¿Cómo alimentar un módem GSM desde una batería Li-Po?

Mi experiencia (en cuatro módems celulares diferentes, tanto GSM como CMDA), es que están diseñados para funcionar directamente con la batería. Para la serie AirPrime SL808x (a modo de ejemplo, ya que no he trabajado con el SL6087), VCC_3V6 (que se usa para el amplificador de potencia), tiene una potencia nominal de 3,3 V mín. a 4,3 V máx., con un valor típico de 3,6 V. - esto se parece mucho a una batería Li-Po nominal de 3,7 V que puede alcanzar los 4,2 voltios con una carga completa.

La sección digital del módulo de la celda (niveles lógicos), por otro lado, funciona con un riel de 1.8v que se genera internamente. También se emite en el pin VREF_1V8 (1 ma máx).

Por lo tanto, realmente no necesita un regulador buck-boost de alta potencia. Si necesita más de 1 ma para alimentar su circuito de conversión de nivel lógico (suponiendo niveles lógicos de 3,3 v en otros lugares), deberá proporcionar un regulador LDO para generar 1,8 v desde el riel de 3,3 v.

En resumen, debe pasar de

Vin = 2.7 V to 4.23 V

a

Vout = 3.6 V  
Iout_peak = 2 A  
Iout_average = 500 mA.

Si usa un capacitor grande en la salida, capaz de proporcionar el pico de 2 A sin perder demasiado voltaje, podrá usar un regulador buck-boost que proporciona un promedio de 500 mA en la salida. Por ejemplo, el LTC3536 podría funcionar para usted (que puede proporcionar hasta 1 A con una entrada de 2,7 V) y está disponible.

Elija el capacitor de salida de esta manera:

$C=\dfrac{I·\Delta t}{\Delta V}=\dfrac{2·0.0012}{\Delta V}$,

dónde$\Delta V$es la caída de voltaje que te permites tener, en esa salida de 3.6 V. Cuanto menor sea la caída que permita, mayor será la capacitancia que necesitará. Por ejemplo, para tener una caída de solo 0,2 V, necesitará 12 mF (= 12000 uF). Además, el capacitor debe tener una ESR baja, para poder entregar 2 A a la carga.

Dado que el LTC3536 tiene un voltaje de salida ajustable, probablemente desee apuntar a un Vout ligeramente superior a 3,6 V, para compensar la caída en el capacitor, o incluso a un Vout claramente superior, y usar un LDO de 3,6 V (pero capaz de proporcione un pico de 2 A) entre la tapa grande y la carga, para ocultar completamente la caída en ese capacitor. Eso le permitirá usar capacitancias más bajas.

Hay muchos reguladores que son capaces de realizar una regulación buck-boost. No limite su búsqueda solo a reguladores de tipo buck-boost, también puede hacerlo con una topología SEPIC o flyback. Esto también es fácil de hacer con una topología inversora: conecte la batería de manera que proporcione -3 a -4,2 V, y puede generar casi cualquier voltaje positivo (incluidos 3,6 V) que desee.

Si está interesado en una pieza LT, parece que hay muchas opciones. Hice una búsqueda de regulador de conmutación para una entrada mínima de 3 V, una entrada máxima de 5 V, una salida de 3,6 V y una corriente máxima de 2,2 A que produjo 644 resultados, ¡y todas esas ofertas son de una sola compañía!

A pesar de estas ofertas, tiene algunos picos de corriente grandes y rápidos de 2 mA de corriente de reposo a 2,2 A de corriente activa. Es probable que tanto su batería como su regulador tengan dificultades para ajustarse tan rápido. Por lo tanto, recomendaría aumentar (siempre, para que solo tenga un regulador de impulso simple) a 5V, colocar un gran condensador grande (digamos 220 uF) en este riel y usar un LDO para generar 3.6V. El capacitor seguirá cayendo bajo la carga repentina, pero el LDO estabilizará la salida y el conmutador se activará antes de que el capacitor caiga demasiado. Es solo una caída de 1,4 V, por lo que su eficiencia sigue siendo bastante buena y la disipación de energía no es tan mala.

Dado que este es su primer intento, probablemente sea una buena idea hacer este un poco sobredimensionado y luego puede iterar el diseño para obtener los convertidores reductores-elevadores de alta frecuencia más pequeños y eficientes que pueden manejar este comportamiento de carga.

Para un proyecto similar (solo alimentado por batería, gsm, tiempo de autonomía ~ 10 días) estoy pensando en suministrar el gsm (entrada de 3,2 a 4,8 V, picos de 2 A) directamente desde las baterías (3AA espalda con espalda = 4,5 voltios y ~ 3Ah) con solo un gran capacitor. De esta manera, no tendré ningún consumo de ningún LDO, la batería puede suministrar tanta corriente como tiene y el condensador grande (tal vez supercasitor) ayudará. Se prestará gran atención a los modos de suspensión.

Solución 100% prácticamente funcional:-

En realidad, los módulos GSM son muy compatibles con baterías de iones de litio/polímero de litio de una sola celda, ya que el voltaje de funcionamiento es de 3,6 V a 4,2 V, pero no de 5/3,3. Puede conectar directamente la batería al MÓDULO GSM. Pero aquí lo importante es que tiene que cargar/descargar la batería. Simplemente puede usar el controlador de administración de carga de polímero de litio/iones de litio lineal independiente MCP73833/4 (consulte la hoja de datos http: // www.microchip.com/TechDoc.aspx?type=datasheet&product=mcp73833 ). Funcionará muy fácilmente. Tenga en cuenta que la pista Vbat debe ser lo suficientemente amplia con PTH.