Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB 5V auf 3V ohne Verluste im Ruhezustand


von Tuvok (Gast)


Lesenswert?

Ich möchte gerne eine Lithium Batterie CR 2430 ersetzen. Der Plan ist 
von einem USB 5V abzugreifen und diesen in 3V zu konvertieren.

Beim Verbraucher handelt es sich um eine Funkfernbedienung. Also vermute 
ich die Leistung ist gering und die Spannungsversorgung wird nur dann 
belastet, wenn eine Taste gedrückt wird. Sonst wäre die Batterie ja zu 
schnell leer.

Nun könnte ich einen Spannungsteiler machen. Dadurch habe ich aber immer 
Verlustleistung angeschlossen, auch wenn die Schaltung nicht aktiv ist. 
Deshalb meine Idee Dioden in Serie zum Verbraucher zu schalten und damit 
die 3V zu erreichen. Deren Spannungsabfall ist ja konstant oder?

Was denkt ihr, geht das?
Welche und wie viele Dioden müsste ich da nehmen?

Danke!

von Michael (Gast)


Lesenswert?

Tuvok schrieb:
> Deren Spannungsabfall ist ja konstant oder?
Dazu guckst du in das Datenblatt und siehst dort, wie der Spannungabfall 
vom Strom abhängt. Konstant ist der nicht, sondern eher eine etwas 
modifzierte Exponentialfunktion, ähnlich der
http://de.wikipedia.org/wiki/Diode#Ideale_Diode_.2F_Shockley-Gleichung

> Welche und wie viele Dioden müsste ich da nehmen?
So viele, dass die Differenz zwischen 5V und 3V dem Spannungsabfall über 
den Dioden entspricht. Beim Einschalten bekommt deine FB dann aber 
trotzdem die vollen 5V ab. Die Strombelastbarkeit muss größer sein, als 
die Stromaufnahme deiner FB.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


Lesenswert?

Ein Widerstandsteiler ist eine ganz schlechte Idee - nicht nur wegen des 
von Dir schon erahnten Verbrauchs, sondern weil die damit erzeugte 
Spannung von der Belastung durch den Verbraucher abhängt, der nämlich 
einen variablen Widerstand bildet.

Dioden sind einen Tick besser -- aber noch besser ist ein 
Spannungsregler. So etwas gibt es als kleines dreibeiniges Baueelement, 
auf der einen Seite kommt eine Gleichspannung rein, auf der anderen eine 
niedrigere heraus.

Du brauchst einen "low-drop"-Spannungregler, weil die Differenz zwischen 
Ein- und Ausgangsspannung nicht sehr groß ist (USB liefert zwar nominell 
5V, aber an langen Kabeln können das auch mal nur noch 4.2V werden, und 
Deine Schaltung soll ja auch dann zuverlässig funktionieren).

von Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)


Lesenswert?

Tuvok schrieb:
> Was denkt ihr, geht das?
> Welche und wie viele Dioden müsste ich da nehmen?

Wegen den Diodenkennlinien vielleicht etwas heikel - obwohl es in der 
Praxis wahrscheinlich irgendwie geht.

Es gäb da aber auch noch Festspannungsregler, z.B. den LP2950 für um die 
25 Cent...

von Arsenico (Gast)


Lesenswert?

ohne Verluste….geht nicht !

von Pink S. (pinkshell)


Lesenswert?

Ohne Verluste geht nicht, aber der MCP1700 hat einen Ruhestromverbrauch 
von 1,6 uA. Das ist ja fast Null.

von Tuvok (Gast)


Lesenswert?

Vielen Dank für die Antworten!

Ich denke ich nehme einen Festspannungsregler.

Nur um sicherzugehen, dass ich das auch richtig verstehe:
Ich schliesse dort die 5V an und bekomme 3V raus:
lastunabhängig, sofort nach einschalten 3V, keine Spitzenspannung von 5V

Stromverbrauch ist ohne Last 75 μA?

■ Requires only 1 μF external capacitance
Die einzige zusätzlich benötigte Komponente 1 μF schliesse ich  bei VOUT 
und GND an, richtig? Oder kann ich den auch weglassen?

von Dingens23 (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

der Spannungsregler (Linearregler) ist schon richtig, man muss den aber 
sehr sorgfältig auswählen, viele geeignete Typen gibt es nicht. Die 
üblichen Verdächtigen brauchen zuviel Strom selber, nur fürs verbaut 
sein.

1µA Eigenverbrauch entspricht 8,76mAh/Jahr - wenn der Regler 100µA 
braucht, was nicht viel ist, hält deine 285mAh-Batterie < 119 Tage.

Für 3V würde ich dir folgenden empfehlen (TPS70930):

http://www.ti.com/product/tps70930

Braucht selber nur 1µA, und ist auch als Privatmensch käuflich (Mouser).

Die Dioden oder Spannungsteiler kannst man meinere Meinung nach nicht 
verwenden. Begründung:
Dein IC nimmt vermutlich nur wenig Strom auf - wenn man davon ausgeht, 
dass er für Batteriebetrieb optimiert ist. Zehnerdioden oder normale 
Dioden brauchen aber schon einen gewissen Strom, um Spannungsabfall zu 
erzeugen. Dioden / Zenerdioden sind halt keine Konstantspannungsquellen.

Der Spannungsteiler macht dir nur die Batterie leer.

Eventuell könntest du die Schaltung auch irgendwie über die Tasten 
versorgen? Z.B. einen Kondensator aufladen, der genau zum senden eines 
Bytes reicht oder so. Das ginge auch.

von Arsenico (Gast)


Lesenswert?

Was stoert den USB 5V Ausgang ob er mit 1 mA oder 10uA belastet wird ?
Etwas übertriebenes Sparen...

von Tant-Al (Gast)


Lesenswert?

Dingens23 schrieb:
> 1µA Eigenverbrauch entspricht 8,76mAh/Jahr - wenn der Regler 100µA
> braucht, was nicht viel ist, hält deine 285mAh-Batterie < 119 Tage.

Welche Batterie? Der TO will diese doch gerade durch USB-Versorgung 
ersetzen. Low-Drop-Spannungsregler und gut ist.

Tuvok schrieb:
> Requires only 1 μF external capacitance
> Oder kann ich den auch weglassen?

http://www.dict.cc/?s=requires

von Dingens23 (Gast)


Lesenswert?

OK, das habe ich mal komplett falsch verstanden. Ich dachte, das soll 
wahlweise Batterie  / USB sein.

In dem Fall tuts natürlich der LP2950...

von Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)


Lesenswert?

Tant-Al schrieb:
> Welche Batterie? Der TO will diese doch gerade durch USB-Versorgung
> ersetzen. Low-Drop-Spannungsregler und gut ist.

Eben. Da bringt der LP2950 ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.

Bei Stromversorgung durch eine Knopfzelle müsste man natürlich genauer 
schauen und einen mit noch niedrigerem Ruhestrom wählen. Dafür sind eure 
Beispiele sehr gut! Aber in diesem Fall ist das nicht notwendig und 
wahrscheinlich auch nicht sinnvoll.

von Tuvok (Gast)


Lesenswert?

OK, danke.

Dann wird es wohl einer von diesen hier werden:
LP2950ACZ-3.0/NOPB
LP2950CDT-3.0/NOPB
LP2950CZ-3.0/NOPB

Welcher ist der beste?

Ist denn der Kondensator für meine Anwendung nötig?

von Tuvok (Gast)


Lesenswert?

Alles klar es ist nur die Bauform unterschiedlich.
Den Unterschied vom ersten zum letzten hab ich allerdings nicht 
gefunden.

Nochmals zum Kondensator; ist der nötig oder geht es auch ohne bei der 
geringen Last?

von Micha H. (mlh) Benutzerseite


Lesenswert?

Tuvok schrieb:

> Nochmals zum Kondensator; ist der nötig oder geht es auch ohne bei der
> geringen Last?

Was steht denn dazu im Datenblatt?

Wenn ich mich nicht irre, war die Rede von "required". Falls Englisch zu 
schwierig ist, die Übersetzung dazu hat man Dir auch schon aufgedrängt. 
Lesen musst Du's schon selber.

von Tuvok (Gast)


Lesenswert?

Englisch ist bestimmt nicht das Problem. ;)

Der Hintergrund der Frage ist, ob es nötig ist für meine Anwendung. Ich 
brauche ja nicht 3.000 V und wenn der Kondensator nur dazu da ist, um 
minimale Schwankungen auszugleichen, dann könnte ich auf den verzichten. 
Je weniger Komponenten umso weniger kann auch kaputtgehen.

Wenn allerdings auch bei einer solch geringen Last einer notwendig ist, 
dann werd ich den einbauen.

von Arsenico (Gast)


Lesenswert?

Deine Anwendung benötigt keinen Kondensator
Dein Regler benötigt ihn aber laut Datenblatt

Ist das verständlich ?

von Markus W. (Firma: guloshop.de) (m-w)


Lesenswert?

Tuvok schrieb:
> LP2950ACZ-3.0/NOPB
> LP2950CDT-3.0/NOPB
> LP2950CZ-3.0/NOPB
> Welcher ist der beste?

Ist für die meisten Anwendungen ohne Bedeutung.
Nimm einfach den für 25 Cent. ;-)

von Micha H. (mlh) Benutzerseite


Lesenswert?

Tuvok schrieb:

> brauche ja nicht 3.000 V und wenn der Kondensator nur dazu da ist, um
> minimale Schwankungen auszugleichen,

Normalerweise ist ein Kondensator an dieser Stelle dazu da, um eine 
Schwingneigung zu kompensieren, so daß kein Mittelwellensender aus dem 
Regler wird.

von Tivok (Gast)


Lesenswert?

Welcher Typ von Kondensatoren ist denn am 
langlebigsten/effizientesten/sichersten? Die Grösse ist nicht 
entscheidend.

von Cyblord -. (cyblord)


Lesenswert?

Ja du brauchst für einen LDO zwingend einen Kondensator am Ausgang. Nimm 
einen Kerko mit 2,2µF.

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Tivok schrieb:
> Welcher Typ von Kondensatoren ist denn am
> langlebigsten/effizientesten/sichersten?

Was für ein Typ wird im Datenblatt des Reglers angegeben, den und genau 
den nimmst du auch.

von Tuvok (Gast)


Lesenswert?

DATENBLATT:

Most types of tantalum or aluminum electrolytic work
fine here;

For ceramic capacitors, the low ESR produces a zero at a frequency that 
is too high to be useful, so meaningful
phase lead does not occur. A ceramic output capacitor can be used if a 
series resistance is added
(recommended value of resistance about 0.1Ω to 2Ω) to simulate the 
needed ESR. Only X5R, X7R, or better,
MLCC types should be used, and should have a DC voltage rating at least 
twice the VOUT(NOM) value.



Heisst das jetzt ich kann den Kerko nur nehmen, wenn ich noch 
Widerstände einbaue?

von Stefan Noack (Gast)


Lesenswert?

Tuvok schrieb:
> Heisst das jetzt ich kann den Kerko nur nehmen, wenn ich noch
> Widerstände einbaue?

Ja, oder du nimmst einen Elko, der hat den (sonst eigentlich 
unerwünschten) Widerstand von Natur aus und ist billiger.

von Cyblord -. (cyblord)


Lesenswert?

Im Datenblatt vom LP2950 von ON steht allerdings:

> Most types of aluminum, tantalum or multilayer ceramic
> will perform adequately.

http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/LP2950-D.PDF

Seite 9.

Keramik funktioniert eigentlich schon. Das sieht man auch vorwiegend bei 
LDOs im allgemeinen und LP2950 im speziellen.

: Bearbeitet durch User
von Route_66 (Gast)


Lesenswert?

Hallo!
Ich würde einfach eine grüne LED in Reihe die 5 V Leitung klemmen. Die 
typische Flussspannung müßte passen. Batteriegeräte sind sowieso nicht 
so pingelig. Ist leicht auszuprobieren. Gleichzeitig zeigt das Leuchten 
die Funktion an. Ein C nach der Diode -am Funksender- könnte trotzdem 
nützlich sein

von Tuvok (Gast)


Lesenswert?

Ich habe nun einen LP2950CZ und einen LP2950ACZ.

Welchen soll ich verwenden? Der Unterscheid ist mir nicht ganz klar.

von Cyblord -. (cyblord)


Lesenswert?

Tuvok schrieb:
> Ich habe nun einen LP2950CZ und einen LP2950ACZ.
>
> Welchen soll ich verwenden? Der Unterscheid ist mir nicht ganz klar.

Mein Gott, du hast Probleme.

von Patrick (Gast)


Lesenswert?

Tuvok schrieb:
> Ich habe nun einen LP2950CZ und einen LP2950ACZ.
>
> Welchen soll ich verwenden? Der Unterscheid ist mir nicht ganz klar.

http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/LP2950-D.PDF

Seite 2 - Ordering Information.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.