an die Akku-Profis

[Hubert Ball]

Hallo,

Welche Vor- und Nachteile entstehen bei den folgenden beiden
Stromversorgungskonzepten eine mobilen Gerätes, das sowohl 3.3 als auch 5V
Versorgungsspannung benötigt:

1.
6 x 2400mAh NiMH-Zellen in Reihe und somit 5,4 - 8,7 V, welche per
getrennten Stepdown-Reglern jeweils auf 3.3 und 5V herunter geregelt werden.


2.
6 x 2400mAh NiMH-Zellen von denen jeweils 3 als Pack in Reihe geschaltet
sind und dann 2 Packs Parallel-geschaltet werden. Die zur Verfügung
stehenden 2,7 - 4,3 V werden dann per LT3471 oder 2 x LT1300 Schaltregler
auf 3.3 und 5V gebracht.


Die für mich überschaubaren Unterschiede finde ich beim unterschiedlichen
Wirkungsgrad der verschiedenen Reglerkonzepte sowie deren eigenem
Stromverbrauch, der natürlich so gering wie möglich sein sollte, da das
Gerät nur ca. 20% Dutycycle aufweist.

Was für mich allerdings weniger Überschaubar ist sind die einzelnen Vor- und
Nachteile der beiden Akku-Zusammenschaltungen.

Was passiert z.B. jeweils wenn eine der Zellen defekt ist oder eine deutlich
geringere Kapatität aufweist?

Wie hoch ist jeweils meine Gesamtkapazität unter Berücksichtigung des
Umstands, dass eine Zelle aufgrund von Alterung oder Defekt eine deutlich
geringere Kapazität aufweist?

Da ein Akkuwechsel nur durch Öffnen des Geräts möglich sein wird und somit
dringlichst vermieden werden soll, möchte ich die auftretenden Probleme so
gering wie möglich halten.

Welche Dinge sind sonst noch zu beachten? - Jeder Tip wird dankbar
entgegengenommen.

Grüße
Hubert

 

[MaWin]

"Hubert Ball" <schick_kein_spam@micrasaft.com> schrieb im Newsbeitrag
news:dpsu4g$chc$01$1@news.t-online.com...

Welche Vor- und Nachteile entstehen bei den folgenden beiden
Stromversorgungskonzepten eine mobilen Gerätes, das sowohl 3.3 als auch 5V
Versorgungsspannung benötigt:

Parallelschaltung (also 2= ist bei NiMH Unfug,
die eine kaputte Zelle reisst die im anderen Pack mit.
1. ist die Loesung, der Step-Down-Schaltreger kann gar die
Versorgung abschalten.
Vorausgesetzt du brauchst wirklich den Energieinhalt von 6 Zellen.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Hubert Ball]

Hallo Manfred,

1. ist die Loesung, der Step-Down-Schaltreger kann gar die
Versorgung abschalten.

Das interessiert mich natürlich aus Stromspargründen enorm. Kannst Du mir
dazu weitere Info's liefern (Stichworte für google oder die
Halbleiter-Herstellerseiten würden mich schon glücklich machen - mehr
natürlch auch, wenns nicht zuviel Mühe macht)

Vorausgesetzt du brauchst wirklich den Energieinhalt von 6 Zellen.

Derzeit gehe ich davon aus, dass ich den Energieinhalt benötige. Leider such
ich mich seit Wochen nach dem richtigen Konzept wund :-(( .

Natürlich suche ich die eierlegende Wollmilchsau:

- 3.3V und 5V
- I-Out-max: 500mA@5V und 350mA@3.3V (30% der eingeschalteten Zeit)
- hoher Wirkungsgrad um ja keine Energie zu verschenken (auch bei geringem
I-Out: 20mA@5V und 5mA@3.3V - 70% der eingeschalteten Zeit)
- Schaltfrequenz > 1,2MHZ (Designvorgabe einer angeschl. Komponente)

Mittlerweile seh ich glaub ich den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr.

Vielleicht kennt ja einer von den Profi's hier einen verwendbaren Regler.

Selbstverständlich bin ich auch empfänglich für andere Konzepte.

Grüße
Hubert

 

[Dieter Wiedmann]

Hubert Ball schrieb:

- 3.3V und 5V
- I-Out-max: 500mA@5V und 350mA@3.3V (30% der eingeschalteten Zeit)
- hoher Wirkungsgrad um ja keine Energie zu verschenken (auch bei geringem
I-Out: 20mA@5V und 5mA@3.3V - 70% der eingeschalteten Zeit)
- Schaltfrequenz > 1,2MHZ (Designvorgabe einer angeschl. Komponente)

Soll das ein Einzelstück werden oder Serie? Wenn letzteres: wie ist die
Kostenvorgabe?


Gruß Dieter

 

[Christian Prasch]

Hallo Hubert,

....

Natürlich suche ich die eierlegende Wollmilchsau:

- 3.3V und 5V
- I-Out-max: 500mA@5V und 350mA@3.3V (30% der eingeschalteten Zeit)
- hoher Wirkungsgrad um ja keine Energie zu verschenken (auch bei geringem
I-Out: 20mA@5V und 5mA@3.3V - 70% der eingeschalteten Zeit)
- Schaltfrequenz > 1,2MHZ (Designvorgabe einer angeschl. Komponente)

Mittlerweile seh ich glaub ich den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr.

Vielleicht kennt ja einer von den Profi's hier einen verwendbaren Regler.

Schau dir mal den MAX1775 von Maxim an. Habe ich schon mehrfach
erfolgreich eingesetzt und erfüllt auf den ersten Blick deine Vorgaben.

Selbstverständlich bin ich auch empfänglich für andere Konzepte.

Gruß
Christian

 

[MaWin]

"Hubert Ball" <schick_kein_spam@micrasaft.com> schrieb im Newsbeitrag
news:dpu934$lqu$03$1@news.t-online.com...

Das interessiert mich natürlich aus Stromspargründen enorm.

Na kauf halt einen Chip mit on/off Eingang.

- I-Out-max: 500mA@5V und 350mA@3.3V (30% der eingeschalteten Zeit)
I-Out: 20mA@5V und 5mA@3.3V - 70% der eingeschalteten Zeit)

1.2 Watt Dauerlast, 3.6 Watt kurzzeitig ? Da werden Akkus schnell leer.

- Schaltfrequenz > 1,2MHZ (Designvorgabe einer angeschl. Komponente)
Mittlerweile seh ich glaub ich den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr.

So viele Schaltregler bis 9V Vin/500mA Iout wird es mit dieser

Schaltfrequenz nicht geben, LT1616 reicht nicht ganz und ist auch
nicht besonders effektiv.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Hubert Ball]

Hallo Dieter,

Soll das ein Einzelstück werden oder Serie? Wenn letzteres: wie ist die
Kostenvorgabe?

Kleinserie, und sollte bei 100 Stck. für 3.3 und 5V zusammen nicht über 8?
gehen.

Grüße
Hubert

 

[Dieter Wiedmann]

Hubert Ball schrieb:

Kleinserie, und sollte bei 100 Stck. für 3.3 und 5V zusammen nicht über 8?
gehen.

Dann nimm den schon empfohlenen MAX1775.


Gruß Dieter

 

[Hubert Ball]

Hallo Manfred,

1.2 Watt Dauerlast, 3.6 Watt kurzzeitig ? Da werden Akkus schnell leer.

Erschreck mich bitte nicht so ;-)

Sind 0,12 Watt Dauer (wenn überhaupt eingeschaltet) und 3,6 Watt
kurzzeitig - Oder hab ich einen gewaltigen Denkfehler ???

Aber trotzdem, Du hast schon recht, Die Akkus halten da nicht lange, drum
will ich eben so viel wie möglich Energie über die Reihenschaltung von 6
Zellen bunkern. Denn das ist das maximum, das ich an Platz aufbringen kann.

So viele Schaltregler bis 9V Vin/500mA Iout wird es mit dieser
Schaltfrequenz nicht geben, LT1616 reicht nicht ganz und ist auch
nicht besonders effektiv.

Der Tip von Christian ist glaub ich ganz gut. Hab das Teil glatt übersehen.

Danke für die Antworten.

Gruß
Herbert

 

[Hubert Ball]

Hallo Christian,

Schau dir mal den MAX1775 von Maxim an.

Wie gesagt, 'den Wald vor Bäumen nicht gesehen'. Habe wohl bei Durchsicht
des Datenblatts V-In mit V-Inc verwechselt. - Du glaubst gar nicht, wieviele
Datenblätter ich überflogen habe, um jeweils bei V-In max. = 5.5V wieder zu
schließen.

Habe ich schon mehrfach erfolgreich eingesetzt

Wenn Du jetzt auch noch sagst, Du hast ein Design für die besagten 3.3 und
5V rumliegen, das Du auch noch ohne Mühe findest, schlägt mein angesammelter
Frust, schlagartig in ein Glücksgefühl um.

Hast Du auch schon in diesem Zusammenhang Ladekonzepte umgesetzt?

Vielleicht fällt Dir ja auch noch ein Tip für die Ladung von 6 NiMH-Zellen
ein.

Selbst wenn nicht, vielen, vielen herzlichen Dank für Deinen Tip. - Ich bin
mir fast sicher, dass es das wird.

Grüße
Hubert

 

[Christian Prasch]

Hallo Hubert,

Wenn Du jetzt auch noch sagst, Du hast ein Design für die besagten 3.3 und
5V rumliegen, das Du auch noch ohne Mühe findest, schlägt mein angesammelter
Frust, schlagartig in ein Glücksgefühl um.

Meine bisherigen Anwendungen waren immer 3.3V Hauptspannung und 1.4V
Core für den Prozessor. Aber das dimensionieren ist nicht so schwer. Als
Mosfet in der 3V3 war ein SI4500 drin, Spulen von Würth Electronic aus
der TPC Serie und keramische MLCCs in der 47uF/10V Klasse von Murata oä.
(Die MLCCs sind um Längen besser als Tantal + 100nF Keramikkondensatoren
wenns um eine saubere Ausgangsspannung geht)

Hast Du auch schon in diesem Zusammenhang Ladekonzepte umgesetzt?

Irgendwann mal 6 NiMH Mignon in Serie mit einem bq2002 (weiss nicht mehr
so genau und Schaltplan liegt in der Arbeit). War aber nicht besonders
toll und von den bq-Bausteinen halte ich inzwischen auch nicht mehr so viel.

Gruß
Christian

 

[Martin]

Am Mon, 9 Jan 2006 20:15:16 +0100 schrieb Hubert Ball
<schick_kein_spam@micrasaft.com>:

Hallo Manfred,

1.2 Watt Dauerlast, 3.6 Watt kurzzeitig ? Da werden Akkus schnell leer.

Erschreck mich bitte nicht so ;-)

Sind 0,12 Watt Dauer (wenn überhaupt eingeschaltet) und 3,6 Watt
kurzzeitig - Oder hab ich einen gewaltigen Denkfehler ???

Aber trotzdem, Du hast schon recht, Die Akkus halten da nicht lange, drum
will ich eben so viel wie möglich Energie über die Reihenschaltung von 6
Zellen bunkern. Denn das ist das maximum, das ich an Platz aufbringen
kann.

Hast du schon über LiIon oder LiPoly Akkus nachgedacht. Da gabs neulich

sogar einen bei Pollin, die Modellbauer haben deutlich größere Auswahl.
Wegen Ladechips kannst du dafür (und für NiMH) u.a. bei TI und Maxim
nachsehen. Den MAX745 kann ich allerdings nicht empfehlen, den habe ich
nicht zum funktionieren gebracht. MAX713 für NiCd war kein Problem.

--
Martin

 

[Hubert Ball]

Hallo Martin,

Hast du schon über LiIon oder LiPoly Akkus nachgedacht. Da gabs neulich
sogar einen bei Pollin, die Modellbauer haben deutlich größere Auswahl.
Wegen Ladechips kannst du dafür (und für NiMH) u.a. bei TI und Maxim
nachsehen. Den MAX745 kann ich allerdings nicht empfehlen, den habe ich
nicht zum funktionieren gebracht. MAX713 für NiCd war kein Problem.

Habe ich zuerst natürlich. Und ich muß auch sagen, daß ich mit der
Akkustandzeit von Mobiltelefonen erst seit der Verwendung von LiIon
zufrieden bin.

Aber ich denke hier haben auch Hard- und Softwareentwicklungen stärker zu
beigetragen als die Akkus selbst.

Im Bezug auf die Energiedichte beobachte ich seit 10 Jahren bei NiMH einen
kontinuierlichen Anstieg. LiIon zeigt seit Erscheinen fast Stillstand.

Angstmache um Ladeprobleme hat mich dann entscheiden lassen, dass das nichts
für mich ist.

Grüße
Hubert

 

[Martin]

Am Fri, 20 Jan 2006 16:13:31 +0100 schrieb Hubert Ball
<schick_kein_spam@micrasaft.com>:

Hallo Martin,

Hast du schon über LiIon oder LiPoly Akkus nachgedacht. Da gabs neulich
sogar einen bei Pollin, die Modellbauer haben deutlich größere Auswahl.
Wegen Ladechips kannst du dafür (und für NiMH) u.a. bei TI und Maxim
nachsehen. Den MAX745 kann ich allerdings nicht empfehlen, den habe ich
nicht zum funktionieren gebracht. MAX713 für NiCd war kein Problem.

Habe ich zuerst natürlich. Und ich muß auch sagen, daß ich mit der
Akkustandzeit von Mobiltelefonen erst seit der Verwendung von LiIon
zufrieden bin.

Aber ich denke hier haben auch Hard- und Softwareentwicklungen stärker zu
beigetragen als die Akkus selbst.

Im Bezug auf die Energiedichte beobachte ich seit 10 Jahren bei NiMH
einen
kontinuierlichen Anstieg. LiIon zeigt seit Erscheinen fast Stillstand.

Angstmache um Ladeprobleme hat mich dann entscheiden lassen, dass das
nichts
für mich ist.

Ich finde die Ladung von Li Akkus allerdings einfacher als von Ni Akkus.

Ist genauso eingfach wie Pb nur die Ladeschlußspannung muß genauer
eingehalten werden. Aber 0,5% Referenz-ICs kosten auch kein Haus.
--
Martin

 

[Harald Wilhelms]

Martin schrieb:

Am Fri, 20 Jan 2006 16:13:31 +0100 schrieb Hubert Ball
schick_kein_spam@micrasaft.com>:

Hallo Martin,

Hast du schon über LiIon oder LiPoly Akkus nachgedacht.

Ich finde die Ladung von Li Akkus einfacher als von Ni Akkus.
Ist genauso eingfach wie Pb nur die Ladeschlußspannung muß genauer
eingehalten werden. Aber 0,5% Referenz-ICs kosten auch kein Haus.
--
Martin

Hallo Martin,
reicht da eigentlich auch ein LM317, wenn ich den Spannungsteiler
mit einem genauen Voltmeter am Ausgang entsprechend anpasse?
ne Bandgap-Referenz hat der schliesslich auch.
Gruss
Harald

 

[Martin]

Am 2 Feb 2006 05:54:30 -0800 schrieb Harald Wilhelms <newsgroup@ich.ms>:

Martin schrieb:

Am Fri, 20 Jan 2006 16:13:31 +0100 schrieb Hubert Ball
schick_kein_spam@micrasaft.com>:

Hallo Martin,

Hast du schon über LiIon oder LiPoly Akkus nachgedacht.

Ich finde die Ladung von Li Akkus einfacher als von Ni Akkus.
Ist genauso eingfach wie Pb nur die Ladeschlußspannung muß genauer
eingehalten werden. Aber 0,5% Referenz-ICs kosten auch kein Haus.
--
Martin

Hallo Martin,
reicht da eigentlich auch ein LM317, wenn ich den Spannungsteiler
mit einem genauen Voltmeter am Ausgang entsprechend anpasse?
ne Bandgap-Referenz hat der schliesslich auch.
Gruss

Den habe ich durchaus schon ein paarmal dafür verwendet. Ich habe die
Spannung allerdings jedesmal vor dem Ladevorgang kontrolliert/abgeglichen.
Wenn du das in ein Gerät baust, dann solltest du das Temperaturberhalten
des LM317 noch überprüfen (Datenblatt). TI und Maxim haben auch nette Lade
ICs, die haben dann die <1% genaue Referenz schon drin. Labornetzteil geht
auch sehr gut.

--
Martin