ich sitze grad an meinem nächsten Projekt und bin mir nicht sicher wie ich die Spannungsversorgung gestalten sollte...
Es wird ein Audio- Spieler für meine Tochter. In der Regel soll er über ein Handynetzteil betrieben werden, 1- 2 Stunden soll mit einem Lipo überbrückt werden können- das Gerät wird etwas größer- so wie ein mittleres Kofferradio.
Die meisten Komponenten laufen mit 3,3V- das sind ein Teensy 3.2, ein FM- Modul, ein Teensy Audio- Modul, eine RTC und ein nrf24, sowie der Controller des TFT (7"), ein kleiner Audio- Verstärker und die Hintergrundbeleuchtung vom TFT laufen mit 5V. Im Maximum kánn bei 5V 1A gefordert sein, die 3,3V Komponenten kommen auf gut 300- 400mA, ein 1,2A Lipo sollte also für eine Stunde reichen.
Zum Laden des Lipo habe ich ein entsprechendes Lademodul geholt, um aus den 3,7V 3,3V zu machen nehme ich einen Spannungsregler und für die 5V einen DC-DC-Wandler.
Die eigentliche Frage ist nun- gehe ich mit der Spannungsversorgung generell an den Lipo- dass alles darüber gespeist wird- egal ob geladen wird oder nicht? Oder greife ich für Netzbetriebe alles von der Ladebuchse ab und schalte bei fehlendem Netzteil auf den lipo um?
Proffessionelle Lösungen haben einen Umschalter im Ladereglerchip. Quasi Bypass und Stromüberwachung.
Einfachere Lösungen nutzen den Akku permanent und laden den sobald externe Spannung ankommt.
Leider ist das mit einfachen Bauteilen schwer zu entkoppeln. Also so einfache Dinge wie ein FET oder Diode oder Widerstand. Du musst zum Entkoppeln tiefer in die Kiste greifen und ein Lastmanagement aufbauen, also alle Ströme permament messen und anhand dessen regeln und schauen was du koppelst.
Wobei du für Lithium Akku laden mehr als 3,7V brauchst. Mit 3,7V bekommst du allenfalls 20% in den Akku rein. Hier ist Laderegler nötig. Du musst bis ca 4,1V mit Konstantstrom regeln und dann eine Spannungsregelung aufbauen bis 4,2V. Für Kinderhände würde ich aber vermeiden hier an die Grenzen zu gehen. Du siehst, das selbst Samsung da tief in die Scheisse greifen kann. Am besten bei 4,1V dann auch schluss machen. Akku nur 80% geladen, den also einfach ein bischen größer dimensionieren. Den wenn er brennt, abends wenn sie im Bett noch etwas Musik hört und ihn am Ladegerät hängen lässt über Nacht, das willst du nicht wirklich.
Ich würde also alles auf 5V legen. Den Laderegler an Akku. Nun kommt es drauf an ob dein 3,3V Gerät auch 4,1V verträgt. Wenn nicht, dann MUSS ein StepUp/Down regler her für 3,3V. Und natürlich auch ein 5V StepUpRegler.
Jede andere Variante erfordert das du Lastmanagement betreibst und umschaltest. Heist also auch wieder ein FET im Strompfad und Messung.
Also fürs Lipo laden , hab ich so ein Modul gehlt- quasi einen Laderegler... ich muss heute Abend mal schauen wie er heißt... der Part sollte also laufen.
Ok, der liefert dir dann passende Ströme und Überwacht das alles.
Dann einfach vom Akku alles abnehmen und den Laderegler am Netzteil anklemmen. Hier wäre wichtig, welche Ladeströme er liefert, wenn dein Gerät schon 1A zieht.
Ladestrom muss größer als Verbrauch sein, damit man es im Betrieb laden kann. Sonst wäre ein Abschalten nötig um es sauber laden zu können. Es gibt zB Klinkenstecker mit Schalter die man dann dazu benutzt, die Elektronik vom Akku zu trennen, wenn der Klingenstecker eingesteckt wird und Ladestrom bringt.
Den Strom kann man gut über die Displayhelligkeit regeln- die max. Lautstärke wird auch nicht benötigt- ich hab zwar 2 kleine 2" Breitbänder vorgesehen- die sollen letztendlich aber nur bei mobilen Einsatz benutzt werden. Normalerweise soll das Gerät im Regal stehen und über Aktivboxen die ich mal gebaut habe betrieben werden. Der normale Stromverbruach wird im Mittel bei 0,5- 0,7A liegen.
Vielleicht baue ich noch eine Spannungsüberwachung ein, um bei Bedarf die Displayhelligkeit zu reduzieren.
Du musst auch darauf achten, dass du eine Unterspannungsüberwachung für den Lipo drin hast. Sinkt die Spannung des Lipos zu stark, geht er kaputt. Unterhalb von 3V wird es kritisch. Für die Akku-Lebensdauer wäre eine Abschaltspannung von 3,3V ganz gut.