Hallo zusammen, ich entwickle gerade ein Projekt mit Mikrocontroller und stehe vor einem kleinen Anfängerproblem, bzw. frage mich was hier die beste/ einfachste/ eleganteste Lösung ist. Folgende Elemente soll das Versorgungskonzept enthalten: - 21700 Li-ion Akkumulator - Schutzschaltung für Akkumulator - Ladeschaltung für Akkumulator mit >= 1 A - USB-C Anschluss für Ladeschaltung und Datentransfer (zu CP2102, USB zu UART) - 3,3 Volt Ausgang mit einem maximalen Ausgangsstrom von 1 A Versorgt wird ein ESP-32 mit Display und weiteren Peripheriegeräten. Optimal wäre es, wenn die USB-Schnittstelle Power Delivery unterstützen würde und die Ladeschaltung mit bis zu 3 Ampere betrieben werden könnte. Zudem soll das Gerät im Netzbetrieb gleichzeitig genutzt und geladen werden können. Habt ihr sowas bereits realisiert, damit Erfahrungen gesammelt und könnt mir dafür ein paar konzeptuelle Denkanstöße/ Tipps geben? Die konkrete Lösung kann ich mir natürlich selbst erarbeiten. Vielen Dank! VG Alex
Wie aufwändig willst du es haben? Ladeschaltungen für Single LiIon gibts beim Chinesen oder als rohen Chip bei TI, AD etc. Die gibt es mit Festwerten, widerstandsprogrammierbar oder mit i2c Anbindung zum programmieren der Werte (macht bei 1S nur keinen Sinn...) Schutzbeschaltungen, da gilt das gleiche. Willst du wirklich USB-C umsetzen und was willst du mit dem CP2102? Die gängigere Lösung ist: USB-C Buchse verwenden, beschalten mit D+, D-, 5V, GND (USB 2.0 Standard) + CC1 und CC2 und dein µC als USB Device konfigurieren, damit er dir als virtueller COM Port angezeigt wird. Sofern der Host ein PC ist kannst du dann mit HTERM einfach connecten und die Baudrate ist völlig egal. Du sendest und empfängst es einfach. Für PD brauchst du einen Interface IC, den du programmieren musst, der fragt dann beim USB-C Host die angebotenen Spannungen und Ströme an und du suchst dir einen aus. Alles kompliziert und in deinem Fall fast sinnlos, da du eh nur 5V zu laden brauchst. Das einzige wo das Sinn macht wäre der Ladestrom, der so nur 500mA beträgt. Aber ob es den Aufwand wert ist? Ich würde sagen nein. Eventuell gibt es auch welche die in Hardware programmiert werden können und dir immer die 5V 3A aushandeln. Widerstände an D+, CC1 und CC2 nicht vergessen und die ESD Dioden nicht vergessen. Möglichst nah an der Buchse.... Laden und Benutzen: Wenn du eh alles mit 3.3V versorgen wirst, dann ist das kein Problem, der Weg geht ja dann: 5V USB --> LadeIC --> Akku+Schutzbeschaltung --> Stepdown/LDO --> ESP32. Da wird der Akku immer geladen und wenn deine Schaltung nicht mehr zieht als nachgeladen wird, dann kannst du sie laden und nutzen. VG Paul
Alexander D. schrieb: > - USB-C Anschluss für Ladeschaltung und Datentransfer (zu CP2102, USB zu > UART) Der CP2102 ist eine doofe Wahl. Schau hier: https://ftdichip.com/products/ft232hp/ Der macht neben USB-UART auch gleich Power Delivery. fchk
Alexander D. schrieb: > Folgende Elemente soll das Versorgungskonzept enthalten: > > USB-C Anschluss > CP2102 CP2102 kann kein USB-C. USB-C kannst du weder löten noch eine Platine korrekt auslegen geschweige denn ESD Schutz dazu bauen. Alexander D. schrieb: > Optimal wäre es, wenn die USB-Schnittstelle Power Delivery unterstützen > würde und die Ladeschaltung mit bis zu 3 Ampere betrieben werden könnte. Das ist das Problem von USB-C. Einfach zu kompliziert. Das (gewünschte) bekommst du nur mit (teuren) Fertigplatinen hin. Das ist nicht wie USB Laden von Taschenlampen, Stecker irgendwie dran und fertig. Wenn du es selbst bauen willst, bleib bei USB Ladebuchse ohne -C.
MaWin schrieb: > Das ist das Problem von USB-C. Einfach zu kompliziert. Das (gewünschte) > bekommst du nur mit (teuren) Fertigplatinen hin. Du solltest Ironie gelegentlich auch mal als solche markieren:-) z.b.: - https://hackaday.io/project/172187-ts100-flex-c-friend/log/179029-ip2721-version-built-but
> USB-C kannst du weder löten noch eine Platine korrekt auslegen > geschweige denn ESD Schutz dazu bauen. Es gibt bei Mouser einen USB-C Connector der nur USB2 kann, dafuer aber nicht die Pads unter dem Stecker hat. Den kann jeder loeten der SMD kann. Und mehr wie USB2.0 wird man wohl kaum an seinem Mikrocontroller brauchen, aber man hat halt trotzdem den modernen Stecker. Olaf
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Vielen Dank für die Antworten. Ich denke, dass es am einfachsten ist, wenn ich auf zwei separate USB Anschlüsse setze. Paul schrieb: > Das einzige wo das Sinn > macht wäre der Ladestrom, der so nur 500mA beträgt. Aber ob es den > Aufwand wert ist? Ich würde sagen nein. Nach meinem jetzigen Plan möchte ich eine 5000 mAh Zelle verwenden und mein System wird im Betrieb etwa 250 mA benötigen. So würde für das Laden im besten Fall also nur 250 mA übrigbleiben, was eine Ladezeit von 20 Stunden entspricht. Das ist leider etwas zu langsam. Paul schrieb: > 5V USB --> LadeIC --> Akku+Schutzbeschaltung --> Stepdown/LDO --> ESP32 Ist ein normaler Stepdown ausreichend, bzw. gibt es welche, die mit einer Spannungsdifferenz von < 100 mV auskommen? Sonst wird es schwierig die Kapazität der Li-ion Zelle auszureizen. MaWin schrieb: > Das ist das Problem von USB-C. Einfach zu kompliziert. Das (gewünschte) > bekommst du nur mit (teuren) Fertigplatinen hin. Das ist ein Punkt. Ich durchforste mal noch die Händler nach iCs und schaue, ob ich da was finde. Ansonsten muss es wohl ein klassischer Stecker werden.
Alexander D. schrieb: > Ich denke, dass es am einfachsten ist, > wenn ich auf zwei separate USB Anschlüsse setze. Kann man machen, aber das kommt einfach nicht gut. Selbst wenn es funktioniert, mich würde das stören. Liegt vielleicht nur an mir :). Alexander D. schrieb: > mein System wird im Betrieb etwa 250 mA benötigen. Dauerhaft? Oder Spitzenlast wenn alle Systeme laufen? Auf der 5V Seite Seite oder auf der 3,3V Seite? Wenn du 250mA bei 3,3V meinst, wären es bei 5V ja "nur" noch 165mA (ohne Verluste, Eigenverbrauch Step-Down etc). Damit wären 300mA Ladestrom drin (immerhin ;)) Alexander D. schrieb: > Das ist leider etwas zu langsam. Was wäre denn akzeptabel für einen Ladezyklus bei gleichzeitigem Betrieb? Alexander D. schrieb: > Ist ein normaler Stepdown ausreichend, bzw. gibt es welche, die mit > einer Spannungsdifferenz von < 100 mV auskommen? Es gibt LowDrop Varianten, kommt halt drauf an was du dir für deine LiZelle als Grenzen setzt/was deine Schutzbeschaltung noch zulässt. Wenn du eh nur bis 3.4 entladen willst reicht ein LowDrop Step Down, für alles weitere bräuchtest du einen StepUp/StepDown/SEPIC Wandler, der dir immer die 250mA bei 3,3V raushaut. Gibts, aber da brauchst du ein gutes Layout. Mittlerweile gibts dazu aber halbwegs brauchbare Videos auf Youtube, oder musst du zum EMV Test damit? Den hier würde ich mir mal genauer ansehen, wenn ich sowas vor hätte: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps61131.pdf?ts=1663533782209&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F Überlege dir ob die 1A Output wirklich sein müssen, der genannte Chip kann "nur" 300mA. Bei 1A wird halt alles deutlich größer oder die Frequenz unangenehm höher. Eventuell kannst du ja gewissen Sensoren direkt aus der Li-Zelle betreiben und kommst dann mit den 300mA vom TPS6113X auf der 3.3V Seite hin. Alexander D. schrieb: > Ansonsten muss es wohl ein klassischer > Stecker werden. https://www.lcsc.com/product-detail/USB-Type-C_Korean-Hroparts-Elec-TYPE-C-31-M-12_C165948.html Den habe ich gerade bei den meisten Privatprojekten im Einsatz. USB-C Stecker mit reduzierter Pin Anzahl und "nur USB 2.0". Sieht aber hipper aus an Geräten ;). Lässt sich leicht löten. Dann brauchst du aber immer noch einen USB-C Chip wegen dem Strom. Eventuell bietet der Chinese was an, was du Huckepack auf deiner PCB verlöten kannst. Magst du uns noch paar Infos zu den Randbedingungen verraten? Temperatur Bereich, eventuelle Sleep Modes mit unter 1µA...wenn du eh nur alle 10h für 20s messen willst, dann wäre ein Linearregler schon wieder interessant. VG Paul
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