ich bin komplet Elektrotechnikneuling (seit 1 Wochen dabei) und wollte Euch mal meinen Schaltkreis zeigen, ob er so Sinn macht und richtig ausgelegt ist. (Sorry ich bin Amerikaner und mein Deutsch nicht immer alles gut)
Die Idee der Schaltung:
Durch einen Sensor wird Switch SW1 (nur ganz kurz geschlossen 1s-10s) wird der ESP32 auf High gezogen und startet seine Processing-Loop.
ESP32 setzt den GPIO output direkt auf High und schaltet somit den N-Channel Mosfet F2 durch.
Dadurch liegt Spannung am Gate des Mosfet F1 an und auch dieser schaltet durch.
Somit ist einen Stromversorung des ESP32 gegeben, auch wenn der Switch SW1 wieder öffnet.
Sobald der ESP32 fertig ist mit seinen internen Verarbeitung, dann wird GPIO auf Low gesetzt und die Mosfets F1 and F2 kappen die Stromversorgung des ESP32.
Es sollte quasi fast kein Strom mehr fließen und die Batterie dadurch sehr lange halten.
Batterie: 7200mAh, 3.6V
Als Mosfets habe ich mir aktuell diese ausgesucht:
Da der Mosfet F2 gegen GND schaltet, liegt am Gate des Mosfet F1 auch
GND an und keine Spannung.
Spannungen sind immer Potential-DIFFERENZEN.
Gnd ist bezogen auf VCC ganz sicher eine Spannung.
Lass dich nicht durch das verdrehte Symbol für den P-Kanal MOSFET F1 irritieren, D/S/G steht in rot dran. Vertauschen der Anschlüsse von Drain und Source beeinflusst die Schalteigenschaften sowieso nicht übermäßig störend.
Gnd am Gate steuert den voll durch.
Anstatt der N-FETs bietet sich ein normaler NPN in der Art 2N3904 an.
Da war ich mir nicht sicher ob ich einen BJT also NPN nehmen sollte, weil man den mit Strom schaltet und Mosfets mit Spannung. Deshalb dachte ich ein Mosfet ist hier besser.
Ich muss auch sagen, die Schaltung wird im freien genutzt als im Winter bei Minusgraden und im Sommer bei Hitze. Weiß nicht ob sich das auf die Auswahl auswirkt.
Ich sehe zudem, dass du einen Kondensator nach der Batterie verwendest. Wird der zum Spannungsglätten genutzt oder was ist sein Aufgabe? Brauche ich ihn dann auch?
Bist du sicher dass deine Batterie nie mehr als 3,6 Volt hat? Denn mehr
würde der ESP32 nicht vertragen.
Die Batterien sind 3x 1.2V, also eigentlich max. 3.6V. Oder muss ich
vorsichthalb noch eine Spannungslimitierung einbauen?
Du meinst "rechargeable Battery", hierzulande Akku genannt? Auch die können frisch geladen mit 1,3..1,4 Volt kommen. Wenn Du sie bei angeschlossenem Gerät nachlädst, noch höher.
In meinem Aufbau habe ich eine LiIon 18650. Allerdings reicht der Strom des MCP1702 für Deinen ESP32 nicht aus.
Manfred P. schrieb:
Das sollte so funktionieren, der Widerstand am P-FET darf deutlich
größer sein. Vergleiche mal mit meiner Schaltung.
Ich muss ihn eigentlich berechnen nach: R = V / I
VGS(threshold) = -1.1V bei I=5uA
R = 1.1/0.00005 = 22kOhm
Stimmt das?
Die Rechnung kann ich nicht nachvollziehen. Du gehst vermutlich davon aus, dass der untere N-FET im Sperrzustand Reststrom zieht? Von Plus ins Gate des P-FET fließt kein Strom, über den man nachdenken müsste.
Anstatt der N-FETs bietet sich ein normaler NPN in der Art 2N3904 an.
Da war ich mir nicht sicher ob ich einen BJT also NPN nehmen sollte,
weil man den mit Strom schaltet und Mosfets mit Spannung. Deshalb dachte
ich ein Mosfet ist hier besser.
Egal, der BJT muß halt das Gate vom P-FET nach GND ziehen, was bei dem geringen Strom unkritisch ist. Wenn Du bei 10k G-S bleibst, muß er 360µA schalten und ist sauber offen, wenn er vom µC 40µA bekommt, 56k Basiswiderstand.
Ich muss auch sagen, die Schaltung wird im freien genutzt als im Winter
bei Minusgraden und im Sommer bei Hitze.
Das wäre in der Tat ein Grund, die Schaltung niederohmiger als meine auszulegen. Ich habe mit N-FET und hochohmig gebaut, weil ich Strom sparen will.
Ich sehe zudem, dass du einen Kondensator nach der Batterie verwendest.
Wird der zum Spannungsglätten genutzt oder was ist sein Aufgabe? Brauche
ich ihn dann auch?
Das ist der typische 'Angstkondensator', zwischen Akku und Schaltung ist noch die Zuleitung. Ob man den wirklich braucht, weiß ich nicht.
Da war ich mir nicht sicher ob ich einen BJT also NPN nehmen sollte,
weil man den mit Strom schaltet und Mosfets mit Spannung.
Der Q? (N-FET) besitzt als Arbeitswiderstand R? (562kΩ) und muss dessen Strom schalten. Der Q? (P-FET) guckt sich mit dem Gate die daraus resultierende Spannung an. Ob da auf Grund der U_CE von einem BJT irgendetwas in der Größenordnung von 0,3V fehlt, darf nicht stören. Q? (P-FET) muss passend ausgewählt sein, dass er mit der resultierenden U_GS klar kommt.
Der hat nichts mit Angst zu tun, sondern hilft, wenn der Innenwiderstand des Akkus aufgrund von Alterung und Entladung steigt. Bei AAA Zellen hatte ich schon mal 1 Ω pro Zelle gemessen - viel zu viel für den ESP.
Dann sollte ich wahrscheinlich noch einen TPS3839 https://www.digikey.de/short/tpf3tzv5 einbauen um den ESP32 nur in definierten Spannungsgrenze zu bertreiben oder?
Dann sollte ich wahrscheinlich noch einen TPS3839
https://www.digikey.de/short/tpf3tzv5 einbauen um den ESP32 nur in
definierten Spannungsgrenze zu bertreiben oder?
Erstmal klarstellen, welche ESP32(-Platine) da verwendet wird. Von einem nackten Chip gehe ich bei einem Anfänger erstmal nicht aus.
Dann klarstellen, welcher "VCC"-Pin da angeschlossen ist. Ich hab hier grad ein Board in der Hand, wo keiner der Pins mit "VCC" beschriftet ist, aber dafür einer mit "Vin" und einer mit "3V3".
Auf einem anderen mit "5V" und "3.3"
Und wenn eh schon ein LDO auf der Platine ist, brauchts keinen externen zusätzlich.
Dann sollte ich wahrscheinlich noch einen TPS3839
https://www.digikey.de/short/tpf3tzv5 einbauen um den ESP32 nur in
definierten Spannungsgrenze zu bertreiben oder?
Der Chip wird wohl kaum verhindern, das jemand den Schalter betätigt. Deine Annahme, dass der Chip im Reset Zustand mehr Spannung verträgt, finde ich sehr gewagt.
Ich wollte einen nackten ESP32-S3-WROOM-1U-N8R2
verwenden.
Dann könntest du (als Option, der Ursprungs-Plan ginge natürlich auch) einen Spannungsregler mit Enable-Eingang verwenden, und den darüber einfach abschalten.
Oder du könntest auch problemlos den Deep-Sleep Modus verwenden, und die ganze Schaltung dauerhaft an den Batterien lassen.
150nA für deinen LDO fallen nicht ins Gewicht, und die 8µA für den ESP32 sind auch kleiner als die Selbstentladung deiner Akkus...
Dann könntest du (als Option, der Ursprungs-Plan ginge natürlich auch)
einen Spannungsregler mit Enable-Eingang verwenden, und den darüber
einfach abschalten.
Ich wusste nicht, dass es so etwas gibt. Habe z.B. TLV757 gefunden, den ich mir mal genauer anschauen werde für dieses Projekt. Gibt es bei den Spannungsreglern keinen Leckstrom (Leakage Current)? Also ist das so "aus" wie der P Mosfet in meinem ursprünglichen Plan?
Gibt es bei den
Spannungsreglern keinen Leckstrom (Leakage Current)? Also ist das so
"aus" wie der P Mosfet in meinem ursprünglichen Plan?
Optimier auf "Gut Genug". Es ist egal ob die Schaltung in der Theorie 10 Jahre oder 50 Jahre mit einer Akkuladung laufen würde, die Selbstentladung macht den viel schneller leer.
Also wenn Hier schon versucht wird, den niedrigsten Rest-, Leck-, Ruhestrom auszuhandeln, wird eine Z-Diode (als Parallelregler) erst recht keine Option sein.
Die um 30µA Ground current bringen das Gerät nicht um, liegen min. Faktor 1000 unter dem Strombedarf des aktiven ESP32. Dafür kann der TLV min. 1,2 Ampere liefern und ist mit max. 600mV dropout @ 1A auch gut im Rennen.
Vielen Dank für die vielen nützlichen Infos auf deiner Seite!
Ich habe mich jetzt erstmal auf einen XC6220x501 festgelegt. Wobei ich mir nicht sicher bin, ob ein XC6220x301 nicht auch reicht für einen ESP32. Ich nehme mal 450mA beim ESP32 im WiFi Sendemodus an. Morgen versuche ich eine neue Schaltung zu zeichnen.
Überleg mal, was du in der Software machen musst, damit der µP beim harten Abschalten nicht in den Wald läuft und irgendwelche Speicherinhalte zerstört.
Da kannst du auch gleich einen Deep-Sleep-Modus nehmen und den Taster zum Aufwecken per Interrupt benutzen. Dann geht das alles mit null MOSFETS. :-)
So, wie es @Ernst B. vorgeschlagen hat.
c.jpg
(190 KB)
