Stromsparfunktionen des Xmegas benutzen ? Peripherie kann man da ja 
meine ich auch abschalten. Gab auch glaub einen Flash Energie spar 
Modus. Da muss ich gleich mal wieder das DB welzen :)

von Wolfgang (Gast)


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Michael M. schrieb:
> Wenn du hast, nimm einen herkömmlichen LW/MW/KW-Empfänger und höre rein.

Ich habe. Mehr siehst du noch, wenn du einen Spektumanalyser dran hängst 
und eine Wasserfalldarstellung machst.
Was meinst du, warum die Radioastronomie sich mit ihren 
Antennenstandorten in abgelegene Täler in dünn besiedelte Gegenden 
verzieht? ;-)

von Matthias T. (matthias_199)


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Michael M. schrieb:
> Und wenn du gut bist, schaffst du 30, vlt. sogar 40 dB Unterschied im
> Rauschpegel... ;-)

Klingt gemein aber kann ich nur bestätigen ich hatte mit meiner Platine 
auch ne zeit lang "Probleme" bis ich begriffen haben das sie direkt 
neben den TFT Monitor stand 10cm weiter weg war die Welt eine andere :)

von Michael M. (michaelm)


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Matthias T. schrieb:
> Klingt gemein

Nö, klingt logisch. :-D

von Wolfgang (Gast)


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Matthias T. schrieb:
> Also zum Sender es handelt sich um einen RFM96

Der RFM96 ist ein Transceiver (Sendeempfänger) und möchte möglicherweise 
bidirektional mit der Gegenstation kommunizieren. In dem Fall sollte man 
sich allerdings schon Gedanken um Störungen machen, auch wenn für einen 
Step-Down Wandler schon einiges dazu gehört, bei mehreren hundert 
Megahertz noch zu stören. Wenn allerdings der Empfänger durch Störungen 
zugestopft ist, geht das verfügbare Linkbudget runter.

von Gerald K. (geku)


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Das Hauptproblem ist der PLL Synthesizer des Funkmoduls (SX1231) mit 
seiner großen Empfindlichkeit auf Spannungssprünge auf der 
Spannungsversorgung. Das gilt auch für andere Chips mit PLL. Diese 
Spannungssprünge bringen die PLL außer Tritt und damit fällt die 
Funkverbindung zusammen bis sich die PLL wieder synchronisiert hat. 
Daher ist es für einen zuverlässigen Betrieb notwendig  für eine saubere 
Spannungsversorgung zu sorgen.

Es kann der hohe Stromverbrauch beim Senden selbst solche 
Spannungssprünge hervorrufen, sodass das System zu pumpen beginnt.Daher 
muss der Wandler den hohen Strom des Sendes ohne Spannungsprünge liefern 
können.

: Bearbeitet durch User

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