Svenska ElektronikForumet

Vill bygga en enkel 9V batteri till 3V regulator till en pryl som
drar väldigt lite ström i standby men behöver ström i kanske 10mA-nivån
ibland. Kom upp med kretsen nedan baserad på de komponenter jag har hemma.
LM2904 innehåller 2st förstärkare som drar runt 200uA/styck i tomgång (behövs bara 1 förstärkare) och
spänningsreferensen TL431 vill ha typiskt 400uA katodström och 4uA in på
sin referensingång. totalt drar bygget ca: 900uA i tomgång.

Någon som har något förslag på något som drar betydligt mindre utan att kosta skjortan?
Har kikat på en op MCP6041 men den ska matas med max 5V, i och för sig inget stort problem mer än
att det drar lite extra ström till 5V-regleringen..

Beror på vad som ska optimeras för olika situationer och hur komplicerat man vill göra det, typ bygga med diskreta komponenter eller välja någon halvfärdig ic. Val av lösning påverkas även av vilka möjligheter man har att känna av när lasten vill dra ström och vilken precision på spänningsregleringen som krävs.

Om 10mA endast dras vid enstaka tillfällen, mindre än några procent av driftstiden och man vill göra det enkelt med måttlig precision, darlingtonkoppla två småtrissor med NPN/PNP-utgång som spänningsföljare och på basen en 4V zener till jord samt ett motstånd på 1MOhm till 9V.
Vill man vara extremare, för hög DC hfe så kan man använda ZDT6702 eller liknande. Tomgångsströmmen är strömmen genom basmotståndet, vilken kan om man verkligen vill väljas till under 1nA. Välj transistorer med låg krypström och bygg så inte basen nås av skräp, dvs inga tornbyggen utan helst ytmonterat ovanpå hala jordplan.
Nackdelen är att det är ineffektiv omformning vid last. Mesta effekten eldas över transistorerna.

För att öka effektiviteten vid last och ändå kunna få låg tomgångsförbrukning är en buckregulator med lastsensor så att regulatorn kan disablas vid låg last en möjlighet till att få hög omvandlingseffektivitet vid last och olastat.
Kan byggas med diskreta komponenter men allt man behöver finns i en CD40106. oscillator, sensor och utgång för buckreglering.

Vill man välja något modernare och lättbyggt med få yttre komponenter finns t.ex. XL1509-3.3 som har en enable-pinne med passande logiska nivåer för en lastsensor.
Sensorn kan vara en NPN-trsissa i serie med lastens jord som strömsensor eller kan man låta en kondensator laddas till, säj 3,5 V och sedan stänga av buckregulatorn tills spänningen sjunkit till 3.3 Volt om man kan acceptera detta intervallet vid tomgång. Vid last får man fortfarande 3.3 Volt ut XL1509-3.3.
Vill man få exakt 3 Volt för man välja justerbara versionen av XL1509 eller så går det bra att välja en diskret version för att ge regulatorn exakt de egenskaper man kräver för optimalt batterinyttjande.

Det går bygga långt mer komplicerat, fler kringkretsar, för bättre totalt batteri-nyttjande men då måste man veta mer noggrant hur de olika belastningssituationerna ser ut och hur arbetscyklerna ser ut, krav på spänningsstabilitet mm.

Vill man absolut nyttja batteriet till sista elektronen, även när dess spänning droppar ner under 3V, kan man välja att kombinera buck och boost-reglering i samma krets. Även här finns IC att köpa eller bygger man med diskreta komponenter. IC-varianterna går ofta välja kringkomponenter för högst effektivitet vid förväntad strömförbrukning men lite mer sällsynt att de har enable-pinne. Det blir lite mindre integrerat men det går alternativt bygga en lastkännande krets som styr en CMOS-switch placerad mellan regulatorn och batteriet som alternativ lösning.

Man får se upp med switch-designen då vissa av dessa färdiga kretsar med inbyggda oscillatorer kan bete sej illa vid låga spänningar, typ om man långsamt rampar upp inspänningen.
Likaså om man köper färdig IC, för att kunna suga ut batteriet max, kolla hur mycket spänning som är minsta spänningsfall över regulator.
Kopplingsexempel som visas i datablad är ofta optimerat för max ström vilket kan vara flera ampere även för fysiskt små IC-kapslar.
Yttre komponentvärdena kring dessa kretsar måste justeras så att man optimerar omvandlingseffektiviteten vid 10mA i ditt fall.

Är det ett engångsbygge för eget behov, köp färdig kretslösning med någon passande buckregulator på AliX och modifiera för eget bruk för att få låg strömförbrukning både vid last och vila.

För inspiration på flera regulatorlösningar, kolla på applikations-exempel för mindre MCU:er som typ vill ha 3.3V vid max 100mA och batteridrift. Där finns varianter där man switchar ner spänningregleringen i lågeffektläge tills en interrupt-signal kommer, Har ingen specifik krets och kretslösning i minnet, du få leta.

Testade den här som reglerar extremt bra och ända upp till 100mA som blir lite för hög effektförlust i trissan, med BC517 kommer det eventuellt fungera vid 100mA.
Referensen ska vara något annat då en sådan kostar 93 kr.
Den här regulatorn drar runt 60uA i tomgång och det är hyggligt bra.
LM285/LM385 fungerar ner mot 10uA och kostar runt 10kr.

4kTRB skrev: ↑22 oktober 2024, 22:01:46 Någon som har något förslag på något som drar betydligt mindre utan att kosta skjortan?

Jaså hade du så gott om batteri som i ditt senaste schema.
Det kunde du sagt i förväg.
Blev inte heller optimerat för duty/standby,

>60uA i tomgång och det är hyggligt bra.
Det är definitiv delade meningar om det är bra, jag trodde du satsade på förlustströmmar i nA-området med tanke på att uppgivna lasten skulle vara 10mA och du förlorar mer än 67% av batteriet i förluster vid last, vilket inte är särskilt imponerande om man ska prata batteri-ekonomi.

Prylen drivs i dagsläget utav 2 stycken AA 1.5V batterier men då de tar slut och jag inte har några nya hemma blir
prylen obrukbar tills jag fått tag i nya. 9V batteri är stor chans att det finns hemma och därför vore det bra med en
regulator att ta till. Den får gärna vara energisnål. Den där XL1509-3.3 drar mer i standby plus att den kräver en del kringkomponenter.
60uA är bättre än 900uA som i första schemat. 60uA för ett 9V batteri och det kommer hålla sig ett tag.

Det är ju en sak att räkna på att det blir låga strömmar, µA eller kanske till och med mindre, nA.
Men hur mäter man så låga strömmar, mitt bänkinstrument har 200µA som fullt utslag på lägsta
området och noggrannheten är kanske tveksam när man kommer ner under 10µA. Finns det något
enkelt sätt att förbättra? Noggrannheten är för mig inte så viktig, men om man kan mäta om det
går 10, 20 eller kanske tom 100 nA så skulle det vara tillräckligt.

4kTRB skrev: ↑23 oktober 2024, 11:07:47Prylen drivs i dagsläget utav 2 stycken AA 1.5V batterier men då de tar slut och jag inte har några nya hemma blir
prylen obrukbar tills jag fått tag i nya. 9V batteri är stor chans att det finns hemma

Om vi hade bott grannar så hade vi kunnat byta batterier med varandra. Jag har aldrig 9V-batterier hemma, men alltid 1,5V-batterier hemma


Sidospår: anslut extern hållare för större batterier så räcker de längre, kanske?

Jag tröttnade på 12V-pytte-batteriet till en Waveman-fjärrkontroll (radiostyrda 230V-brytare/dimmers) och anslöt en hållare för 8st 1,5A R6/AA-batterier, som jag tejpade fast på fjärrkontrollen. Den uppsättningen jag stoppade i räckte i alla år som den fjärrkontrollen användes

4kTRB skrev: ↑23 oktober 2024, 11:07:47 Prylen drivs i dagsläget utav 2 stycken AA 1.5V batterier men då de tar slut och jag inte har några nya hemma blir
prylen obrukbar tills jag fått tag i nya. 9V batteri är stor chans att det finns hemma och därför vore det bra med en
regulator att ta till. Den får gärna vara energisnål. Den där XL1509-3.3 drar mer i standby plus att den kräver en del kringkomponenter.
60uA är bättre än 900uA som i första schemat. 60uA för ett 9V batteri och det kommer hålla sig ett tag.

1. Du har de stora förlusterna på grund av förlust över analoga spänningsregleringen, 67% blir värmeförlust vid omvandling 9->3V.
2. Standby-förlusten kan om du gör som jag beskrev få ner under 1uA. Det är 60 gånger bättre än 60uA.

Vilken del du tjänar mest på att optimera, standby eller aktiv tid beror som jag skrev på duty-ratiot.
Om det handlar om batteriflexibilitet så skrev jag också att man kan kombinera buck och boost. Då kan du även ta ett enda 1.5 V batteri och driva din 3V-krets om det är vad du har hemma i batteriväg eller suga ut 9V batteri ordentligt för maximal batteribudget.

kringkomponenter var i ditt schema åtminstone 6 trissor. Det är måttligt komponent-snålt i detta sammanhang för ineffektiv analog reglering.

Castor skrev: ↑23 oktober 2024, 11:18:50 Det är ju en sak att räkna på att det blir låga strömmar, µA eller kanske till och med mindre, nA.
Men hur mäter man så låga strömmar, mitt bänkinstrument har 200µA som fullt utslag på lägsta
området och noggrannheten är kanske tveksam när man kommer ner under 10µA. Finns det något
enkelt sätt att förbättra? Noggrannheten är för mig inte så viktig, men om man kan mäta om det
går 10, 20 eller kanske tom 100 nA så skulle det vara tillräckligt.

Du kan ta ditt bänkinstrument och mäta upp dess ingångsresistans vid spänningsmätning. Komplettera med strömsensor-motstånd till ett anpassat mätområde och upplösning för den minsta ström du vill mäta.
Det finns diverse förslag på nätet med skiftbara motstånd för olika mätområden och för acceptabel förlust över mätbryggan.

En multimeter, säj med 10MOhm ingångsresistans och numeriska upplösningen ger ett enkelt sätt att mäta små strömmar men ska du komma ned till riktigt små strömmar, fåtal nA eller pA så kan man bygga aktiva kretsar, transimpedans-förstärkare som komplement till mätinstrumentet.
Vill man inte bygga själv är det inte så extremt dyrt att köpa färdiga strömförstärkare : https://www.aliexpress.com/item/1005003226074570.html

Notera att vid dessa strömmar kan lätt nätaggregatet i bänkmultimetern eller annat i närheten inducerar långt större strömmar i dit mätkablage, större strömmar än de du vill mäta. Skärmade kablar och korta kablar ger säkrare mätningar.

MiaM skrev: ↑23 oktober 2024, 11:37:33

4kTRB skrev: ↑23 oktober 2024, 11:07:47Prylen drivs i dagsläget utav 2 stycken AA 1.5V batterier men då de tar slut och jag inte har några nya hemma blir
prylen obrukbar tills jag fått tag i nya. 9V batteri är stor chans att det finns hemma

Om vi hade bott grannar så hade vi kunnat byta batterier med varandra. Jag har aldrig 9V-batterier hemma, men alltid 1,5V-batterier hemma


Sidospår: anslut extern hållare för större batterier så räcker de längre, kanske?

Jag tröttnade på 12V-pytte-batteriet till en Waveman-fjärrkontroll (radiostyrda 230V-brytare/dimmers) och anslöt en hållare för 8st 1,5A R6/AA-batterier, som jag tejpade fast på fjärrkontrollen. Den uppsättningen jag stoppade i räckte i alla år som den fjärrkontrollen användes

Nja 9V batterier har jag i till exempel 3 st multimetrar, så i nödläge är det bara att plocka en av dessa.
Förlust över drivtrissan är ingen stor grej då som sagt prylen endast drar högre ström enstaka tillfällen och då i storleksordningen 10-tals mA.
Är ju bara till för kortare tidsperiod om 1.5V AA-batterier inte finns tillgängliga exempelvis över helgen.

Jag hade nog köpt ett bigpack AA batterier istället!

Ska bygga den här varianten och använda LM385 då jag hittade sådana i sortimentet.
Även om det blir sämre än vad simuleringen visar så kommer prestandan att duga till applikationen.
Tror det går få ner på ett PCB lagom stort att fästa med en klick lim direkt på ett 9V 6LR61

metric skrev: ↑23 oktober 2024, 16:15:59 Jag hade nog köpt ett bigpack AA batterier istället!

Sån här att ha hemma?

25x35 mm fick jag ner det till.
Ska testa på labbdäcket innan produktionen drar igång.
Med trimpot kan jag ställa mellan 3V och 7V.

Alternativet kanske vore en solpanel på 3V men hur bra de fungerar inomhus en kväll under lysrörslampa vet jag inte.
Med 3stycken kan jag ha fler "batteriersättningsalternativ" med regulatorn. 3V, 4.5V och 6V.
Elektrokit säljer för drygt 60kr/st