Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ADC-Spannungsmessung wenn Vref = Vmess


von Johannes (menschenskind)


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Hallo,

Ein µC (der per 3V Knopfzelle betrieben wird) soll über eine kleine 
Ladungspumpenschaltung ~5V generieren.
Wie aber kann man die Ausgangsspannung regeln, wenn diese die einzige 
Referenzspannung des ADC ist?
Da wäre der Messwert ja immer der maximale ADC-Wert und es gäbe keine 
Informationen zum Regeln.
Geht das evtl. mit einem Bauteil, was einen definierten Spannungswert 
"zurückgibt", wie etwa einer Zenderdiode?

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Ja, so Teile gibt es, Z-Dioden, TL431, Spannungsreferenzen.
Dein µC hat aber ebenfalls intern verschiedene Referenz-Spannungen - 
also zumindest meistens.
Dort kannst Du dann zwischen Vdd, 2.56V, 1.1V, auswählen.
Dann die Versorgungsspannung per Spannungsteiler an den ADC und so die 
Versorgungsspannung zurück berechnen.

MfG

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Johannes H. schrieb:
> Ein µC (der per 3V Knopfzelle betrieben wird) soll über eine kleine
> Ladungspumpenschaltung ~5V generieren.
Solche Knopfzellen haben nur sehr begrenzte Ladung. Da Strom sparen 
schon ein Gebot. Die Erzeugung und stbilisierung von 5V ist da schon ein 
Problem und macht die Sache nicht gerade sparsamer.
Wozu brauchst du also die 5V? Der Betrieb mit einer deutlich niedrigeren 
Spannung (z.B. 2,7V...3,0V) ist oft möglich.

> Wie aber kann man die Ausgangsspannung regeln, wenn diese die einzige
> Referenzspannung des ADC ist?
Wenn man eine Refrenzspannung benötigt und im uC keine drin ist, dann 
nimmt man eben eine externe Referenz. Da es stromsparend sein muß, 
sollte man eine "Micro Power Reference" aussuchen (z.B. für 2,5V oder 
3V).

> Geht das evtl. mit einem Bauteil, was einen definierten Spannungswert
> "zurückgibt", wie etwa einer Zenderdiode?
siehe oben.
http://www.linear.com/parametric/Micropower_Voltage_References#!1091_2.5!vref_2.5!initial_!temp_!tempco_

Gruß Öletronika

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Johannes H. schrieb:
> Ein µC
Welcher denn? Viele µC haben interne Referenzspannungsquellen.

> Wie aber kann man die Ausgangsspannung regeln, wenn diese die einzige
> Referenzspannung des ADC ist?
Was willst du an den 5V noch "regeln"? Du wirst dich überaus glücklich 
schätzen müssen, wenn du überhaupt annähernd 5V aus der 3V Knopfzelle 
herausbekommst. Zu "Regeln" gibt es da nicht mehr viel.

Und vor ichs vergessen: die Knopfzelle hat die 3V nur ganz kurz, wenn du 
da eine nennenswerte Last anschließt. Spätestens morgen sind das nur 
noch 2,7V...

von Philipp C. (e61_phil) Benutzerseite


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Patrick J. schrieb:
> Dann die Versorgungsspannung per Spannungsteiler an den ADC und so die
> Versorgungsspannung zurück berechnen.

Bei einigen uC (zB AVR) kann man den ADC auch die interne Referenz 
messen lassen. Wenn Du dann noch als Referenz für den ADC die 
Versorgungsspannung nimmst, dann brauchst Du keineb weiteren Teiler. 
Nicht mal weitere Pins am uC.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Philipp C. schrieb:
> Bei einigen uC (zB AVR) kann man den ADC auch die interne Referenz
> messen lassen.
Man sollte sich aber das Datenblatt zu dieser "µC-Referenzspannung" vor 
Verwendung genau anschauen. Die Konstanz ist üblicherweise gut, aber 
10% initiale Toleranz sind da schon mal drin...

von Einer K. (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Man sollte sich aber das Datenblatt zu dieser "µC-Referenzspannung" vor
> Verwendung genau anschauen.
Klar...
Hilft nur nicht viel...

Die "Ein Punkt Kalibrierung" dürfte hier das Mittel der Wahl sein.

Aber bisher ist ja noch geheim um welchen µC es sich dreht.

von Patrick C. (pcrom)


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Da du nicht angibst welchen microcontroller du benutzt nehme ich an es 
geht um einen PSOC3 oder PSOC5lp processor von Cypress. Also der hat 
eingebauter Boost Converter und im CySch diagramm kann man angeben welke 
ausgangsspannung du wollst, biszum 5V25. Mehr informationen auf page 2 
von BoostConv_v5_0.pdf

von Michael B. (laberkopp)


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Johannes H. schrieb:
> Ein µC (der per 3V Knopfzelle betrieben wird) soll über eine kleine
> Ladungspumpenschaltung ~5V generieren.
> Wie aber kann man die Ausgangsspannung regeln, wenn diese die einzige
> Referenzspannung des ADC ist?
> Da wäre der Messwert ja immer der maximale ADC-Wert und es gäbe keine
> Informationen zum Regeln.
> Geht das evtl. mit einem Bauteil, was einen definierten Spannungswert
> "zurückgibt", wie etwa einer Zenderdiode?

Wie wäre es, einfach einen geeigneten uC zu benutzen, der so eine 
Referenz schon intern hat und nutzen kann ?

Wie wäre es, statt uneffektiver Ladungspumpen die dann auch noch 
geregelt sein sollen einfach einen ordentlichen step up Wandler mit 
effektiver Spule aufzubauen ?

Gibt es wirklich die Verpflichtung, Lösungen immer maximal Scheisse 
machen zu müssen ?

von M. K. (sylaina)


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Michael B. schrieb:
> Gibt es wirklich die Verpflichtung, Lösungen immer maximal Scheisse
> machen zu müssen ?

ymmd

von Einer K. (Gast)


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Ja!
Die meisten Probleme kann man durchaus noch optimieren.
Und das wird auch gerne gemacht.

Vielleicht irgend ein Trieb... ka...

von Johannes (menschenskind)


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Also es wird sehr wahrscheinlich ein STM32xxx... Es ging erstmal nur ums 
Prinzipielle. Viele der STM32-Derivate haben eine interne 1,25V 
ADC-Referenz(Da hätte es ein RTFM schon getan haha).

Kurz zur Andwendung: Die 5V hab ich vormals für eine WS2812B benötigt. 
Da ich die PWM jetzt aber selber machen will (mit einer normalen 
RGB-LED) werden bereits 3,5-4V ausreichen.(Bis jetzt hatte ich eine 
REG710-5 von TI im Einsatz. Lief gut, kostet jedoch etwas.)

Der Vorschlag mit der DIY-Ladungspumpe kam aus meiner Firma, weil da für 
ein ehemaliges Projekt schon mal eine LEDSpannung nur mit 2 Transistoren 
und einer Induktivität generiert wurde. Also minimalste Bauteilkosten.

von Stefan F. (Gast)


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Mach Dir mal Gedanken über Verlustleistungen.

Anstatt die 3V hoch zu transformieren um dann wieder einen nicht 
unerheblichen Anteil davon zu verheizen solltest du die PWM, die LED und 
den Hochsetzsteller zu einer Einheit kombinieren.

So machen es diese 1 Euro Solarleuchten.

Schau Dir mal an, wie diese Schaltungen funktionieren. Mit etwas Grips 
kannst du da auch noch eine Helligkeitsregelung ohne zusätzliche 
Verluste unterbringen:

https://www.torex-europe.com/clientfiles/images/XC9116%20Circuit.jpg
http://zpostbox.ru/n43.gif
http://cds.linear.com/image/4716.png
http://mschrod.de/Elektronetz/Elektronik/Allgemeines/Step_Up_fuer_Led/Step_Up_fuer_led.gif

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Johannes H. schrieb:
> Der Vorschlag mit der DIY-Ladungspumpe kam aus meiner Firma, weil da für
> ein ehemaliges Projekt schon mal eine LEDSpannung nur mit 2 Transistoren
> und einer Induktivität generiert wurde.
Das ist dann definitiv keine Ladungspumpe, sondern ein Stepup. Denn 
eine Ladungspumpe arbeitet mit geschalteten Kapazitäten, die hin und her 
geladen werden. Bei einem Stepup wird Energie in die Spule eingelagert 
und mit höherer Spannung wieder entnommen.
Vor du eines der beiden einsetzt, solltest du wissen, was davon du 
tust...

Johannes H. schrieb:
> Ein µC (der per 3V Knopfzelle betrieben wird) soll über eine kleine
> Ladungspumpenschaltung ~5V generieren.
> Wie aber kann man die Ausgangsspannung regeln, wenn diese die einzige
> Referenzspannung des ADC ist?
Nimm einfach einen fertigen Stepup für ein paar Cent im SOT23 Gehäuse 
und fertig. Dann sparst du dir das Gegurke, einen lauffähigen und 
ausreichend schnellen Regler in deinen µC zu implementien. Und ich 
möchte nicht wissen, was dein Softwareregler macht, wenn du beim 
Debuggen auf einen Breakpoint läufst...

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