Längsregler? Ja/Nein

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    • Längsregler? Ja/Nein

      (AS1375)

      Die Umstände:
      AVR Mega 168/328 und ein wenig drumrum
      Arbeitsspannung 3.6 bis runter zu 2,0 V
      Strom: meisstens schlafen bei wenigen µA, ab und zu mit bis 50 mA was erledigen

      Die Überlegung (und die Frage hier)

      Fahre ich besser mit zwei 1,5V Zellen die bis 1V ausgelutscht werden,
      oder mit 3 Zellen und einem Längsregler wie diesen hier:
      mouser.com/ds/2/588/AS1375_Datasheet_EN_v1-263332.pdf

      Eigentlich ist es klar, die 1 µA und den Spannungsabfall kann ich leicht verschmerzen und es bleibt mir die Spannung einer Zelle übrig.

      Was mit unklar ist ist dieses:

      - was passiert wenn die Eingangsspannung unter die Ausgangsspannung fällt, ich dachte da an den 2,5V-Regler
      Schutzfunktionen
      Überstrom, Übertemperatur, Kurzschluss, Unterspannungsabschaltung (UVLO)

      Wenn ich das richtig deute schaltet dieser Regler ab wenn die Eingangsspannung unter die 2,5 fällt.
      Das wirft meine "Rechnung" über den Haufen denn ich könnte ja bis auf 2V runter.

      Gibt es Längsregler die auch so sparsam sind wie der obige aber dieses Phänomen nicht zeigen, auch nicht "Stromhungrig" werden wenn die Eingangsspannung knapp wird und:

      Mit dem "Lötkolben", also mit nem 2,54 Raster noch zu haben sind?

      Gruss Kurt


      .
    • Kurt wrote:

      Fahre ich besser mit zwei 1,5V Zellen die bis 1V ausgelutscht werden,
      oder mit 3 Zellen und einem Längsregler wie diesen hier:
      Hallo Kurt, hast du ja selbst beantwortet. 3 Zellen bis je 1V ausgelutscht sind immer noch 3V, mehr als genug für den 2,5V-Regler am Eingang. Da schaltet der noch nicht ab.
      PS: Hast du auch ein passendes Löteisen für den Winzling? :D
    • oscar wrote:

      Kurt wrote:

      Fahre ich besser mit zwei 1,5V Zellen die bis 1V ausgelutscht werden,
      oder mit 3 Zellen und einem Längsregler wie diesen hier:
      Hallo Kurt, hast du ja selbst beantwortet. 3 Zellen bis je 1V ausgelutscht sind immer noch 3V, mehr als genug für den 2,5V-Regler am Eingang. Da schaltet der noch nicht ab.
      Das ist wohl die richtige Überlegung, aber ich dachte mir halt: "0.7V würden halt auch noch gehen" aber irgendwo muss man halt aufhören.



      PS: Hast du auch ein passendes Löteisen für den Winzling? :D


      Den fürchte ich jetzt schon, darum die Frage obs einen so guten gibt der normale "Grösse" hat.
      (oder gar einen der 2,1V macht)


      Sehe gerade: Quoten muss ich noch lernen.


      Kurt


      .
    • Hallo!

      Kurzer Einwurf von mir zu diesem Thema:
      Längsregler zur Versorgung von µC-Projekten mache ich ausschließlich nur noch wenn ich mich dazu genötigt fühle.
      Also z.B. wenn ich, beispielsweise für einen ADC oder sonstige sehr empfindliche Sache eine absolut saubere Spannung ohne Rauschen, Ripple usw. brauche.

      Ansonsten geht es bei mir bei Batterie/Akku-Betrieb meißt ohne Regler direkt an die Zellen:
      3 x Mignon sind Akali etwa 2,7-4,8V (extrem leer - nagelneu ausgepackt).
      3 x Mignon NiMH lägen bei 3,0-3,9V (extrem leer - frisch geladen).

      In letzter Zeit bei mir aber real fast nur noch LiPo-Einzelzellen:
      1 x LiPo 2,9-4,2V (absolut leer - frisch geladen).

      Heißt:
      Braucht man keine exakten Spannungen, und ist alles für grob 2,7-4,8V lauffähig (alle ATmegas 8Bitter) geht das direkt ohne irgend ein Regler dazwischen.

      Wenn ich doch einen brauche, dann weil Periferie in der Schaltung hängt die keine 4,8V verträgt, beispielsweise Krempel bis 3,3V und 3,5V Abs.Max.

      Da kann man einen LDO (z.B. Microchip MCP1700-Serie) nehmen, was aber unnötig Leistung verbrät.
      Alte Regel für Längsregler, egal ob Standard oder LDO:

      Eingangsstrom = Ausgangsstrom + Eigenverbrauch.
      Lassen wir den Eigenverbrauch mal links liegen und betrachten nur Eingang und Ausgang:

      Zieht ein 3,3V-Gerät 50mA aus dem Regler, wären das 165mW Leistung auf der 3,3V-Seite.
      Auf der 5V-Seite fließen dann aber auch mindestens 50mA rein, bei 5V also 250mW.
      Fast 100mW bleiben da am Längsregler, völlig unabhängig vom Eigenbedarf.

      In solchen Fällen habe ich vor Jahren den Schritt gewagt in Richtung Schaltregler.
      Es gibt genau dafür eine Reihe von PWM-PFM-Schaltregler, wo man nur anhand des nötigen Stromes und des Gehäuses wählen muss.

      Auf den letzten Projekten wo es um maximale Peak-Ströme von 100-150mA kam, habe ich z.B. den TPS62203 eingesetzt.
      Als die Ströme bei einem anderen Teil deutlich höher ausfielen, habe ich mich für den SC4626Z entschieden.

      Messung ergab bei Stromstoß 500mA auf 3,3V-Seite (1650mW) auf der Eingangsseite an LiPo mit 4,12V = 401mA = 1652mW.

      Und als PWM-PFM-Regler bieten diese Teile nicht nur einen hohen Wirkungsgrad, sondern auch ein spezielles verhalten bei lerer Batterie: Sinkt die Batteriespannung unter die Regelspannung, wird die PWM bis 100% (Low-Drop-Thru) geschaltet, damit die Batterie wirklich leer gefahren werden kann.

      Akali kann man so wirklich leernuckeln bis kaputt.
      Bei NiMH (900mV/Zelle) und LiIon/LiPo (2,9-3,0V/Zelle) sollte man die Akkuspannung aber mittels ADC gelegentlich prüfen, da diese sonst kaputtentladen werden. Was bei NiMH "nur" ärgerlich ist, wird bei Lixx richtig teuer bis z.T. gefährlich.

      Grüße

      Jürgen
    • Ich kann mich Jürgen zu 100% anschließen.


      Anfügen sollte man aber noch, das gerade bei kleinen Schaltreglern das Layout von entschiedener Bedeutung ist. Also mal fix so schludrich wie mit einem 7805 das Layout entwerfen, wird scheitern, die meisten Schaltregler in diesem Bereich kommen mit 500Khz und mehr daher.


      Wenn man dann doch mal 3,3V oder 5V braucht, zum Beispiel für einen Sensor aber sonnst den µC von der Bat versorgen will, dann kann ich die beiden LTC3525 und LTC325D in die runde werfen.


      Aber Vorsicht, von der Funktion unterscheiden sich beide deutlich, der eine Schaltet komplett ab, der andere schaltet VIN auf VOUT wen sie nicht Aktiv sind.
    • BenniBastel wrote:

      Ich kann mich Jürgen zu 100% anschließen.


      Anfügen sollte man aber noch, das gerade bei kleinen Schaltreglern das Layout von entschiedener Bedeutung ist. Also mal fix so schludrich wie mit einem 7805 das Layout entwerfen, wird scheitern, die meisten Schaltregler in diesem Bereich kommen mit 500Khz und mehr daher.


      Wenn man dann doch mal 3,3V oder 5V braucht, zum Beispiel für einen Sensor aber sonnst den µC von der Bat versorgen will, dann kann ich die beiden LTC3525 und LTC325D in die runde werfen.


      Aber Vorsicht, von der Funktion unterscheiden sich beide deutlich, der eine Schaltet komplett ab, der andere schaltet VIN auf VOUT wen sie nicht Aktiv sind.

      Auf der Platine will ich keinen Schaltregler aufbauen, dazu fehlt mir der Platz, ich kann nur senkrecht was montieren, und auch die Erfahrung zwecks Layout.

      Inzwischen tendiere ich dazu zwei Batterien zu nehmen und mir das Leben leicht zu machen.
      Denn:

      " (DG7GJ) Heißt:
      Braucht man keine exakten Spannungen, und ist alles für grob 2,7-4,8V lauffähig (alle ATmegas 8Bitter) geht das direkt ohne irgend ein Regler dazwischen.

      Wenn ich doch einen brauche, dann weil Periferie in der Schaltung hängt die keine 4,8V verträgt, beispielsweise Krempel bis 3,3V und 3,5V Abs.Max."

      Das habe ich vorliegen, 2,1 .. 3,6V.
      Je geringer die Spannung desto weniger Strom braucht der AVR und desto geringer sind die "Wärmeverluste" und ich muss nichts runterregeln .

      Momentan schlage ich mich mit einem anderem Problem rum, meinen Verbraucher, der der die 50mA schluckt, kann ich noch nicht in den Schlafmodus schicken.
      Ich hab versucht den über den PORTD.5 zu schalten, aber da gibt's einen mächtigen Spannungsabfall.
      Fazit: erst den Verbraucher beherrschen, dann weitermachen.

      Kurt

      .
    • Hallo Kurt!

      Kurt wrote:


      Auf der Platine will ich keinen Schaltregler aufbauen, dazu fehlt mir der Platz, ich kann nur senkrecht was montieren, und auch die Erfahrung zwecks Layout.

      Das sind die anfänglichen Berührungsängste die ich auch hatte. Zum größten Teil haben die sich bei mir aber aufgelöst.
      Was das Layout angeht gibt es in den Datenblättern klare Vorgaben in denen auch eingezeichnet ist worauf es ankommt.
      Also wie nah z.B. GND des Schaltreglers mit den GND's der Cin und Cout zusammen liegen muss.
      Ebenso sollte man sich die Hinweise zu den nötigen Power-Induktivitäten zu Herzen nehmen.
      Was Cin/Cout angeht nehme ich für Schaltregler bisher nur Keramik-Vielschicht. Da gibt es in SMD schöne Exemplare mit 4,7-10µF und einem ESR wovon Tantals nur träumen können.
      Platztechnisch ist so ein kompletter Schaltregler nicht die Rede wert:
      SOT23-5, zwei Kondensatoren und eine Power-Induktivität.

      Im Anhang mal ein Fotoausschnitt einer aktuellen Sensorplatine wo ich so einen Schaltregler (TPS62203) rot eingekastet habe.
      Das sind etwa 7x10mm. Dein anfangs erwähnter AS1375 wäre mit den zwei Kondensatoren auch nicht viel kleiner vom Platzbedarf.

      Kurt wrote:

      Das habe ich vorliegen, 2,1 .. 3,6V.Je geringer die Spannung desto weniger Strom braucht der AVR und desto geringer sind die "Wärmeverluste" und ich muss nichts runterregeln .

      Es kommt darauf an was du überhaupt für Ziele hast.
      Der Strombedarf eines AVR spielt dabei m.E. eine eher unwichtigere Rolle:
      Man kann zwar den Strombedarf eines AVR reduzieren durch die Höhe der Vcc, aber das ist sehr speziell und immer eher fraglich.
      Denn dann müsste man sich an einer Vcc orientieren die nur knapp oberhalb der möglichen Unterkante (Reset) liegt.
      Viel mehr sinnhaftige Möglichkeit was am Strombedarf eines AVR zu optimieren läuft primär über Clock-Speed.
      Mit einem 8-16MHz-Quarz zieht der AVR ein vielfaches mehr als bei einem 2MHz-Quarz oder auch (im Extremfall) einem 32kHz-Uhrenquarz.
      Und selbst das ist nur sehr relativ vom Ergebnis: Noch wichtiger als die eigentliche Stromaufnahme des AVR ist die Frage, wie häufig er überhaupt Strom braucht oder im Sleep verharren kann.
      Also wie effektiv und kurz man die Activ-Phasen halten kann.

      Ob ein AVR nun 1mA oder 3,5mA (activ) zieht ist relativ egal wenn er nur alle paar Minuten mal kurz aufwacht und innerhalb von wenigen ms seine Aufgaben erledigt und sich wieder schlafen legt.

      Es gibt da draussen im Web Leute die trimmen einen NANO mit 32kHz-Uhrenquarz und geschickter Sleeptaktung so weit, das eine CR2032-Zelle praktisch 2 Jahre reicht.
      Das wäre dann übersetzt auf Mignonzellen gut eine Dekade..:-)

      Kurt wrote:

      Momentan schlage ich mich mit einem anderem Problem rum, meinen Verbraucher, der der die 50mA schluckt, kann ich noch nicht in den Schlafmodus schicken.Ich hab versucht den über den PORTD.5 zu schalten, aber da gibt's einen mächtigen Spannungsabfall.
      Fazit: erst den Verbraucher beherrschen, dann weitermachen.

      Hmm, "einen Verbraucher über einen Port schalten, was aber zuviel Spannungsabfall gibt."
      Was soll uns das nun sagen? Versuchst du den Verbraucher über PortD.5 direkt mit Strom zu versorgen?

      Periferie abschalten geht über drei Varianten:

      Chips, Module uns sonstiges an digitalen Verbrauchern hat in aller Regel einen Enable-Pin oder ein Enable-Register.
      Diese Sachen kann man dann mittels Portpin am Enable, oder eben via Steuerbefehl (I²C oder SPI) schalten.

      Alles was weder dolche Register noch entsprechende Enable-Pins hat, muss man an und abschalten durch beeinflussung des Stromkreises. Sowas macht man generell mit FET's.

      Gerne z.B. mittels N-FET in der GND-Leitung des Verbrauchers.

      Grüße

      Jürgen
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    • Es geht momentan in Richtung "zwei Zellen".

      In der momentanen Anwendung wacht der AVR, angeregt durch WD-Reset, auf und liest zwei Eingänge und nach einer Anzahl Zyklen schaltet er den 50mA-Verbraucher für ca 2 sek ein.

      Diesen muss ich nicht schalten wenn er an zwei Zellen hängt, denn ich habe ihn dazu gebracht in den Sleep-Modus zu gehen und da braucht er "keinen" Strom.
      Hier gibt es aber ein Aber.
      Denn, bisher ging ich davon aus das ich ihn durch seinen Reseteingang aus allen Vorkommnissen (Hänger usw.) befreien kann.
      Das scheint aber ein Trugschluss zu sein.

      Es ist einmal vorgekommen dass das eben nicht der Fall ist.
      Ich habe die Versorgung ein wenig "holperig" angelegt, "hinzittern" des Versorgungssteckers.
      Darauf hin hat er 3mA aufgenommen und lies sich durch Reset nicht davon abbringen.
      Erst nach Spannungslos hat er sich wieder normal benommen.

      Diese Möglichkeit habe ich nicht wenn ich ihn direkt an die zwei Zellen hänge.
      Es bleibt also ein Restrisiko übrig, aber das muss ich wohl in Kauf nehmen.

      Kurt

      .
    • Kurt wrote:

      Es bleibt also ein Restrisiko übrig, aber das muss ich wohl in Kauf nehmen.

      Das Risiko ist wohl eher gering.
      Ausgehend davon das im obigem Fall wohl eine parasitäre Zelle durch zu schnellen Spannungsanstieg geschaltet wurde, kann man das ja vermeiden (hab einen C als Anstiegsbegrenzung eingesetzt).
      Das es im Betrieb passiert ist wohl ziemlich unwahrscheinlich, zumindest ist es seither nicht mehr aufgetreten.

      Kurt