DC/DC Wandler für Leistungen < 1 mA ?

mmi

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27. Okt. 2009
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Hallo zusammen, nach leider längerer Pause ... :hello: ... wieder in alter Frische da und auch gleich ein Problem.

Über Solarzellen und Regler wird eine 12V Batterie geladen. An diese Batterie soll ein mit 3,3V betriebener Mikrocontroller angeschlossen werden, der im Deep Sleep Modus nur 0,000012 A (=12 uA) Strom verbraucht - also extrem wenig. Im Normalbetrieb werden 10 - 400 mA benötigt.

Gibt es Regler, die bei so geringer Leistungsentnahme zuverlässig bzw. überhaupt arbeiten - ich befürchte, nach meiner Recherche eher nicht?

Wie würdet ihr das lösen ?
 
Hmm... eventuell kannst Du das zweistufig aufbauen?
Einen Schaltregler, der die 12V auf 3V3 runterregelt, und das fast halbe Ampere ab kann, und der einen hinreichend dicken Speicherelko (Goldcap?) lädt.

Der Controller überwacht dessen Spannung, weckt den Regler nur bei Bedarf...

Was für'n Controller isses denn? Gibt ja inzwischen einige, die zur Laufzeit die Taktquelle umschalten können (also zB nur mit dem WDOscillator in den Sleep gehen könnten, und im Idle dann auf den internen Oszillator (ggf mit PLL) umschalten könnten...
 
Einen Schaltregler, der die 12V auf 3V3 runterregelt, und das fast halbe Ampere ab kann, und der einen hinreichend dicken Speicherelko (Goldcap?) lädt.

Ja, die Idee mit dem Goldcap ist erstmal gut, danke.

Der Controller überwacht dessen Spannung, weckt den Regler nur bei Bedarf...

Ok, dafür müsste immer wieder mal der DeepSleepMode unterbrochen werden. Wäre so zwar die effizienteste Lösung, es wird aber auch komplizierter als ich es mir wünsche. Ich lasse das erstmal weg, auch wenn der Regler im Leerlauf einige mA verbraten sollte ...

Was für'n Controller isses denn? Gibt ja inzwischen einige, die zur Laufzeit die Taktquelle umschalten können (also zB nur mit dem WDOscillator in den Sleep gehen könnten, und im Idle dann auf den internen Oszillator (ggf mit PLL) umschalten könnten...

Ist ein ESP8266 - eigentlich schon ein kleiner SoC - genau gesagt dieser hier:
http://www.ebay.de/itm/1-2-5-Stuck-...=LH_DefaultDomain_77&var=&hash=item79327c24bc

Viel Spielraum für besondere Einstellungen gibt's da eher nicht - bei dem Preis kann man auch gar nicht meckern.
Bin noch am Experimentieren mit nodeMCU, Einschalten und automatische Verbindung zum Wlan sowie Start eines Telnet Servers klappt schon mal prima - das FTDI breakout hab' ich damit schon los.
Nachdem das Teil später draussen autark laufen soll, hab' ich es mal testweise über einen LM2596 versorgt - aber bei ca. 10 mA streikt der noch.

Den DeepSleepMode sollte ich eigentlich erstmal zurückstellen - es ist noch offen, ob es dann mit dem reconnect ins Wlan-Netzwerk klappt und wie andere Anwendungen (i2c, w1, usw.) reagieren.

Einen Regler, der ab ca. 10 mA funktioniert, scheint es zu geben - der ist dann ausgerechnet am unteren Limit, da sollte schon lieber etwas Luft sein.
 
Hi,

Nachdem das Teil später draussen autark laufen soll, hab' ich es mal testweise über einen LM2596 versorgt - aber bei ca. 10 mA streikt der noch.

Den DeepSleepMode sollte ich eigentlich erstmal zurückstellen - es ist noch offen, ob es dann mit dem reconnect ins Wlan-Netzwerk klappt und wie andere Anwendungen (i2c, w1, usw.) reagieren.

Einen Regler, der ab ca. 10 mA funktioniert, scheint es zu geben - der ist dann ausgerechnet am unteren Limit, da sollte schon lieber etwas Luft sein.

wie wär es mit 2 Reglern. Einer für die hohen Ströme den man abschaltet wenn man ihn nicht benötigt und einen der notfalls selbstgebaut immer in kleinen Pulsen die Spannung ein klein wenig aufpumpt. Wenn man sich einen "Schaltregler" mit einem OPAmp/Komparator baut ist es zwar etwas größer aber es sollte funktionieren. Hört sich dann an wie bei manchen Ladegeräten im Erhaltungsladen. Alle paar Sekunden klickt es mal ein wenig.

Die beiden Regler dann über Shottky zusammenbauen.

Gruß
Dino
 
Hallo Dino,

danke, wenn ich's richtig verstanden habe:

- ein Regler macht gepulste Erhaltungsladung für den Goldcap
- der zweite wird vom uC bei Bedarf ein-/ausgeschaltet

Abgesehen davon, daß ich Deine Schaltung nicht so einfach aus dem Stegreif hinkriege - ich will's einfacher - ein Regler soll genügen.

Kann man zwei 2,7V Gold-/Ultra-/Supercaps in Reihe geschaltet mit 3,3V (aus dem Regler) versorgen - das sollte doch kein Problem sein?

Wenn ich 50 F Kapazität nehme, sollte eine recht gemütliche 'Taktung' des Ladereglers möglich sein und bei hohen Strömen lasse ich ihn einfach eingeschaltet.
 
Für mich eine Lösung: AMS1117

Für mich erstmal die einfachste Lösung:

Der AMS1117 kann's !
Hab' ihn für diesen Fall als 3.3V Festspannungsausführung im Einsatz, er kommt selbst im uA Bereich zuverlässig zurecht.

Danke nochmal für Eure Vorschläge, die auf mehr Komfort setzen - aber für mich als Softwaremenschen passt das erstmal so. :)
 
Hmm... ein LDO Linearregler, ein Spannungsfresser...
Der erzeugt dann bei 0,4A knapp 3,5W Abwärme...
Im Datenblatt ist zum Minimum Operating Current nur 'n Diagramm von der Adj-Version - mit 6-8mA...
Bei den festeingestellten sind ja eigentlich nur die beiden Widerstände schon mit drin...
Aber wenn Du sagst, der kanns...

Edit: *Dirk 'ne lange Nase zeig...*
 
Hallo,

es ist ja ein ganz normaler LDO Linearregler. Wenn du hier von 12V auf 3,3V regelst bei einem Strom von bis zu 400mA hast du eine Verlustleistung von 3,5W! Der LDO Regler benötigt ebenfalls eine minimale Last, typisch 5mA. Dann benötigt er noch einen kleinen Strom, da macht der PowerDown Mode des Mikrocontrollers nicht mehr so viel Sinn.

Dirk :ciao:

EDIT: Siehe auch LotadaC ;-)
 
Hallo Dirk und LotadaC,

hab' ich glatt übersehen, daß das nur ein LowDrop Regler ist - zu früh gefreut. Aber trotzdem, nachdem's für so kleine Ströme wohl nichts anderes zu geben scheint ...

0,4 A braucht das Ding nur in Sondersituationen mit ganz kurzen peaks, die lassen sich wohl nur am Oszi feststellen. Ausgehen kann man im Normalbetrieb von durchschnittlich ca. 0,03 A, somit relativiert sich die Verlustleistung bei 12V auf ca. 0,3 W.

Stimmt, lt. Angabe im Datenblatt (minimum load current = ca. 5 mA) sollte der Regler nicht richtig funktionieren, aber er tut's in der Praxis. Habe einige Male den DeepSleepMode ( ca. 30 uA Stromaufnahme, mehrere Minuten Dauer) ausgeführt und zeitgenau setzt der ESP nach Ablauf auch brav einen Ausgang.

Da passt (wieder mal) Dirk's Spruch prima: ;)
"Theorie ist Wissen, das nicht funktioniert - Praxis ist, wenn alles funktioniert und man weiß nicht warum!"
 
Wenn das nur kurze Peaks sind, müssen da (dicht an den Verbrauchern) entsprechend dimensionierte Kerkos und schnelle Elkos platziert werden. Wenn das nicht reicht, im Versorgungszweig 'ne Induktivität (deren Auswahl dann aber nicht mehr trivial ist).

Wenn damit ein Regler bis einige zich mA zu suchen ist, hast Du wieder 'ne ganz andere Auswahl bei Webench&co.

Hmm... Solarzellen->Laderegler->Akku->effizienter Schaltregler... da gabs garantiert schon mal was in der Elektor...

Alabel?
 
Ok, die Feinheiten...

Wichtig war die brauchbare Stromversorgung für die diversen Betriebszustände. Nach zwei Tagen Dauerbetrieb keine Probleme. Weiter geht's mit der Anbindung von Sensoren und dem Datentransfer von Meßwerten, mal sehen, was das Teil an Ressourcen hergibt - das ist dann aber ein anderes Thema.
 

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