¿Alguna forma inteligente de proporcionar 3.3V con una buena salida de corriente de una batería de 9V?

Las baterías de 9V son excelentes para las alarmas de humo, pero bastante impactantes para cualquier otra cosa. La capacidad de un PP3 estándar (alcalino) es de aproximadamente 400 mAh y tiene una resistencia interna de alrededor de 5 ohmios (de hecho, algunas resistencias internas de bajo rendimiento se acercan a más de 20 ohmios). Entonces, básicamente, no hay mucha energía, poca capacidad actual y mucha energía desperdiciada internamente. Si usa un regulador lineal como está, está desperdiciando el 63% de esa energía como calor en el regulador. Terminaría con un tiempo de ejecución de solo unas 2 horas antes de que se agote la batería. El regulador disipará más de 1 vatio, que es bastante sin un disipador de calor.

El uso de un regulador de conmutación ayudaría: reduce el consumo de corriente de la batería, lo que reduce las pérdidas en la resistencia interna, al mismo tiempo que reduce enormemente las pérdidas en el regulador, por lo que recupera parte de esa energía desperdiciada durante un tiempo de funcionamiento más largo. Pero aún no es mucho: a 200 mA, extraiga la salida y, suponiendo que tenga un regulador de conmutación eficiente al 90%, en teoría, eso le daría alrededor de 5 horas de tiempo de funcionamiento (teniendo en cuenta la resistencia interna). Y eso no tiene en cuenta la curva de descarga: el voltaje caerá mucho antes de las 5 horas, y mientras lo hace, el regulador de conmutación comenzará a extraer más y más corriente de la batería para tratar de mantener el voltaje de salida, lo que significa más pérdidas internas en la batería.

En comparación, una batería alcalina AA estándar tiene una capacidad de alrededor de 2500 mAh o más y una resistencia interna de <0,5 ohmios. El problema es el voltaje - 1.5V. Sin embargo, existen muchos circuitos integrados y módulos conmutadores simples que pueden funcionar con una sola celda AA o AAA y aumentar a una salida de 3,3 V. Esta combinación le daría alrededor de 4,7 horas con una celda y un convertidor elevador. La razón principal del menor tiempo de ejecución es que habrá un consumo de corriente mucho mayor de la batería que en la salida, como ocurre con los convertidores elevadores, por lo que habrá más pérdidas en la resistencia interna. Pero aun así obtienes un tiempo de ejecución similar al de un PP3 en menos espacio y con baterías que tienden a ser mucho más baratas. O podría usar el mismo enfoque pero optar por una batería de celda D, por ejemplo, que tienen una resistencia más baja y una capacidad mucho más alta (más cerca de 15 Ah),

Si tuviera que usar más de una celda, es decir, usar 3 baterías AA en serie, su voltaje aumentará (la capacidad permanece igual) y también lo hará el tiempo de funcionamiento. Con 3 en serie y un convertidor reductor, tendría un tiempo de funcionamiento cercano a las 16 horas (a 200 mA). Incluso podría simplemente usar un regulador lineal de caída baja para reducirlo a 3.3V; dañaría la eficiencia, pero aún podría obtener un tiempo de funcionamiento de alrededor de 12 horas, mucho más que el PP3.

No importa cómo intente hacerlo, ese tipo de batería de 9V no puede suministrar suficiente corriente. Le sugiero que use un tipo de celda más grande, tal vez 1 x 18650 Li-Ion o 3 x AA NiMH en serie, entonces obtendrá un tiempo de ejecución útil y "probablemente" no necesitará regular el voltaje, aunque finalmente determinará su tiempo de ejecución real requerido la matriz de celdas de batería que se requiere para llegar allí.

Puede usar un módulo reductor simple como este, disponible en AliExpress por < $ 5 por 10 piezas (busque mini-360):

Por supuesto, podría intentar construir una fuente de alimentación usted mismo, pero a este precio, solo tendría sentido como ejercicio.