AtTiny/AtMega mit Akku versorgen (Akku + Ladegerät + Spannungsregler)

[Cysign]

Letztendlich möchte ich einen Sensor per Atmel-Chip auslesen und den Wert per Bluetooth übertragen, also nichts besonders aufwändiges. Soweit funktioniert das auch, momentan lass ich es mit nem Nano und nem HC-06 Bluetoothmodul laufen. Mit Energie versorge ich es per Powerbank.
Aber jetzt möchte ich das ganze System verkleinern und den Energiebedarf runterschrauben, quasi die Kür
Hab mich grade frisch mit SMD-Widerständen eingedeckt und SMD-Kerkos folgen in den nächsten Tagen. Ich will endlich von Lochrasterplatinen weg zu selbst geätzten Platinen und da kommt mir das Projekt wie gerufen, da es nicht so komplex ist (es sei denn, das mit dem Spannungsregler stellt sich als besonders kompliziert raus).

Und um das Ganze dann auch betreiben zu können, brauch ich halt ne Lösung, wie ich die Spannung auf 3,3V runter bekomme (der verwendete Sensor verträgt wohl nur 3,3V, der hat momentan nen eigenen Spannungsregler, den ich wegrationalisieren möchte indem ich alles mit einem 3,3V-Regler versorge und dazu hab ich jetzt nen Maxim-Chip im Auge), wie ich den LiIon- oder LiPo- oder LiFePo-Akku vor Tiefentladung schütze und wie ich ihn sicher wieder aufladen kann.
Grade das Akku-Thema ist für mich ziemlich interessant. Bisher hab ich halt alles über ne Powerbank oder Bleigel-Akkus gemacht, aus Respekt vor Fehlbedienung eines LiIon-Akkus, der sich dann in Wärme und magischen Rauch umwandelt.

@Holomino: Die Idee, die Referenzspannung nur bei Bedarf zu nutzen ist gut. Könnte mir vielleicht bei der Umsetzung einer anderen Idee etwas Strom sparen

//Edit: LiFePo hab ich nicht in der von mir angedachten, wirklich kleinen Bauform gefunden. Ich hab jetzt mal aus Asien 6 Stück 200mAh LiPos mit nem passenden Ladegerät bestellt. Ich denke, für meine ersten Versuche sollte das genügen
Ich werde beim Laden mal den Spannungsverlauf und den Strom mitloggen, damit ich mir ein Bild davon machen kann. Wenn es ne Konstantspannungsladung ist, brauch ich zum Aufladen des Akkus in meiner Schaltung im einfachsten Fall ja nur nen entsprechenden, zweiten Spannungswandler.

//Edit2: Des Weiteren habe ich grade den TP4056 gefunden. Ein kleiner IC, der wohl das Laden eines LiIon-Akkus inkl. Temperatur überwacht.

[Holomino]

Was mir an dem ganzen nicht so gut gefällt: Mit nur einer Li-Zelle wirst Du recht schnell die für den Regler erforderliche Eingangsspannung (3,7..3,8V) unterschreiten, ohne die Kapazität des Akkus voll auszuschöpfen. Lithium-Zellen altern mit der Zeit und werden vom Spannungsverlauf während der Entladung dann doch "weicher". Vielleicht wäre es besser, zwei Zellen halber Kapazität in Reihe zu schalten und einen Step-Down-Regler (z.B. hier) zu verwenden. Mit dem AD-Wandler des Controllers kannst Du ja die Zellspannungen dann einzeln überwachen.

Kurze Anmerkung noch dazu: Handies und Tablets haben auch nur eine Zelle, allerdings laufen die intern alle nicht auf 3,3V.

Und noch ein Nachtrag: Zumindest theoretisch müsste auch sowas mit nur einer Zelle funktionieren. Ich hab aber keine Ahnung, ob das in der Praxis die angegebenen Wirkungsgrade erzielt.

[Cysign]

Hmmm....bis wie tief sollte ich die LiPos denn entladen? Mit einem MAX1927/MAX1928 800mA step-down hätte ich ein Dropout von 340mV, käme also auf 3,3V + 0,34V= 3,64V runter.

[seite5]

Hi,
Pololu hat recht preiswerte StepUp/StepDown-Regler-Module im Angebot die bei Eingangsspannungenn von 2.7...7V am Ausgang
3.3V produzieren.
mfg
Achim

[Cysign]

Das klingt auch spannend. Aber sind die effizient? Ich mein....erst hoch, dann runterspannen birgt bestimmt einiges mehr an Verlusten. Oder spannen die nur passend in eine Richtung? Hast du zufällig die Modellbezeichnung parrat?

[seite5]

Wird nicht erst hoch und dann runter, sind DCDC-Wandler-Structuren (z.B. SEPIC) die beide "Richtungen" können.
mfg
Achim

[Holomino]

Hmmm....bis wie tief sollte ich die LiPos denn entladen? Mit einem MAX1927/MAX1928 800mA step-down hätte ich ein Dropout von 340mV, käme also auf 3,3V + 0,34V= 3,64V runter.

Das ist abhängig von der Last und dem Temperaturbereich.
Faustregel: Bei Leerlauf 3V Klemmenspannung heißt "so ziemlich leer".
Je höher die Last, desto größer die Wirkung des Innenwiderstandes, Also bei großen Strömen kannst Du auch kurzzeitig bis 2,8V entladen (da etwa ist so üblicherweise die Abschaltspannung von Modellbaureglern).

Was allerdings ganz unschön ist: Niedrige Temperaturen lassen die Spannung unter Last rasant fallen. Es kann also sein, dass Du im Winter bei -5° gar nicht mehr auf die geforderten 3,64 V kommst.

So'n StepUp/Down Wandler scheint also nicht die schlechteste Lösung zu sein, oder - wie gesagt- zwei Zellen in Reihe schalten und auf der sicheren Seite sein (was allerdings wieder das Problem des Balancing mit sich bringt).

[Cysign]

Ich hab mal ein bisschen bei Pololu rumgesehen und bin dann über den "Pololu 3.3V Step-Up/Step-Down Voltage Regulator S7V8F3" auf den TI TPS63001 gestoßen. Der scheint ziemlich genau der Buck-Boost meiner schlaflosen Nächte zu sein