Regulator zwiększenia lub obniżenia żywotności baterii?

9

Chcę stworzyć bezprzewodowy węzeł czujnika, który będzie działał przy około 2,5 V. Staram się zdecydować, czy będę zasilać 3 baterie alkaliczne szeregowo z konwerterem buck, czy równolegle z konwerterem boost. Wydaje mi się, że jeśli oba konwertery mają taką samą wydajność, powiedzmy 88%, będą działać tak samo długo, jak siebie nawzajem?

Prąd wymagany dla tego projektu powinien wynosić <200mA

Matt Williamson
źródło
Dlaczego nie uzyskać buck / boost, który działa od 3 V do 1,8 V i po prostu użyć dwóch szeregowo? Pozwala na pewne przejście, dzięki czemu uzyskujesz lepszą wydajność niż 88%. Lub jaki jest zakres wejściowy w czujniku? Czy potrzebowałbyś nawet regulatora, gdyby pobierał 3V do 1,8V?
Passerby
Chciałbym pominąć regulator, ale używam ADC na MSP430, który moim zdaniem wymaga minimum 2.2v. Czy możesz trochę rozwinąć serię / grosza? Czy mówisz coś takiego, że zwiększenie napięcia, a następnie obniżenie napięcia będzie miało wyższą wydajność?
Matt Williamson
Ah nie. Miałem na myśli buck / boost, ic, który w razie potrzeby reguluje zarówno wzrost, jak i spadek. I dwa w szeregu, miałem na myśli dwa akumulatory w szeregu dla pełnego zakresu 3,0 V - 1,8 V. Który MSP430?
Passerby
Ponadto nie jestem zamknięty w MSP430. Jest po prostu atrakcyjny ze względu na małą liczbę komponentów i małą moc. Jestem bardzo otwarty na linię STM32.
Matt Williamson
Nie zdecydowałem się na konkretny model, ale patrzyłem na dowolny z czujnikiem temperatury.
Matt Williamson

Odpowiedzi:

5

Zarabiam na to. Prawdopodobnie czujnik będzie spał przez większość czasu, budząc się tylko w celu dokonania odczytu lub okresowego wysyłania danych. W takim przypadku lepszym rozwiązaniem może być regulator liniowy.

Na przykład TPS78225 daje 2,5 V przy 150 mA. Należy pamiętać, że skoki bieżącego zapotrzebowania mogą zostać zaspokojone przez ograniczenia i dławiki. To urządzenie ma prąd spoczynkowy 0,5uA, więc jeśli urządzenie spędza większość swojego życia we śnie, powinno być możliwe sprowadzenie się do jednocyfrowego zakresu uA.

Zamiast używać 3 ogniw, rozważ zastosowanie 4 (2x2) lub innej chemii (lit da 3,6 V na ogniwo). Oczywiście musisz zminimalizować spadek napięcia dla LDO.

Ta metoda prawdopodobnie będzie znacznie bardziej wydajna niż jakikolwiek system przełączający, jeśli twój prąd jałowy będzie bardzo niski. Możesz nawet zrobić rozwiązanie hybrydowe, w którym używasz LDO dla mikrokontrolera i regulatora przełączającego, który jest zasilany tylko w razie potrzeby.

użytkownik
źródło
To bardzo ciekawy pomysł! Ma to dla mnie sens.
Matt Williamson
8

Ogólnie rzecz biorąc, a wszystkie inne rzeczy są mniej więcej równe, straty I 2 R będą głównym kosztem wydajności w przekształtniku mocy. Dlatego celem byłoby utrzymanie prądów na jak najniższym poziomie.

Oznaczałoby to, że ogólna wydajność systemu będzie lepsza w przypadku konwertera buck niż konwertera boost. Średnie prądy w akumulatorach, cewce i elemencie przełączającym będą niższe.

Dave Tweed
źródło
5

Dzięki wzmacniaczowi możesz nadal być w stanie zmusić go do pracy blisko 0,5 wolta. Gdyby wszystkie 3 w szeregu spadły do ​​około 0 9 woltów, prawdopodobnie byłbyś popiersiem. Jest to więc mój wzmacniacz, ale ostrożnie wybieraj swój żeton. Ponadto należy wziąć pod uwagę, że wszystkie trzy baterie muszą być równego ładunku, w przeciwnym razie wystąpią inne straty. Nie tak w serialu.

Dodatkowe informacje na temat ESR akumulatora, które należy wziąć pod uwagę - efektywna rezystancja szeregowa „typowej” baterii alkalicznej wynosi około 0,3 oma (patrz plik PDF Energizer ). W przypadku konfiguracji szeregowej ESR wyniesie około 0,9 oma, a dla 3 jednakowo „naładowanych” równoległych akumulatorów ESR wynosi 0,1 oma.

Andy aka
źródło
Gdyby 3 w szeregu były na .9v, czy to nie znaczy, że złotówka otrzyma 2,7? Czy to się nie powiedzie, ponieważ wiele żetonów potrzebuje odpowiedniego marginesu na vin nad voutem lub z innego powodu?
Matt Williamson
1
tak, potrzebujesz trochę marginesu i może około 0,8333 to teoretyczny limit.
Andy alias
Czy możesz polecić potencjalny układ?
Matt Williamson
Jaki jest twój zakres prądu obciążenia? Dzięki temu możemy wydać zalecenie zarówno dla opcji buck, jak i boost. Niektóre konwertery buck mają możliwość obejścia lub 100% cyklu pracy, więc mogą pracować aż do prawie teoretycznego limitu, ale Andy ma rację, że można lepiej wykorzystać energię w ogniwach za pomocą konwertera boost.
John D
Zredagowałem pytanie. Potrzebuję około 200 mA, w zaokrągleniu w górę.
Matt Williamson
3

Prawidłowo, ale wydajność zmienia się w zależności od obciążenia, więc musiałyby mieć ten sam profil wydajności w całym zakresie roboczym. Ponadto niektóre kontrolery / konwertery mają tryby wydajności przy małym obciążeniu, które mogą mieć duży wpływ na żywotność baterii, jeśli czujnik nie pobiera dużego prądu lub ma tryb uśpienia lub oszczędzania energii.

John D.
źródło
Dla odejścia
Matt Williamson