Spannungsregelung auf 3,3 & 5V

[Flets G. (flets)]

Hallo zusammen,
ich möchte einen ESP32 mobil über einen 3,7V LiPo mit Strom versorgen, 
parallel dazu hab ich einen kleinen Servo angeschlossen.
Da hier neben dem ESP32 auch noch ein paar Sensoren mit 3,3V versorgt 
werden müssen, der Servo aber mit 5V läuft, möcht ich fragen, wie es am 
gescheidsten wäre, die Spannungen zu regeln.

Ich hätte vorgehabt, mit einem MT3608 Boost Converter die 
Batteriespannung auf 5V zu heben, damit den Servo zu versorgen und 
parallel die 5V mit einem AMS1117-3v3 wieder auf 3,3V für den ESP etc. 
runterzudrosseln (Verluste seien jetzt mal so dahingestellt).
Oder ist es besser von der Batteriespannung parallel auf 3,3V runter- 
bzw. auf 5V hochzuregeln (Wobei ja hier die Dropout Voltage des 
AMS1117-3v3 bei niedriger Zellenspannung ein Problem werden könnte)?

Die gesamte Schaltung zieht btw ca 500-600mA.

[Franko P. (sgssn)]

Hallo
das ist ja ein ordentlicher Stromverbrauch für deine Schaltung. Braucht 
das Servo so viel?
Die 3.7V Lithiumzelle hat vermutlich einen Spannungsbereich von 2.5-4.2 
Volt.
Das heisst, dass du mit nem Längsregler nicht mal die 3.3 Volt abdecken 
kannst. Ich würde vermutlich eher auf 2 Li-Zellen gehen, dann hast du 
7.4 Volt und belastest die Zellen nicht so stark. Beim Aufwärtswandeln 
musst du ja die Leistung wandeln. Wenn der Servo sagen wir mal 0.5A bei 
5V braucht, sind das 2.5Watt, kurz vor Entladeschluss braucht der dann 
-ohne Verluste- schon 1A. Also besser 2 Zellen seriell verwenden und 
dann notfalls eben einen DCDC-Wandler für die 5 Volt und nen Längsregler 
für 3.3.

Gruß

[Stefan F. (Gast)]

Ich würde nicht von 5 V auf 3,3 V runter regeln, weil die Motoren 
Spannungseinbrüche auslösen können die dann dein ganzes System instabil 
machen.

Nimm lieber einen Ultra Low-Drop Regler wie den XC6220B301, damit kannst 
du den Akkus bis auf 3,1 V ausnutzen. Darunter wird er sowieso zu 
schwach sein, um die Motoren noch anzutreiben.

Zudem hast du so die Möglichkeit, den Step-Up Wandler für die Motoren 
per Software ein/aus zu schalten um eine Menge Strom zu sparen (falls 
Standby Betrieb in Frage kommt).

[Stefan F. (Gast)]

Franko P. schrieb:
> ie 3.7V Lithiumzelle hat vermutlich einen Spannungsbereich
> von 2.5-4.2 Volt. Das heisst, dass du mit nem Längsregler
> nicht mal die 3.3 Volt abdecken kannst.

Das stimmt wohl. Allerdings laufen praktisch fast alle 3,3 V Schaltungen 
auch einwandfrei mit 3,0 V (für den ESP32 gilt das ganz sicher). Falls 
das bei ihm nicht geht, dann halt ein Ultra-Low-Drop Regler mit 3,3 V.
Denn:

Schau dir mal die Entladekurve dieser Akkus an. Unterhalb von 3,4 Volt 
geht es steil bergab. Das sind die letzten 20%. Die Kombination aus 
Step-Up Wandler mit nachfolgendem Linear Regler ist wegen ihrer Verluste 
sicher nicht besser.

Anmerkung: Diese Entladekurve gilt für eine Entladung mit maximal 1C. 
Bei mehr Strom verschiebt sie sich nach unten.

Anmerkung 2:
> Die gesamte Schaltung zieht btw ca 500-600mA.
So viel braucht das ESP32 Modul schon für sich alleine, aber nur 
kurzzeitig. Bedenke auch dass die Servos beim Anlaufen locker 5x so viel 
Strom aufnehmen, wie ihr Nennstrom ist. Das muss der Step-Up Wandler 
schaffen. Die Wandler mit MT3608 sind dafür arg knapp bemessen, ich 
würde das so nicht aus der Hand geben.

[Flets G. (flets)]

Franko P. schrieb:
> Ich würde vermutlich eher auf 2 Li-Zellen gehen, dann hast du
> 7.4 Volt

Aktuell betreibe ich das Modul sogar mit einem 2S-Lipo, möchte aber des 
Gewichtes wegen eben auf einen leichteren 1S-Lipo umsteigen

[Flets G. (flets)]

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Die Wandler mit MT3608 sind dafür arg knapp bemessen, ich
> würde das so nicht aus der Hand geben.

Könntest du zufällig einen Konverter empfehlen, der diese Leistung 
schafft bzw. hast du schon Erfahrung mit dem ein oder anderen Konverter 
gemacht?

[Stefan F. (Gast)]

Flets G. schrieb:
> Könntest du zufällig einen Konverter empfehlen, der diese Leistung
> schafft bzw. hast du schon Erfahrung mit dem ein oder anderen Konverter
> gemacht?

Nein kann ich nicht. Ich habe Servos bisher immer direkt am Akku (4,8V 
oder 6V) betrieben. Es gibt chinesische Spannungswandler Module für 
angeblich 3 Ampere. Das werden die zwar nicht dauerhaft aushalten, aber 
für einen einzelnen Servo sollte es reichen.

https://www.amazon.de/LAOMAO-Step-up-Converter-Raspberry-DIY-Projects-1-St%C3%BCck/dp/B00HV59922

Ich würde noch prüfen, ob der Akku genug Strom liefern kann. Wenn der 
Servo sagen wir mal 3 A aufnimmt, wird nach wegen des SPannungswandlers 
etwa 5 A beim Akku ergeben. Nicht dass der dann beim Anlaufen des Servos 
versagt.

[Lorenzo (Gast)]

Die Anmerkungen hier waren alle, auf dem Papier, korrekt.
In der Praxis kannst Du aber leicht deine Li-Zelle mit dem Stepup Regler 
benutzen und an die 5V direkt den ESP Anschließen & Servo natürlich(Der 
ESP hat wiederum einen Längsregler onboard).

Dein Problem wird nachher eher die Signalqualität sein. Servos sind 
notorische "Störimpulsgeber" und der ESP könnte daran Anstoß nehmen.

Aber mit Ferritkernen dürftest du das Gröbste weg bekommen.

Viel Glück

[Harald W. (wilhelms)]

Flets G. schrieb:

> Aktuell betreibe ich das Modul sogar mit einem 2S-Lipo, möchte aber des
> Gewichtes wegen eben auf einen leichteren 1S-Lipo umsteigen

Zwei halb so grosse Zellen gehen nicht?

[M. P. (matze7779)]

Wieviel Kraft muss das Servo denn haben?
Es gibt auch Servos für 1S.

Z.B. https://www.f3x.de/hepf-h60-9mm-servo-bis-20-ncm