Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LDO vs. Step-Up vs. Step-Down


von Bastian S. (Gast)


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Hallo Leute,

ich entwickele derzeit eine Schaltung mit einem Mikrocontroller. Die 
Schaltung braucht 3V und im Schnitt rund 1mA. Das ganze soll an 
Batterien (AA) betrieben werden.

Da die Alkaline Batterien oder die NiMH Akkus alle einen relativ 
linearen verlauf von Spannung => verbrauchte Ladung haben, habe ich im 
Grunde zwei Möglichkeiten der Realisierung.

Ich kann mich von Unten annähren und einen Step-Up Wandler einsetzen, da 
würde ich dann zwei AAs nehmen. Bei Alkaline Batterien hätte ich 
allerdings das Problem, dass die Zellen im Zustand aus der Verpackung 
1,63V haben (zumindest meine getesteten), die dann relativ schnell 
fallen. Damit wäre ich bei 3,26V, was schon zu viel ist. Da brauche ich 
dann trotzdem einen LDO, der auf 3V runterregelt. Mit Step-Up Wandlern, 
die runterregeln sollten, habe ich bisher schlechte Erfahrungen gemacht.

Die andere Möglichkeit ist von Oben zu gehen. Einmal mit einem LDO von 
4,89V bis etwas mehr als 3V. Damit würde ich imho relativ viel Energie 
verheizen.

Und die dritte Möglichkeit wäre wohl ein Step-Down Wandler. Da würde ich 
dann wieder drei Zellen nehmen und einfach auf 3V runterregeln. Bei 
meinem Test konnte ich aus einer Alkaline-Zelle rund 2Ah raussaugen, 
bevor die Spannung unter 1,2V fiel. Damit könnte ich alle drei Batterien 
schön leersaugen. Deshalb tendiere ich momentan zum Step-Down.

Ist es wirklich die beste Möglichkeit oder gibt es noch andere, die ich 
noch nicht bedacht habe?

von Thomas K. (rlyeh_drifter) Benutzerseite


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Bastian S. schrieb:
> Ist es wirklich die beste Möglichkeit oder gibt es noch andere, die ich
> noch nicht bedacht habe?

Es gibt noch Step-Up/Down :-)

SEPIC ist da ein Stichwort

von Klaus (Gast)


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Bastian S. schrieb:
> Ist es wirklich die beste Möglichkeit oder gibt es noch andere, die ich
> noch nicht bedacht habe?

Deine Schaltung so überarbeiten, daß sie an 2 AA ohne Regler läuft

MfG Klaus

von M. K. (kichi)


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Bastian S. schrieb:
> Mit Step-Up Wandlern,
> die runterregeln sollten, habe ich bisher schlechte Erfahrungen gemacht.

Step-up erhöhen die Spannung immer, daher der Name.

Bastian S. schrieb:
> Ist es wirklich die beste Möglichkeit oder gibt es noch andere, die ich
> noch nicht bedacht habe?

Wie geschrieben ist es das Beste die Schaltung nochmal zu überdenken. 
Mit einem Schaltregler bist du bei 1mA nicht wirklich effizient, da ja 
auch der Regler versorgt werden will, schau dir dazu mal ein paar 
Datenblätter an. Da ist dann eine Lösung mit LDO mindestens genauso gut.

von (prx) A. K. (prx)


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: Bearbeitet durch User
von M. K. (kichi)


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Michael K. schrieb:
> Mit einem Schaltregler bist du bei 1mA nicht wirklich effizient, da ja
> auch der Regler versorgt werden will, schau dir dazu mal ein paar
> Datenblätter an.

Ich muss mich da korrigieren. Schau dir mal TPS62xxx (xxx = z.B. 056, 
120 oder 200 von TI an, die sind auch bei sehr kleinen Lasten sehr 
effizient.

: Bearbeitet durch User
von Bastian S. (Gast)


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Thomas Klima schrieb:
> SEPIC ist da ein Stichwort
Danke! Werde ich mir mal anschauen

Klaus schrieb:
> Deine Schaltung so überarbeiten, daß sie an 2 AA ohne Regler läuft
Das wird nicht funktionieren. Bei 2AA habe ich eine Spannung von max. 
3,26V und min. 2V. Die Spanne ist einfach viel zu groß.

Michael K. schrieb:
> Ich muss mich da korrigieren. Schau dir mal TPS62xxx (xxx = z.B. 056,
> 120 oder 200 von TI an, die sind auch bei sehr kleinen Lasten sehr
> effizient.

Genau an den TPS62056DGS habe ich gedacht. Der hat bei 1mA eine 
Effizienz von 90%. Wobei jeder normale Schaltwandler so um die 75-80% 
hat. Beim LDO wäre ich bei 62% im schlechtesten Fall bzw. bei rund 80% 
im Schnitt.

von ...-. (Gast)


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>> Deine Schaltung so überarbeiten, daß sie an 2 AA ohne Regler läuft
> Das wird nicht funktionieren. Bei 2AA habe ich eine Spannung von max.
> 3,26V und min. 2V. Die Spanne ist einfach viel zu groß.

Es gibt viele µC, die arbeiten von 1,8 bis 5,5 Volt ...

von Bastian S. (Gast)


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Klaus schrieb:
> Deine Schaltung so überarbeiten, daß sie an 2 AA ohne Regler läuft

Sorry, aber da hast du irgendwie einen Nerv getroffen.

1) Die Schaltung sollte nur funktionieren
2) Dann sollte die Schaltung auch unter besonderen Bedingungen 
funktionieren
3) Dann sollte die Schaltung auch günstig sein
4) ....
5) ...
6) ..

Jetzt bin ich an einem Punkt, an dem ich alles erfüllt habe, nur brauche 
ich stabile 3V, keine 3,1 oder 2,9. 3V!

Der einzige Freiheitsgrad, der mir übriggeblieben ist, ist das Gewicht. 
Zur Not knalle ich da nen LM2596 als Fertigmodul aus China für 70ct rein 
mit 5 AA.

von Patrick (Gast)


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Bastian S. schrieb:
> [...], nur brauche ich stabile 3V, keine 3,1 oder 2,9. 3V!

Hm, dürften es denn auch abweichend 2,999V oder gar 3,001V sein?

- Spaß beiseite; ich hoffe allerdings, Du weißt, was ich damit sagen 
will.
Nahezu jeder moderne µC läuft heute mit Spannungen von 1,8V; nach oben 
sind 3,3V (bei einem "echten" 3V-µC) bzw 3,6V (bei nominellen 3,3V) noch 
absolut drin. Am µC selbst liegt es also nicht, dass Du eine solch 
präzise Spannung brauchst.
Wenn Du uns mehr verraten hättest (d. h. woher diese hohe 
Genauigkeitsforderung kommt, die grundsätzlich immer einer effizienten 
Batterieanwendung gegenüber steht), könnten wir evtl. helfen... Auf 
jeden Fall würde ich behaupten, es ist sinnvoller, zu versuchen, die 
Schaltung so umzukonstruieren, dass sie direkt aus den Batterien 
gespeist werden kann.

von W.S. (Gast)


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Ich befürchte, er will - wie viele hier - die Versorgungsspannung als 
Referenzspannung für irgendwas benutzen. Ansonsten ist eine solche 
Forderung für mich nicht erklärbar.

W.S.

von Bernd K. (bmk)


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Schon mal an LiFePo4 + LDO gedacht?

http://www.ib-haertling.de/amateurfunk/assets/images/LiFePO4_Entladekurve_1.jpg

Frisch geladen haben die 3,5..3,6V und bereits nach kurzer Entladung
liegt die Spannung bei 3,3V bis fast zum Ende. Ergibt 90% Effizienz
in Verbindung mit einem LDO. Ein guter liefert bei Ue 3,1V noch 3V ab.
Und dann ist die Zelle zu 90...95% entladen und gut ausgenutzt.

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