Hallo zusammen, also zunächst mal muss ich bemerken, dass es dazu bestimmt schon Beiträge hier gibt, habe aber trotz längerer Suche keine (brauchbaren / modernen) gefunden. Der hier (Beitrag "Akku_bei_MP3-Player") wäre im Prinzip etwa was ich machen möchte, aber der ist von 2009 und scheint von einem Anfänger erdacht zu sein - da würde ich vermuten, gibts vielleicht inzwischen Entwicklungen. Worum geht es? - Ich möchte einen LicheeRV Nano (https://wiki.sipeed.com/hardware/en/lichee/RV_Nano/1_intro.html#Specifications) inkl. 2,5" Touch-Display mit einem Lithium Polymer Akku betreiben (ob 1000mah ausreichen muss ich noch testen - gehen wir mal von diesem aus: https://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/B08FD39Y5R/wwwgeschenke-inspiration-21) - Dieser Akku soll über USB-C geladen werden können, währenddessen soll das Gerät benutzbar sein - Die zugehörige Schaltung soll vor Überladung und Tiefenentladung des Akkus schützen - Um möglichst effizient zu sein und Wandlerverluste zu vermeiden, wäre eine 3,3V Spannungsversorgung gewünscht - Wenns geht, ein möglichst kleines fertiges Modul, wo man nur noch 2 pole anlöten und den Akku mit fertigem Stecker einstecken muss (z.B. sowas https://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/B00PY2YTVU/wwwgeschenke-inspiration-21) - Im BESTEN Fall möchte ich die Spannung des Akkus (bzw. die verbleibenden %) grob berechnen und am Display anzeigen können (z.B. sobald er unter 20% geht eine Warnung einblenden, unter 5% abschalten) - das muss nicht extrem genau sein, sollte aber als Richtwert dienen können (4 "Balken" würden mir ausreichen - je genauer desto besser) Aktuell offene Punkte: - Die 3,3V klappen mit klassischen Fertig-Ladeschaltungen eher nicht, die laufen alle mit 5V (z.B. dem obigen Powerboost 500 von Adafruit), weil der Akku bei über 3,3V eben nicht mehr geboosted werden muss - Für 3,3V habe ich auch keine "Fertig-Lösungen" gefunden Fragen: - Wie würdet ihr sowas generell umsetzen, wenn es nicht zu komplex aber trotzdem halbwegs effizient werden soll (Kosten erstmal egal, solange <= 30 Euro)? - Wie könnte ich den Ladestand des Akkus (z.B. an einem analogen GPIO Pin) messen? - Würde der LicheeRV Nano selbst in der Lage sein, das Akku-Management zu übernehmen, oder würdet ihr eher davon abraten? Vielen Dank, sandreas
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Dein Board braucht mindestens 3.6V (und höchstens 5V) als Versorgungsspannung, und wandelt alle intern benötigten Spanningen daraus per effizienten Schsltregler, es ist also egal welche Versorgungsspannung du anlegst, nur 3.3V sind zu wenig und die LiPoly Akkuspannung geht auch nicht weil die unter 3.6V sinkt, zumindest bis 3.3V, vielleicht bis 3V. Du brauchst also sowieso einen Schaltwandler nach dem Akku der wenn die Spannung zu niedrig ist hochwandelt, und ob der nur 3.3 (wie du wolltest aber dem board nicht reicht) oder 3.6 (wie es das board will) oder 5V beträgt, ist ziemlich egal, aber bei 5V muss er nur hochwandeln (boost), bei 3.6V müsste er auch runterwandeln (buck boost) können. Wenn über USB geladen werden soll, hast du an USB eh 5V, da muss keine 3.3V Tauflichkeit vorgesehen werden, da reicht immer runterwandeln auf die Akkuspannung von 2.5 bis 4.2V. Dein Problem ist also keins, nimm eine handelsübliche 5V Lösung, sogar eine fertige Powerbank tut es
@laberkopp Erstmal danke für die schnelle Antwort :-) > Dein Board braucht mindestens 3.6V (und höchstens 5V) als Versorgungsspannung, und wandelt alle intern benötigten Spanningen daraus per effizienten Schsltregler, es ist also egal welche Versorgungsspannung du anlegst, nur 3.3V sind zu wenig und die LiPoly Akkuspannung geht auch nicht weil die unter 3.6V sinkt, zumindest bis 3.3V, vielleicht bis 3V. Aus welchem Dokument hast du das entnommen? Ich hab diese Specs nirgendwo so genau gefunden... > Dein Problem ist also keins, nimm eine handelsübliche 5V Lösung, sogar eine fertige Powerbank tut es Nun, ganz so einfach wird es wohl nicht. Mein Plan war, das Gerät in einem 3D-Druck-Gehäuse mit dem Display zu verbauen (inkl. Akku) und es mitnehmen zu können. Folglich soll natürlich auch der Akku geladen werden, wenn ich das Gerät an USB-C anschließe und auf den 3.3 / 5V pins Spannung anliegt (quasi so wie ein MP3-Player funktionieren würde). Grundsätzlich würde ich gerne nur den USB-C-Port aus dem Gehäuse führen. In dem Schaltbild was ich habe, sehe ich nicht mal, welche der PINs 3.3/5V EIN- und welche AUSGÄNGE sind. Fragen: - Wie wäre denn die Verdrahtung der PINs, dem Akku und dem Laderegler und welchen Laderegler-Chip würdest du empfehlen, wenn ich das bewerkstelligen wollen würde (inkl. dem Auslesen des Akkustands)?
Für alle, die nach etwas derartigem oder ähnlichem suchen: Es gibt anscheinend signifikante Schwierigkeiten mit den fertigen Bauteilen von Aliexpress und Konsorten (TP4054, etc.), wenn man folgendes möchte: - Abgreifen der Spannung für das Laden am Board selbst (z.B. über einen existierenden USB-Port) - Umschalten zwischen "Laden" und "Batteriebetrieb" on the fly - Messen des Ladezustands der Battery (Prozentanzeige) ohne integriertes Batteriemanagement (wie beim LicheeRV Nano) Zu den Schwierigkeiten gehören Überspannung beim Abstecken, zu hoher Ladestrom, und vieles mehr. Folgende Referenzen werde ich nun mal durcharbeiten und vermutlich ein eigenes PCB auf Basis des BQ24092 erstellen: - https://www.youtube.com/watch?v=XBKOkvwgwNw (Custom BQ24092 Lademodul) - https://www.youtube.com/watch?v=6LxRnf6sQNQ (GreatScott "Supercharger") - https://www.youtube.com/watch?v=Fj0XuYiE7HU (GreatScott Kaufmodule-Vergleich) Spezifisch für den LicheeRV Nano habe ich folgende Referenz gefunden (übersetzte chinesische Seite enthält mehr Informationen, als die englische Version): https://wiki.sipeed.com/hardware/zh/lichee/RV_Nano/2_unbox.html > 5. Battery Application > LicheeRV Nano does not include a lithium battery charging circuit. If the user > needs to embed a battery and wants to use the USB TypeC that comes with RV > Nano for charging, it is necessary to disconnect the resistors between VBUS > and VSYS (see the figure below). The VBUS interface is used as the external > power input of the PMU, and the VSYS interface is connected to the VSYS of the > PMU. If you have any questions, please contact us for support. Man muss also einen Resistor entfernen, wenn man sowas damit plant.
Andreas schrieb: > Es gibt anscheinend signifikante Schwierigkeiten mit den fertigen > Bauteilen von Aliexpress und Konsorten (TP4054, etc.), wenn man > folgendes möchte: Eigentlich nicht, Millionen so aufgebauter Produkte funktionieren einwandfrei. Kann es sein, dass es dir noch an know how fehlt ? Andreas schrieb: > eigenes PCB auf Basis des BQ24092 Mach das.
> Kann es sein, dass es dir noch an know how fehlt ? Absolut, sogar an recht elementaren Sachen. Bin kein E-Techniker, sondern Software-Entwickler. Das Know-How versuche ich grade Schritt für Schritt aufzubauen, allerdings gestaltet sich das Umsetzen der theoretischen Grundlagen in die Praxis häufig als schwierig, weil hier Erfahrung eine recht große Rolle spielt. Das genannte Board (LicheeRV Nano) ist zudem nicht direkt für den Akkubetrieb vorbereitet, was das ganze zusätzlich erschwert. Daher war meine Idee auch, was fertiges zu nehmen, richtig anzuschließen und damit für den Anfang zu arbeiten. > Eigentlich nicht, Millionen so aufgebauter Produkte funktionieren einwandfrei. Also sagst du damit mehr oder minder, dass so ein fertiges TP4056 einfach nehmen könnte, statt jetzt da Wochenweise Zeit in ein eigenes PCB zu stecken? Also meine Idee war folgende:
1 | Lichee:VSYS => TP4056:+ |
2 | Lichee:GND => TP4056:- |
3 | |
4 | TP4056:OUT+ => Lichee:VBUS |
5 | TP4056:OUT- => Lichee:GND |
6 | |
7 | Dann noch den Lipo an TP4056 anschließen und vielleicht noch über einen Widerstand am TP4056 den Ladestrom auf 1C einschränken. |
Mein Problem: Wenn der USB-C Stecker drin und er Lipo angeklemmt ist, gibt das dann keine Probleme am VSYS mit "doppelter" Spannungsversorgung (weil da ja auch der Lipo noch am VBUS dran hängt)? Oder muss ich die Verbindung von Lipo zu VSYS dann z.B. über extra einen Mosfet sperren (wäre machbar aber kommt mir vor als wäre das sinnlos, wenn das TP4056 nicht ohne funktionieren würde)? Und die Fragen: Wie lese ich am Lichee mit so einem Modul den aktuellen Ladezustand der Batterie aus (für eine Batterieanzeige)?
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Andreas schrieb: > Wie lese ich am Lichee mit so einem Modul den aktuellen Ladezustand der > Batterie aus (für eine Batterieanzeige)? Ich kenne keinen Lichee, aber den Ladezustand kannst du beim TP4056 nicht auslesen, weil er nicht erfasst wird. Dazu bräuchtest du ein "Battery gauge" IC.
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Andreas schrieb: > Also meine Idee war folgende: > Lichee:VSYS => TP4056:+ > Lichee:GND => TP4056:- > TP4056:OUT+ => Lichee:VBUS > TP4056:OUT- => Lichee:GND > Dann noch den Lipo an TP4056 anschließen und vielleicht noch über einen > Widerstand am TP4056 den Ladestrom auf 1C einschränken. R65 müsste man wohl entfernen, verbindet VSYS und VBUS. Und ob die absinkende Akkuspannung noch reicht (offizielle läuft der Lichee nur bis 3.6V) oder man einen step up auf 5V vorschalten müsste um den Akku ganz zu nutzen, sei dahingestellt. So ein step up kostet natürlich Strom, wenn man also vor ihm nicht abschalten kann dauerhaft. Die Akkuspannung kann man als Ladezustand per Analogeingang messen, da der aber den Akku auch entlädt muss man die positve Leistung zum Spannungsteiler abschalten, z.B. per Analogschalter oder P-MOSFET.
> Ich kenne keinen Lichee, aber den Ladezustand kannst du beim TP4056 > nicht auslesen, weil er nicht erfasst wird. Dazu bräuchtest du ein > "Battery gauge" IC. > Die Akkuspannung kann man als Ladezustand per Analogeingang messen, da > der aber den Akku auch entlädt muss man die positve Leistung zum > Spannungsteiler abschalten, z.B. per Analogschalter oder P-MOSFET. Super Hinweise danke an euch beide, dann ist der TP4056 raus - es geht hier um eine möglichst lange Akkulaufzeit. > R65 müsste man wohl entfernen, verbindet VSYS und VBUS. Ja genau, das steht im Manual, hatte ich oben schon geschrieben. > Und ob die absinkende Akkuspannung noch reicht (offizielle läuft der > Lichee nur bis 3.6V) oder man einen step up auf 5V vorschalten müsste um > den Akku ganz zu nutzen, sei dahingestellt. So ein step up kostet > natürlich Strom, wenn man also vor ihm nicht abschalten kann dauerhaft. Ganz genau. Ich denke, ich brauche hier echt einen voll integrierten IC, der Buck/Boost relativ effizient hinkriegt, eine halbwegs konstante Spannung liefert und dazu noch den Ladezustand per I2C melden kann. Kann der PowerBoost 500 (https://www.adafruit.com/product/1944) das vielleicht alles? Ansonsten werde mir wohl dann doch das hier antun müssen: - https://www.youtube.com/watch?v=XBKOkvwgwNw (Custom BQ24092 Lademodul) - Alternativ dann vielleicht was komplett anderes mit dem AXP192 Wundert mich, dass es sowas noch nicht fertig zu kaufen gibt... für embedded Geräte mit Wunsch nach Ladeanzeige ist das doch fast ein MUSS. Spannend.
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Andreas schrieb: > Wundert mich, dass es sowas noch nicht fertig zu kaufen gibt Gibt's bestimmt, aber nicht billig genug für Aliexpress.
Andreas schrieb: > Ich denke, ich brauche hier echt einen voll integrierten IC Ich denke, du begreifst nicht, dass die handelsublichen Billigboards und Powerbanks genau das können was du suchst. NATÜRLICH kann ein TP4056 einen LiAkku aus 5V UDB laden, NATÜRLICH kann ein uC aus der Akkuspannung den Ladezustand ermitteln und woauchimmer anzeigen, Natürlich kann ein kleiner step up aus der Akkuspannung 5V machen. Ebenso natürlich braucht nicht jeder alles. Viele nutzen uC die direkt mit 2.7V bis 4.3V laufen und brauchen keinen step up. Niemand will die Ladezustandsanzeige am Board, da bleiben ja nur LED die Strom fressen, jeder will dass der uC sie messen kann und auf seinem Display anzeigt und dazu reicht doe Spannung. Aber mach nur. Bei step up ist interessant, ob sie abschalten und wie sie abschalten so dass man das Gerät trotzdem wieder einschalten kann.
Angehängte Dateien:
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battery_gauge.png
360 KB
Hier ist ein Aufbau mit MAX17043 (fertiges Gauge) und TP4056 zusammen erklärt: https://youtu.be/rSpxGlZQFTU?t=317 Schaltskizze siehe Anhang. Das könnte ich mal probieren, bevor ich mich müde mache mit dem eigenen PCB. Braucht leider ziemlich viel Platz... das geht sicher auch noch kleiner. Den Bluetooth-Speaker in ner Walnuss (https://www.youtube.com/watch?v=e-igWXH8ZDk) muss ich zwar nicht nachbauen, aber unendlich Platz habe ich auch nicht :-)
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Bearbeitet durch User
So, noch etwas recherchiert und ich glaube ich habe jetzt ne brauchbare Lösung ohne Custom-PCB gefunden - ne Kombi aus TP4057 + SparkFun MAX17043. Der Drain sollte < 10mW liegen, damit komme ich klar. - Das Display (42.72mm * 60.26mm) ist erstmal gesetzt - Der Lichee (22.86 * 35.56mm) auch - Der TP4057 (10mm * 15mm) ist DEUTLICH kleiner als der TP4056 und bietet eine sehr ähnliche Funktion. - Der SparkFun LiPo Fuel Gauge MAX17043 (24mm * 10mm) kommt als I2C "Akku-Messgerät" dazu - Ein 2000mah Akku (60mm 25mm 11mm) könnte knapp reinpassen Gesamtabmessungen des 3D-Druck-Gehäuses wären somit ca: 50mm 64mm 13mm Das ist zwar etwas optimistisch, aber die Drucke muss ich erstmal als Prototyp entwerfen. Minimalbreite von Akku (25mm) + Lichee (23mm) ist utopisch, vielleicht wirds auch deutlich breiter. Mal gucken. Bin auch gespannt, wie viel Standbyzeit ich mit dem 2000mah Akku bekomme, wenn ich es gut optimiere. Klingt jedenfalls nicht mehr völlig irrsinnig, was ich da vorhabe. Vielen Dank noch mal an die Beitragenden!
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