Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transistor (oder Mosfet?) gesucht mit Schaltspannung 2V


von Keks F. (keksliebhaber)


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Hallo,

ich möchte gerne über eine Knopfzelle einen MCU betreiben, der sehr 
sporadisch über ein 433MHz Modul ganz kurz Daten sendet (~1 Byte, 
Häufigkeit kann ich nicht angeben, da es auf einem externen Ereignis 
basiert, es wird zweimal dieses Byte im Abstand von 10-300 Sekunden 
gesendet, danach stunden- oder tagelang nichts mehr).
Dabei braucht das Sendemodul einen Strom von etwa 20mA.

Ich hörte, dass Knopfzellen (2032 um genau zu sein) für Belastungen in 
dem Bereich nicht vollständig geeignet sind, da es dann zu einem 
Spannungsabfall kommt, dazu soll allgemein die gewonnene Gesamtkapazität 
kleiner ausfallen. Dem möchte ich gerne entgegen wirken.

Ich würde gerne einen Kondensator dazwischen schalten. Damit ich dessen 
Ruhestrom nicht dauerhaft mit verbrauche, möchte ich diesen bei Bedarf 
kurz vor der Benutzung des Funkmoduls anschalten und langsam über einen 
Vorwiderstand laden, und so die Lastspitze des Funkmoduls abfedern.

Unsicher bin ich mir bei der Auswahl der Komponenten.
Zunächst einmal fällt es mir sehr schwer einen Transistor zu finden, der 
eine Basis-Emitter-Spannung von 2V hat (Ich habe keinen gefunden). 
Reichelt filtert leider nicht danach, und alle, die ich gefunden habe, 
geben 5V an. Vielleicht lese ich die Datenblätter auch falsch, bzw. 
interpretiere sie nicht richtig. Sind das vielleicht Maximalwerte und es 
gibt einen allgemein gültigen Mindestwert, der jedem außer mir bekannt 
ist? Dieser Wikipedia-Artikel deutet so etwas an:
https://de.wikipedia.org/wiki/Basis-Emitter-Spannung

Je mehr ich dann darüber nachdenke, frage ich mich, ob es nicht entweder 
sinnvoller ist, einen Mosfet dafür zu verwenden, oder einen Kondensator 
zu nehmen, der einen geringen Ruhestrom hat, dafür aber immer 
angeschlossen ist. (Ich hoffe die Bezeichnungen sind alle richtig oder 
zumindest verständlich, im Englischen redet man immer von "quiescent 
current").

Abseits des Sendens hat die Gesamtschaltung einen Standbyverbrauch von 
unter 10uA, der Controller wacht einmal pro Sekunde auf für 10ms, und 
verbraucht in der Zeit 0,6mA.

Als Referenz für meine Frage beziehe ich mich auf diese Untersuchung von 
Knopfzellen bei kurzen Lastspitzen:
https://e2echina.ti.com/cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/104/7510.swra349-Coin-cells-and-peak-current-draw.pdf

Ich hoffe jemand kann mich in die richtige Richtung lenken.
Vielen Dank!

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Jeder normale BJT Transistor eignet sich für Steuerspannungen unter 2 
Volt. Ich würde aber lieber eine andere Batterie verwenden, die ohne 
großartige Klimmzüge passt.

von Keks F. (keksliebhaber)


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Hallo,

danke für deine schnelle Antwort.
Zunächst einmal hast du Recht. Allerdings würde ich gerne um das Gerät 
klein zu halten, bei einer Knopfzelle bleiben.
Was die Kapazität betrifft, komme ich damit schon auf eine beträchtliche 
Laufzeit.
Zur Auswahl standen noch 2xAAAs, die waren mir mit Halter aber ein 
bisschen zu groß.

von Stefan F. (Gast)


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Keks F. schrieb:
> Allerdings würde ich gerne um das Gerät
> klein zu halten, bei einer Knopfzelle bleiben.

Es gibt andere besser geeignete Knopfzellen. Zum Beispiel AG13 bzw. 
LR44.

Ich habe viele Geräte gesehen, die für CR2032 gebaut wurden, obwohl 
diese dazu eigentlich unpassend sind. Diverse Fernsteuerungen, 
elektrische Schlüssel, Küchenwaagen, LED Lichter. Diese Geräte 
funktionieren alle eher schlecht als recht.

von Gerald K. (geku)


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Funkfernbedienungen als Schlüsselanhänger ausgeführt haben fast immer 
Knopfzellen. Ich würde den Funkmodul erst mit betätigung der Taste 
anschalten und die Versorgung über einen FET bis zum Ende der 
Datenübertragung haltet.

von Jens G. (jensig)


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Keks F. schrieb:
> Unsicher bin ich mir bei der Auswahl der Komponenten.
> Zunächst einmal fällt es mir sehr schwer einen Transistor zu finden, der
> eine Basis-Emitter-Spannung von 2V hat (Ich habe keinen gefunden).
> Reichelt filtert leider nicht danach, und alle, die ich gefunden habe,
> geben 5V an. Vielleicht lese ich die Datenblätter auch falsch, bzw.
> interpretiere sie nicht richtig. Sind das vielleicht Maximalwerte und es

Offensichtlich. Denn 5V sind üblicherweise die max. zulässige 
Sperrspannung an der BE-Strecke, weswegen das auch als negativer Wert 
angegeben wird (wenn npn). Sollte ja wohl auch in den von Dir 
gesichteten Datenblättern als max. Ratings angegeben sein.

: Bearbeitet durch User
von Keks F. (keksliebhaber)


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Jens G. schrieb:
> Offensichtlich. Denn 5V sind üblicherweise die max. zulässige
> Sperrspannung an der BE-Strecke, weswegen das auch als negativer Wert
> angegeben wird (wenn npn). Sollte ja wohl auch in den von Dir
> gesichteten Datenblättern als max. Ratings angegeben sein.

Och, das ist jetzt doof.
Da war ich mir sicher, dass da nichts negatives war in irgendeinem der 
Datenblätter.
Entsprechend wollte ich exemplarisch eines rausholen, und finde dann 
eins mit der passenden minimalen Basis-Emitter-Spannung...
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/BC846_50_ENG_TDS.pdf

von Jens G. (jensig)


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Keks F. schrieb:
> Och, das ist jetzt doof.
> Da war ich mir sicher, dass da nichts negatives war in irgendeinem der
> Datenblätter.

Da steht zwar kein negativer Wert im mathematischen Sinne, aber wenn 
dort Vebo statt Vbeo steht, dann ist das logischerweise als negativ zu 
betrachten.

> Entsprechend wollte ich exemplarisch eines rausholen, und finde dann
> eins mit der passenden minimalen Basis-Emitter-Spannung...
> https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/BC846_50_ENG_TDS.pdf

Was ist bei Dir eine "passenden minimalen Basis-Emitter-Spannung"? Die 
5V sind eine max. erlaubte Spannung.

von Gerald K. (geku)


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Als Kondensatoren über die Spannungsversorgung würde ich "Mehrschicht 
Keramik Kondensatoren" in SMD Ausführung verwenden.

Ich habe bei meiner Anwendung mit ESP8266/01 4x 100uF/6,3V verwendet.
Achtung bei diesem Typ des Kondensator reduziert sich die Kapazität mit 
höher werdender Spannung. Daher habe ich 6,3V für 3,7V 
Versorgungspannung gewählt.

https://mou.sr/3a7kF2L

Wenn es der Platz zulässt kann man noch einen Lithium Ionen Kondensator 
parallel schalten z.B. 20F/2,7V https://mou.sr/3wW99PF

Damit erhöht sich die Lebensdauer der Knopfbatterie erheblich.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Keks F. schrieb:

> Zunächst einmal fällt es mir sehr schwer einen Transistor zu finden, der
> eine Basis-Emitter-Spannung von 2V hat (Ich habe keinen gefunden).

Verständlich, denn alle bipolaren Si-Transistoren benötigen eine
BE-Spannung von ca. 0,7V zum durchsteuern.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Keks F. schrieb:
> Ich würde gerne einen Kondensator dazwischen schalten. Damit ich dessen
> Ruhestrom nicht dauerhaft mit verbrauche

Ein anständiger Kondensator hat keinen Ruhestrom.

: Bearbeitet durch User
von keksliebhaber (Gast)


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Jens G. schrieb:
> Da steht zwar kein negativer Wert im mathematischen Sinne, aber wenn
> dort Vebo statt Vbeo steht, dann ist das logischerweise als negativ zu
> betrachten.

Uff, das stimmt natürlich.
Das tut mir sehr Leid. Ich schiebe das auf die Uhrzeit.

Jens G. schrieb:
> Was ist bei Dir eine "passenden minimalen Basis-Emitter-Spannung"? Die
> 5V sind eine max. erlaubte Spannung.

Also bei 2V Minimalspannung brauche ich für das Gerät. Die CR2032 geht 
ja bis knapp über 3V. Deswegen hatte ich die 2V angegeben, zumindest 
versucht es in dem Kontext zu erklären.

Gerald K. schrieb:
> Als Kondensatoren über die Spannungsversorgung würde ich "Mehrschicht
> Keramik Kondensatoren" in SMD Ausführung verwenden.
>
> Ich habe bei meiner Anwendung mit ESP8266/01 4x 100uF/6,3V verwendet.
> Achtung bei diesem Typ des Kondensator reduziert sich die Kapazität mit
> höher werdender Spannung. Daher habe ich 6,3V für 3,7V
> Versorgungspannung gewählt.

Ich habe da tatsächlich Tantal-Kondensatoren im Auge gehabt.
Mich hat auch interessiert, wie da der Kapazitätsabfall ist bei 
steigender Spannung, weil ich das von Mehrschicht Keramik Kondensatoren 
schon so kenne. Habe dazu aber keine Literatur gefunden.

Matthias S. schrieb:
> Ein anständiger Kondensator hat keinen Ruhestrom.

Das stimmt, es gibt aber schon gewisse Verlustleistungen, oder? Es ist 
natürlich eine Frage der Dimension(en). Ich hätte jetzt evtl. erwartet, 
dass bei höherer Kapazität der Verlust absolut entsprechend höher ist, 
und wenn meine Schaltung im Standby unter 10uA verbraucht (der MCU ist 
auf 3uA beziffert im PowerDown), dann wären ja schon 1uA (ich wäre von 
mehr ausgegangen bei Dimensionen von 47uF aufwärts, einfach vorsichtig 
geraten und als mögliches Problem zum Nachforschen vermerkt) ein Drittel 
des Verbrauches der Gesamtschaltung.
Das muss ich dann auch natürlich mit dem Ruhestrom (Leckstrom?) des 
Transistors gegenrechnen.

Vielleicht überoptimiere/sorge ich mich. Ich muss auch zugeben, als 
erstes Projekt, für das ich Platinen bestelle, ist es sehr viel, was ich 
alles im Voraus beachten muss, oder meine zu müssen. Ich bitte da um 
Entschuldigung.

Wenn ich aber bedenke, dass ich vor Weihnachten keinen Lötkolben richtig 
halten konnte, geschweige denn das Ohmsche Gesetz richtig verstanden 
habe, und ich jetzt kaputte Traces repariere, QFNs löte, und mich an 
solche Projekte hier ranwage, bin ich mit mir, zumindest in diesem 
Bereich, zufrieden.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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keksliebhaber schrieb:
> dann wären ja schon 1uA (ich wäre von
> mehr ausgegangen bei Dimensionen von 47uF aufwärts, einfach vorsichtig
> geraten und als mögliches Problem zum Nachforschen vermerkt) ein Drittel
> des Verbrauches der Gesamtschaltung.

So ein Kondensator wäre Schrott. Ich habe hier ne Schaltung mit 
ATTiny2313 und einem 22µF/16V + 0,1µF/50V Abblockkondensator, die in 
Ruhe gerade mal 300nA (!) zieht. Ein Unterschied mit und ohne Elko ist 
nicht zu messen.

von Gerald K. (geku)


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Als Schalter für die Stromvetsurgung würde ich denn NMOS FET IRLML6244 
empfehlen. Dieser ist bei 2V hinreichend niederohmig um die 
Stromversorgung zu schalten.

https://www.mikrocontroller.net/part/IRLML6244

https://mou.sr/3a7nKQn

von Gerald K. (geku)


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keksliebhaber schrieb:
> Ich habe da tatsächlich Tantal-Kondensatoren im Auge gehabt.
> Mich hat auch interessiert, wie da der Kapazitätsabfall ist bei
> steigender Spannung, weil ich das von Mehrschicht Keramik Kondensatoren
> schon so kenne. Habe dazu aber keine Literatur gefunden.

Müsste im Datenblatt ersichtlich sein:

https://mou.sr/3a7kF2L

Tantal würde ich nicht verwenden, da der Innenwiderstand zu groß sein 
könnte.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Keks F. schrieb:
> Ich würde gerne einen Kondensator dazwischen schalten. Damit ich dessen
> Ruhestrom nicht dauerhaft mit verbrauche, möchte ich diesen bei Bedarf
> kurz vor der Benutzung des Funkmoduls anschalten und langsam über einen
> Vorwiderstand laden, und so die Lastspitze des Funkmoduls abfedern.
Wenn du einen Kondensator nimmst, der keinen großartigen Leckstrom hat, 
dann musst du dir diese Sorgen nicht machen. Ein hochkapazitiver Kerko 
ist da evtl. die richtige Wahl.

> oder einen Kondensator zu nehmen, der einen geringen Ruhestrom hat,
> dafür aber immer angeschlossen ist. (Ich hoffe die Bezeichnungen sind
> alle richtig
Leckstrom heißt der. Und Leakage Current.
Hast du mal einen Link auf ein Datenblatt, das im Zusammenhang mit 
Kondensatoren einen Quiescent Current angibt?

> sporadisch über ein 433MHz Modul ganz kurz Daten sendet
> Dabei braucht das Sendemodul einen Strom von etwa 20mA.
Wie lang braucht das Modul diesen Strom?

Gerald K. schrieb:
> Daher habe ich 6,3V für 3,7V Versorgungspannung gewählt.
Ich würde 10V nehmen, wenn der Platz nicht extrem kritisch ist.

keksliebhaber schrieb:
> Mich hat auch interessiert, wie da der Kapazitätsabfall ist bei
> steigender Spannung, weil ich das von Mehrschicht Keramik Kondensatoren
> schon so kenne. Habe dazu aber keine Literatur gefunden.
Siehe Wikipedia unter Keramikkondensator. Da sind Deratingkennlinien und 
Literaturhinweise zu finden. Auch sonst ist diese Website eine tolle 
Informationsquelle...

Gerald K. schrieb:
> Tantal würde ich nicht verwenden, da der Innenwiderstand zu groß sein
> könnte.
Bei 10 mA Laststrom kann der Innenwiderstand 1 Ohm sein und es fallen 
trotzdem nur 10mV an ihm ab...

: Bearbeitet durch Moderator
von Gerald K. (geku)


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Interessanter Vergleich zwischen Tantal und Keramikkondensatoren:

https://www.rohm.de/electronics-basics/capacitors/ceramic-vs-tantalum-capacitors

von ir (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Als Schalter für die Stromvetsurgung würde ich denn NMOS FET IRLML6244
> empfehlen. Dieser ist bei 2V hinreichend niederohmig um die
> Stromversorgung zu schalten.

Der IRF7401 wäre auch gut geeignet

von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


Angehängte Dateien:

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Solltest du wirklich auch unter 1V Kommen, gäbe es da noch den:
MSP430L092 der hat grad alles Onboard um ein DCDC anzusteuern.
und funktioniert aber noch mit 0.9V. Diese verwende ich für Schaltungen 
die mit nur einer LR44 eine halbe Ewigkeit laufen sollen :-)

von Stefan F. (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Funkfernbedienungen als Schlüsselanhänger ausgeführt haben fast immer
> Knopfzellen.

Und brauchen besondere teure Batterien, um gut zu funktionieren.

von keksliebhaber (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Hast du mal einen Link auf ein Datenblatt, das im Zusammenhang mit
> Kondensatoren einen Quiescent Current angibt?

Ich denke das berechnet man aus der "Insulation Resistance Limit Table".

https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/B300/KEM_C0XXX_X7R_DB-EN.pdf

Lothar M. schrieb:
> Wie lang braucht das Modul diesen Strom?

Es sendet angeblich mit 4200 Bytes/Sek.
Ich bräuchte also sehr sehr wenig Zeit, ich überschlage aber mal extrem, 
weil ich denke, dass auch da eine Hochfahrzeit ist. Ich schätze mit 5ms.

von Stefan F. (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Wenn es der Platz zulässt kann man noch einen Lithium Ionen Kondensator
> parallel schalten z.B. 20F/2,7V https://mou.sr/3wW99PF

Scherzkeks, was denkst du warum er Knopfzellen verwenden will? Weil er 
keine Platz hat.

von Gerald K. (geku)


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ir schrieb:
> Der IRF7401 wäre auch gut geeignet

Würde funktionieren, ist aber überdimensioniert und daher auch der Preis 
höher:

https://mou.sr/3Gyw0W4

von Gerald K. (geku)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Scherzkeks, was denkst du warum er Knopfzellen verwenden will? Weil er
> keine Platz hat.

Habe ich daher auch angemerkt:

Gerald K. schrieb:
> Wenn es der Platz zulässt kann man noch einen Lithium Ionen Kondensator
> parallel schalten z.B. 20F/2,7V https://mou.sr/3wW99PF

von Jörg R. (solar77)


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ir schrieb:
> Gerald K. schrieb:
>> Als Schalter für die Stromvetsurgung würde ich denn NMOS FET IRLML6244
>> empfehlen. Dieser ist bei 2V hinreichend niederohmig um die
>> Stromversorgung zu schalten.
>
> Der IRF7401 wäre auch gut geeignet

IRLML2502

oder noch besser

https://www.vishay.com/docs/71166/71166.pdf

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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keksliebhaber schrieb:
> Ich schätze mit 5ms.
Mehmen wir mal überschlägig die Formel C x du = I x dt

Und stellen um auf C = (I x dt) / du und lassen einen Spannungsabfall du 
= 0,2V zu, dann kommen wir auf C = 10mA x 5ms / 0,2V = 50uAs/0,2V = 
250uF. Das bekommt man mit Kerkos ganz gut hin.

von Gerald K. (geku)


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Nebenbei haben Kerkos eine größere Zuverlässigkeit als Tantals und 
enthalten kein Coltan. 
https://www.regenwald-schuetzen.org/verbrauchertipps/bodenschaetze/coltan

von Gerald K. (geku)


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Lothar M. schrieb:
> Das bekommt man mit Kerkos ganz gut hin.

Achtung: bei MLCCs hat man bei 2,7V bei einem 6,3V Typ ca. 20% 
Kapazitätseinbuse.

siehe Kapazitätsmerkmale: 
https://www.rohm.de/electronics-basics/capacitors/ceramic-vs-tantalum-capacitors

: Bearbeitet durch User
von Patrick L. (Firma: S-C-I DATA GbR) (pali64)


Angehängte Dateien:

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Wie wäre es mit der Schaltung?
Der NCP1402 geht recht weit runter mit der Primären Spannung:-)

Mit Pin 1 lässt er sich sogar Steuern (Ein/Aus)

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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: Bearbeitet durch User
von beyond reality (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Gerald K. schrieb:
>> Wenn es der Platz zulässt kann man noch einen Lithium Ionen Kondensator
>> parallel schalten z.B. 20F/2,7V https://mou.sr/3wW99PF

Wozu bitte? Hier will doch niemand (/wiederholt) 0,xA - xA ziehen.

> Scherzkeks, was denkst du warum er Knopfzellen verwenden will? Weil er
> keine Platz hat.

Auch wenn der Platz evtl. sogar noch da/beschaffbar wäre, braucht
man bei der bespr. Anwendung nichts, das gewaltige Strompulse abzu-
puffern in der Lage wäre. 100-300µF 10VDC MLCC täten es locker.

von Hp M. (nachtmix)


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Keks F. schrieb:
> möchte ich diesen bei Bedarf
> kurz vor der Benutzung des Funkmoduls anschalten und langsam über einen
> Vorwiderstand laden, und so die Lastspitze des Funkmoduls abfedern.

Wie bereits gesagt, wird es nicht nötig sein den Kondensator zu schalten 
(es sei denn zur Spannungsverdopplung), und (Vor-)Widerstände sind pfui, 
denn sie verursachen Verluste.

Ich würde aber den Platz und das Geld, das diese Trickserei kostet, 
lieber einer besseren Batterie zur Verfügung stellen.
Im Übrigen sind die Li-Knopfzellen nicht so schlecht, wie angenommen. 
Millionen von Autoschlüsseln beweisen es, indem sie noch funktionieren, 
wenn die empfohlenen Alkali-Knopfzellen längst vertrocknet oder 
ausgelaufen sind.

P.S.:

Lothar M. schrieb:
> 250uF. Das bekommt man mit Kerkos ganz gut hin.

Aber zu welchem Preis?

: Bearbeitet durch User
von Gerald K. (geku)


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Hp M. schrieb:
> Aber zu welchem Preis?

3x 100µF/6,3V kosten ca. 1€

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Hp M. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> 250uF. Das bekommt man mit Kerkos ganz gut hin.
> Aber zu welchem Preis?
Bei welcher Stückahl?

Gerald K. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Das bekommt man mit Kerkos ganz gut hin.
> Achtung: bei MLCCs hat man bei 2,7V bei einem 6,3V Typ ca. 20%
> Kapazitätseinbuse.
Kommt sehr auf das Material an.
Deshalb mein Hinweis auf 
https://de.wikipedia.org/wiki/Keramikkondensator

Dort findet man dann auch noch Hinweise zur Alterung dieser Bauteile.

von pegelwendler (Gast)


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Die Frage: "Transistor (oder Mosfet?) gesucht mit Schaltspannung 2V" 
kann mit AO3416 beantwortet werden.

MfG

von Keks F. (keksliebhaber)


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Ich danke für die vielen Antworten.
Ich kann leider erst heute Abend auf alles eingehen, aber ich wollte 
mich schonmal bedanken. So wie ich das verstanden habe, ist ein 
Transistor oder Mosfet nicht nötig, und es liegt an der Wahl des 
richtigen Kondensators. Die Formel zur Berechnung habe ich schonmal 
gesehen, und ist auch im "Paper" verwiesen, ich habe sie aber erst jetzt 
aufgrund des Beispieles verstanden. Vielen Dank.
Die Frage ist also gerade 200-300uF (netto) über Kerkos, oder Tantal.

Achso, jemand hatte hier Daten zum spannungsabhängigen Kapazitätsfall 
geschickt. Ich glaube da gab es ein Missverständis, weil das Datenblatt 
für Kerkos war. Das ist mir aber wie gesagt schon bekannt, meine Frage 
war welche Nachteile ein Tentakel-Kondensator [ich sehe gerade aber 
lasse bewusst diesen Autovervollständigungs-Fehler stehen] hätte bzw. ob 
hier derselbe oder andere Faktoren zu berücksichtigen sind, die bei der 
Komponentenwahl wichtig sind.

https://www.sensiblemicro.com/blog/tantalum-capacitor-vs-ceramic#:~:text=Tantalum%20capacitors%20are%20typically%20polarized,connected%20to%20an%20AC%20source.

Hier sehe ich keine meinen Anwendungsfall betreffenden Nachteile oder 
Hinweise.
Aus Neugier interessiert mich aber der Hinweis, dass man andere 
Komponenten brauche um bei Versagen des Bauteiles die Schaltung zu 
schützen.

Ich denke da finde ich eine Antwort, wenn ich das lese:
https://www.onelectrontech.com/tantalum-capacitor-failure-modes-and-causes-esr/

Eine Frage: Sollte ich einen Vorwiderstand beim Kondensator schalten um 
die Last beim Wiederaufladen zu minimieren? Oder ist die Last beim 
Aufladen von Natur aus gering genug?

Ich bedanke mich nochmals in aller Form für alle Ausführungen und eure 
Mühen. Ich habe durch euch schon sehr viel mitgenommen, auch wieder bei 
diesem Thema.

: Bearbeitet durch User
von 2aggressive (Gast)


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Keks F. schrieb:
> Sollte ich einen Vorwiderstand beim Kondensator schalten um
> die Last beim Wiederaufladen zu minimieren?
Bei der 2032 als Quelle wohl kaum nötig, eher Störend (Wirkungsgrad)
> Oder ist die Last beim Aufladen von Natur aus gering genug?
Wenn die Batterie einen hohen Strom liefern könnte bräuchtest du keinen 
Kondensator.

von Gerald K. (geku)


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Keks F. schrieb:
> Eine Frage: Sollte ich einen Vorwiderstand beim Kondensator schalten um
> die Last beim Wiederaufladen zu minimieren? Oder ist die Last beim
> Aufladen von Natur aus gering genug?

Genau für die dynamische Lastübernahme ist ein möglichst niedriger ESR 
wichtig. Ein Vorwiderstand würde den ESR vergrößern und die Aufgabe des 
Bauelementes schmälern. Die Frage ist, ob ein Tantal für diesen Zweck 
das geeignete Bauelement ist.

Ich würde einen Kondensator wählen, den man permanent parallel zu 
Batterie schalten kann. Das Anschalten von Kapazitäten ist nicht nur ein 
Stress für den Kondensator, sondern auch für den Schaltkontakt.

von keksliebhaber (Gast)


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2aggressive schrieb:
> Wenn die Batterie einen hohen Strom liefern könnte bräuchtest du keinen
> Kondensator.

Das stimmt ja, allerdings möchte ich ja verhindern, dass die Batterie an 
die Belastungsgrenze kommt.

Also ich verstehe beide Seiten.
Ich meine, ich will ja den Kondensator, damit der hohe Strom nicht 
direkt auf einmal von der Batterie kommen muss, sodass einmal die 
Spannung nicht einbricht, ich aber auch eine höhere Gesamtkapazität 
habe.
Gleichzeitig frage ich mich, der Kondensator muss ja auch aufgeladen 
werden. Einmal initial beim Einschalten des gesamten Gerätes, aber auch, 
wenn der Kondensator (teil-)entladen worden ist. Er wird ja einen 
gewissen internen Widerstand haben, und je nach vorhandenem 
Ladungszustand zuerst sehr viel Strom fordern, dann langsam immer 
weniger bis er vollständig geladen ist.

von keksliebhaber (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Die Frage ist, ob ein Tantal für diesen Zweck
> das geeignete Bauelement ist.

Der größte MLCC, den ich bei reichelt bekomme, sind zwei 100uF. Einmal 
6.3V, einmal 10V, X5R mit 20% Toleranz. Da müsste ich dann 3 Stück 
verwenden.

von keksliebhaber (Gast)


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Wenn ich mir das Datenblatt ansehe:
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A900/AVX_TAJ_DS.pdf

Fällt denke ich ein Tantal-Kondensator wegen des Leckstromes weg. Die 
werden in der Größenordnung von 220uF bei 22uA angegeben. Das würde dann 
auch wieder eine Zwischenschaltung notwendig machen.

Da bleiben ja eigentlich nur noch MLCC übrig aufgrund der IRL von 
100MOhm:
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/B300/KEM_C0XXX_X5R_DB-EN.pdf

von Jörg R. (solar77)


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keksliebhaber schrieb:
> Fällt denke ich ein Tantal-Kondensator wegen des Leckstromes weg. Die
> werden in der Größenordnung von 220uF bei 22uA angegeben. Das würde dann
> auch wieder eine Zwischenschaltung notwendig machen.

Oder eine andere Stromversorgung.

PS: ..zum Titel, ein Mosfet ist auch ein Transistor;-)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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keksliebhaber schrieb:
> Gleichzeitig frage ich mich, der Kondensator muss ja auch aufgeladen
> werden. Einmal initial beim Einschalten des gesamten Gerätes, aber auch,
> wenn der Kondensator (teil-)entladen worden ist. Er wird ja einen
> gewissen internen Widerstand haben
Das Problem ist hier nicht der Widerstand des Kondensators, sondern der 
Innenwiderstand der Batterie (der von chinesischen Lampenfabrikanten 
auch als Vorwiderstand für LEDs verwendet wird).

Und natürlich wird bei den gegebenen Parametern wie gewünscht und 
berechnet die Spannung am Kondensator um 0,2V einbrechen(***). Diese 
0,2V müssen nach Sendeende aus der Knopfzelle über deren Innenwiderstand 
wieder nachgeladen werden. Und da kannst du jetzt vereinfacht mal die 
Kondensatorladekurve ansetzen und nachrechnen, wie lange es bei einem 
Innenwiderstand von ca. 50 Ohm dauert, bis der Kondensator wieder 
vollgeladen ist.

(***) Weil natürlich über den 50 Ohm-Widerstand bei 0,2V auch schon ein 
Strom von 4mA fließen wird, muss der Kondensator in diesem Augenblick 
nur noch 6mA liefern. Aus diesem Grund werden auch weniger als die 
überschlägigen 250µF ausreichen.
Dazu kommt dann, dass das Funkmodul bei geringerer Spannung mit hoher 
Wahrscheinlichkeit auch weniger Strom aufnimmt... ;-)

von keksliebhaber (Gast)


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Ach, stimmt, es wird ja nicht annähernd komplett entladen, sondern nur 
ein kleiner Spannungsabfall in Kauf genommen.

Auch das mit den Lampen aus Chinesium erkenne ich wieder.

Vielen Dank euch allen! Ich habe keine weiteren Fragen mehr.

Oh, doch, eine.
Es kommt sehr häufig vor, dass ich Komponenten suche, aber nicht finden 
kann. Reichelt oder Mouser haben häufig nicht die Parameter, nach denen 
ich suchen möchte, als Filter, oder Mouser hat eben doch nicht alles.
Gibt es vielleicht irgendwelche Universalquellen mit besseren 
Filteroptionen, damit ich mir besser einen Überblick verschaffen kann?
Ich möchte nicht immer fragen müssen, wenn ich mal etwas nicht finde.

Vielen Dank.

von c-hater (Gast)


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keksliebhaber schrieb:

> Lothar M. schrieb:
>> Wie lang braucht das Modul diesen Strom?
>
> Es sendet angeblich mit 4200 Bytes/Sek.
> Ich bräuchte also sehr sehr wenig Zeit, ich überschlage aber mal extrem,
> weil ich denke, dass auch da eine Hochfahrzeit ist. Ich schätze mit 5ms.

Vor allem wird (außer bei den extrem-primitiven Teilen) typischer- (und 
sinnvoller-) weise vor den Nutzdaten erst einmal eine Präambel gesendet, 
die natürlich auch Zeit braucht.

Also entweder Datenblatt des Moduls lesen oder messen. Und nicht 
schätzen.

Denn dieser Wert ist die absolut unverzichtbare Basis für alle weiteren 
Gedanken, die man sich über eine solche Schaltung machen könnte.

Oder auch eine andere, sinnvollere...

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