Hallo Zusammen, Aus meiner letzen Frage hab ich viele neue Infos gewonnen und habe nun eine Frage zu einer Schaltung. Unsere Schaltung wird von einer "3.6V" Batterie versorgt (kein Akku). Laut hersteller hat die Zelle 4.2-2.7V und 950mAh. Nun soll an der Batterie zum einen die Elektronik angeschlossen werden, hierbei soll per Buck-Boost eine Spannung von 3.3V erzeugt werden. Der Mikrocontroller sowie einige Sensoren benötigen im "Leerlauf" ca. 5mA und bei einem Arbeitsschritt tauchen Spitzen von 50mA auf. Somit muss der DC-DC Wandler mindestens 75mA liefern können. Direkt an der Batterie ist ein Motor angeschlossen. Dieser wird immer wieder für ca. 100ms eingeschalten. Dieser belastet die Batterie mit ca. 800mA und somit fällt die Spannung der Batterie (darum wird auch ein Buck-Boost benötigt). Nun zum eingentlichen Problem: Im "Schlafmodus" soll der MCU sowie alle angeschlossenen Geräte im Sleep/Shutdown Modus stehen, und nur alle 5s kurz aufwachen. Im Schlafmodus benötigt die komplette Elektronik insgesamt ca. 3uA an Energie. Könnt ihr mir einen Spannungswandler empfehlen der wenige uA an Eigenenergie verbaucht um 3uA bei 3.3V zu erzeugen? Also z.b. <10uA Iq, so dass der Gesamtverbaucht der Schaltung im Schlafmodus 15uA nicht überschreitet? Grüsse Lukas
Du bräuchtest da schon einen Buck/Boost! Den wirds so billig (µA) nich geben. Müssen die stabilen 3,3V überhaupt sein? Ich denke da an einen Boost-Converter auf zB. 5V für die Sensoren wenn nötig und den µC direkt an die Batterie hängen.
Lukas B schrieb: > Unsere Schaltung wird von einer "3.6V" Batterie versorgt (kein Akku). > Laut hersteller hat die Zelle 4.2-2.7V und 950mAh. Was für eine Batteriechemie soll das sein?
Viele µCs laufen bei < 4 MHz mit 1,8 ... 5,5 V. Da sind 2,7 ... 4,2 V kein Problem. Um starke Spannungseinbrüche abzumildern, wäre auch noch eine Si-Diode + C >= 1 µF in Richtung µC möglich. Mit den passenden Komponenten und mäßigen Anforderungen an den µC-Takt kannst du den Grundverbrauch eines Converters also komplett sparen.
Lukas B schrieb: > > Direkt an der Batterie ist ein Motor angeschlossen. Dieser wird immer > wieder für ca. 100ms eingeschalten. Dieser belastet die Batterie mit ca. > 800mA und somit fällt die Spannung der Batterie (darum wird auch ein > Buck-Boost benötigt). Oha. Der Buck-Boost soll also aus einer zu niedrigen Spannung eine höhere Spannung für den Motor generieren und dann 800mA an den Motor liefern. Beispiel: Batterie liefert 3V 800mA und nach dem Buck-Boost gibt es 3,6V und 800mA für den Motor. Also Leistungsvermehrung á la Perpetuum Mobile.
Lukas B schrieb: > Dieser belastet die Batterie mit ca. 800mA und somit fällt die Spannung > der Batterie (darum wird auch ein Buck-Boost benötigt). Du brauchst zuallererst einen dicken und fetten Pufferkondensator, der die Energie für den kurzen Motorlauf speichern kann. Oder/und eine größere Batterie. Lukas B schrieb: > Könnt ihr mir einen Spannungswandler empfehlen der wenige uA an > Eigenenergie verbaucht um 3uA bei 3.3V zu erzeugen? Nein. Du musst dein Problem anders lösen. Alle batteriebetriebenen Geräte, die ich kenne, sind so ausgelegt, dass die Elektronik mit der sich ändernden Versorgungsspannung klarkommt. Manfred schrieb: >> Laut hersteller hat die Zelle 4.2-2.7V und 950mAh. > Was für eine Batteriechemie soll das sein? Frage ich mich auch. Wenn da nicht explizit dranstünde "kein Akku", dann würde ich glatt behaupten: Das ist ein LiPo Akku.
Falls du dir den DC-DC nicht einsparen willst: Es gibt z.B. den LTC3531. Der kann bis 160mA, hat fast alles drin und ist im SOT23-6. => Ultra Low Quiescent Current: 16μA + Output Disconnect in Shutdown Darunter wirds wohl kaum einen Buck-Boost geben. Eine Möglichkeit den Standby-Stromverbrauch zu senken wäre, einen rel. großen Lade-C (niedrigster Leckstrom)an den Ausgang des DC-DC und mit einem externen ultra-low current Spannungskomparator den DC-DC in den Shutdownmodus versetzen, wenn z.B. 3,2V erreicht sind und bei 2,7V den Wandler wieder einschalten. Aber auch da wird es schwierig, eine Komparatorschaltung zu konstruieren, die <<16µA braucht. Aber wahrscheinlich (in der Praxis) sind die 16µA tragbar - das sind 0,14 mAh *im Jahr!*
Alexxx schrieb: > Aber wahrscheinlich (in der Praxis) sind die 16µA tragbar - das sind > 0,14 mAh *im Jahr!* 0,14 Ah im Jahr. Das Jahr hat rund 8760 Stunden.
>> 0,14 Ah im Jahr. UUPs, stimmt! Der LTC3106 soll nur 1.6μA Quiescent Current haben. (Mit LTspice müsste man aber den Standby-Stromverbrauch noch evaluieren) Vieleicht ist der Typ besser geeignet - besonders wenn man sowieso ein Photoelement zur zusätzlichen Stromversorgung/Aufladung haben möchte.
Bernd K. schrieb: > Lukas B schrieb: >> >> Direkt an der Batterie ist ein Motor angeschlossen. Dieser wird immer >> wieder für ca. 100ms eingeschalten. Dieser belastet die Batterie mit ca. >> 800mA und somit fällt die Spannung der Batterie (darum wird auch ein >> Buck-Boost benötigt). > > Oha. Der Buck-Boost soll also aus einer zu niedrigen Spannung eine > höhere Spannung für den Motor generieren und dann 800mA an den Motor > liefern. > > Beispiel: Batterie liefert 3V 800mA und nach dem Buck-Boost gibt es 3,6V > und 800mA für den Motor. Also Leistungsvermehrung á la Perpetuum Mobile. Nein, genau nicht. Der Motor soll direkt an der Batterie angeschlossen werden, denn wir haben bei Tests keinen gravierenden Unterschied erkennen können, ob der Motor nun mit 3.6 oder 2.7V betrieben wird. Er dreht höchstens etwas langsamer, das könnte man jedoch durch längere Ansteuerung kompensieren. Der Motor wird druch ein Motorsteuer-IC direkt an der Batterie betrieben und geht nicht über den DC/DC da dieser ja dann im extremfall fast 900mA produzieren muss. Lothar M. schrieb: > Lukas B schrieb: >> Könnt ihr mir einen Spannungswandler empfehlen der wenige uA an >> Eigenenergie verbaucht um 3uA bei 3.3V zu erzeugen? > Nein. Du musst dein Problem anders lösen. Alle batteriebetriebenen > Geräte, die ich kenne, sind so ausgelegt, dass die Elektronik mit der > sich ändernden Versorgungsspannung klarkommt. Leider ist ein Bauteil in der Schaltung mit 2.7 - 5.5V spezifiziert. Da die Betriebsspannung sich auf die Ausgangsleistung auswirkt, sind versuche mit 2.7V leider nicht erfolgreich gewesen, ab 3..3.1V funktioniert der Betrieb mässig, und ab 3.3V zu 99%, somit benötigen wir 3.3V. Andernfalls wäre es sogar möglich den MCU mit 1.8V zu betreiben. Der Mikrocontroller ist mit 1.65-3.6V spezifierziert, somit kann er nicht direkt an eine neue Batterie angeschlossen werden. Leider gibt es von ST keine Mikrocontroller welche für die IO's eine andere Spannung haben. Ich meinte bei einigen FPGA ist es möglich die IO's mit 3.3V und den Core mit 1.8/1.1V zu beschalten. Wenn dies mit einem MCU möglich wäre, könnte der Rest der Schaltung im "sleep" komplett abgeschaltet werden. > Manfred schrieb: >>> Laut hersteller hat die Zelle 4.2-2.7V und 950mAh. >> Was für eine Batteriechemie soll das sein? > Frage ich mich auch. Wenn da nicht explizit dranstünde "kein Akku", dann > würde ich glatt behaupten: Das ist ein LiPo Akku. Es ist eine Lithium Batterie welche nicht mehr aufgeladen werden kann. Alternativ kann in das Gerät selbstverständliche auch ein Lithium Akku verbaut werden. Grundsätzlich soll es aber aus preisgründen die Batterie sein.
Lukas B schrieb: > Könnt ihr mir einen Spannungswandler empfehlen der wenige uA an > Eigenenergie verbaucht um 3uA bei 3.3V zu erzeugen? Kleiner Pic der direkt mit den 2,7 bis 4,2V arbeiten kann und alle 5sek den 3v3 BB-WAndler startet. Lothar M. schrieb: > Du brauchst zuallererst einen dicken und fetten Pufferkondensator, der > die Energie für den kurzen Motorlauf speichern kann. Oder/und eine > größere Batterie. Ist einfacher die Spg für die Elektronik zu puffern, solange der Motor die Batterie runterzieht. Den Motor würde ich direkt an der Battery betreiben. Wenn der bei 3v3 läuft, dann auch bei 2v7.
Hallo Zusammen, ich habe mich nochmals etwas im Web umgesehen und habe ein Dokument von ST gefunden: https://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/0d/1d/ae/7f/f9/e8/41/65/DM00206898.pdf/files/DM00206898.pdf/jcr:content/translations/en.DM00206898.pdf Auf Seite 10 wird eine Schaltung gezeigt welche den MCU mit 3.3V von USB versorgt, und beim Abschalten des USB kommt eine 3V Batterie in Verbindung mit einem Supercap zum Einsatz. Wäre es nun in meinem Einsatzfall möglich, den Supercap zu entfernen, und den MCU per LDO (1.8V) mit Spannung direkt ab der Batterie zu versorgen? Wenn der Sleep-Zyklus beginnt, würde der MCU dann den Spannungswandler (DCDC Buck-Boost) in den Shutdown versetzen, und danach direkt aber der Batterie per LDO versorgt werden, wird wieder aufgwacht, startet der MCU den DCDC wieder und hat wieder volle Power. Wäre sowas machbar?
Lukas B schrieb: > Wäre es nun in meinem Einsatzfall möglich, den Supercap zu entfernen, > und den MCU per LDO (1.8V) mit Spannung direkt ab der Batterie zu > versorgen? Und erneut: Ist denn Dein µC auf geregelte 1,8V angewiesen? Zweifel.
Lukas B schrieb: > Unsere Schaltung wird von einer "3.6V" Batterie versorgt (kein Akku). Also Li-SOCI2. Die mögen große Ströme nicht so gerne. Siehe ↑ Die 950mA ist aber die Nennkapazität bei << 800mA.. Ein niederohmiger Doppelschichtkondensator ist hier angebracht.
Stromsenke schrieb: > > Also Li-SOCI2. Die mögen große Ströme nicht so gerne. Siehe ↑ Das war auch mein erster Gedanke. Eine solche Zelle in der Größe AA habe ich benötigt, um die leere Batterie meines GammaScout nach rd. 10 Jahren zu ersetzen. Nur - die Leerlaufspannung der fabrikfrischen Zelle ist haargenau 3,67V. Und geht während der Entladezeit (im Mikroampere Bereich) nur minimal herunter, etwa auf 3,55V. Und zum Schluss dann binnen weniger Tage völlig in die Knie. Die Zelle vom TO wird aber mit 4.2V - 2.7V behauptet. Das passt genau zu einer aufladbaren LiOn Zelle, nämlich einmal die Ladeschlussspannung und die Entladeschlussspannung. Möglich, dass da ein findiger Anbieter eine Marktlücke für Primärzellen entdeckt hat und einfach vollgeladene LiOn Zellen so anbietet. Die gibt es z.B. bei ebay in der genannten Kapazität als Handy-Akku Ersatz für unter 3 EUR.
umsonst != kostenlos schrieb: > Und erneut: Ist denn Dein µC auf geregelte 1,8V angewiesen? Zweifel. Nein, aber ich muss ja regulieren, da der Prozessor (STM32) nur bis 3.6V geht, also dachte ich auf 1.8V herzunterzuregeln ist am einfachsten. Falls nicht, wäre es ja auch möglich eine Diode zu verbauen oder? (0,7V Spannungsabfall) Stromsenke schrieb: > Lukas B schrieb: > >> Unsere Schaltung wird von einer "3.6V" Batterie versorgt (kein Akku). > > Also Li-SOCI2. Die mögen große Ströme nicht so gerne. Siehe ↑ > > Die 950mA ist aber die Nennkapazität bei << 800mA.. > > Ein niederohmiger Doppelschichtkondensator ist hier angebracht. Ja die Chemie ist Li-SOCI2. Jedoch giebt es hier verschiedene Typen, der Hersteller bietet "Energy Type" und "Power Type" an. Beim Energy Type ist der Pulssttrom nur wenige mA spezifieziert (ca. 50mA. Beim Power-Type jedoch 1000mA. Beim Energy-Type wird damit geworben das die Batterie lange hält (auch wenn kein oder sehr wenig Strom gebraucht wird >5 Jahre). Die Power-Type hat nur 2-3 Jahre. Da gerechnet die Batterie nur 1-2Jahre hät wegen dem Stromverbauch (leer) wäre das kein Problem.
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