¿Baja potencia, bajo voltaje, oscilador lento (0.1Hz)?

Hoy tuve la oportunidad de analizar un circuito muy interesante utilizando un transistor uniunión programable como temporizador.

La fuente de alimentación varía y el circuito debe funcionar con menos de 10 uA de corriente (sin contar la carga de la tapa). Activa un SCR cada 10-30 segundos siempre que la fuente de alimentación esté por encima de 1,8 VCC y debe funcionar en un rango de 1,8 y 7,0 VCC.

El tiempo no es crítico: alrededor de intervalos de 10 a 30 segundos para activar el SCR está bien (un pulso positivo corto). Cuanto más bajo sea el voltaje, más largo será el intervalo de tiempo.

El truco es el bajo requisito de corriente (10 uA o menos), el requisito de bajo voltaje (1,8 V) y, como siempre, el bajo costo (es decir, no sería ideal reemplazar un PUT de 10 centavos por un microcontrolador de 30 centavos).

¿Qué otras opciones debo considerar para un diseño de temporizador barato, de baja corriente, bajo voltaje y baja precisión?

Ese requisito de baja corriente es un verdadero problema; de lo contrario, mencionaría el buen temporizador 555 a 170 µA a 5 V.
Los temporizadores 555 son toscos y casi obsoletos. Pueden ser baratos, pero hay formas más eficientes de cumplir todas sus funciones.

Respuestas (4)

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Cálculo de corriente dinámica a partir de la hoja de datos. El RC probablemente extraerá alrededor de 0,3 μA además de la corriente estática de Schmitt.

Oooh, me gusta esto, tendré que hacer un prototipo y ver cómo funciona. Con un poco de trabajo quizás pueda deshacerme del SCR, y el precio de esta parte en cantidad son las rodillas de la abeja. Para aquellos que buscan esto en el futuro, es el NC7SZ14 .
Nota: La fuga de entrada del NC7SZ14 es de +- 1 uA sobre su rango de temperatura. 1 μ A a 3 M Ω es 3V Probablemente esté mejor con una tapa mucho más grande y una resistencia más pequeña.
Sí, necesita probar sobre la temperatura. 300kΩ / 330nF funcionarían con un consumo de corriente correspondientemente mayor. También tenga en cuenta que el NC7SZ14 está limitado a 5,5 V. El rango de voltaje de 1.8V - 7V es una especificación difícil de cumplir con puertas CMOS como esta.

Una vez hice un temporizador de activación de micropotencia que tomó menos de 1 µA. Ya no pude encontrar el circuito original, pero esto es bastante parecido a la topología tal como la recuerdo. Tiene sentido de todos modos, ya sea exactamente como lo que usé antes o no.

Esta versión consumirá unos pocos µA, pero las resistencias son lo suficientemente altas como para que no tenga que preocuparse por las fugas en la placa y la limpieza adicional.

Durante el estado de apagado del temporizador, que es la mayor parte del tiempo, todos los transistores están apagados. C2 se carga lentamente de la corriente a través de R2. Eventualmente, esto eleva la base de Q2 lo suficientemente alto como para encenderlo, lo que enciende Q1, lo que hace que el colector de Q1 suba. Este borde alto hace dos cosas. Primero, enciende el SCR. En segundo lugar, enciende temporalmente Q3. Q3 luego descarga C2, lo que lo apaga y Q1 y el ciclo comienza de nuevo.

Los transistores están mal especificados en estas corrientes bajas, por lo que debe experimentar. La frecuencia de salida de este circuito tiene una fuerte dependencia del voltaje de suministro, pero usted dijo que estaba bien. No he probado este circuito exacto.

Tenga cuidado con la selección de piezas para el condensador de 47 μF. Algunos electrolíticos baratos pueden filtrar algunos μA, lo que evitaría que este circuito oscile.
@Markrages: Correcto, por eso no especifiqué un electrolítico.
Solo señalando una trampa obvia para el interrogador, que aparentemente tiene restricciones de costos en este diseño. (Ese límite será la parte más cara del circuito).
@Markrages: Sí. No tiene que ser exacto y R2 podría ser un poco más alto si se necesita una constante de tiempo más larga. Estaba pensando en dos tapas de cerámica de 22uF en paralelo. Ni siquiera verá tanto como 1 voltio y puede variar con la temperatura, por lo que la cerámica más barata estará bien. Aún así, sí, eso es un problema.

Consideraría usar un detector de voltaje de micropotencia / chip de reinicio de MCU (1-2uA) alimentado desde una red RC como un oscilador de relajación.

+1: una vez usé un 12C508 para algo como esto; La sensación inicial fue usar un contador binario HC4020/4040/4060 para dividir otro reloj, pero la corriente de reposo de ese chip es demasiado alta.
Este es mi enfoque inicial, pero quería asegurarme de que no me estaba perdiendo algo más obvio.

Aquí hay una sola puerta Schmitt, esta de TI - 74LVC1G125 , con un Icc máximo de 10 uA reclamado en 1.65V - 5.5V, que está por debajo de su especificación máxima de Vcc de 7V. PERO el otro mencionado tiene la misma limitación, por lo que ambos son inaceptables o aceptables sobre esta base.

El costo es de 6 centavos en una cantidad de 3000 de Digikey. Ligeramente menos a volúmenes más altos.

La hoja de datos NC7SZ14 está aquí . La corriente de fuga silenciosa parece similar a la parte anterior.

Si bien las entradas Schmitt teóricamente permiten cualquier voltaje de entrada sin problemas, valdría la pena verificar si Icc aumenta a medida que Vi se acerca al área de 1/2 Vcc.

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