¿Cuáles son las desventajas de usar un diodo para reducir Vcc en una cantidad fija?

Muchos circuitos hoy en día aceptan solo 3,3 V como voltaje de entrada, un máximo de 3,6 V, pero pueden funcionar a menudo hasta 2,7 V.

Dado que las baterías de litio (LiPo y LiIon) proporcionan 4,2-3,3 V cuando se cargan y descargan (no completamente, pero sí sustancialmente), se podría usar un diodo para reducir el suministro en una cantidad relativamente constante de 0,55-0,7 V (dependiendo de la clasificación actual del diodo). y corriente circulante) para obtener (para 0,6 V) 3,6-2,7 V.

Se debe conectar un capacitor después del diodo para reducir el ruido y los picos de corriente.

Siempre que el dispositivo final acepte 3,6-2,7 V, ¿cuáles son las desventajas de esta solución?

Las ventajas son un costo menor, conexiones más simples, sin corriente de reposo de un regulador (lineal).

En mi caso concreto estoy pensando en un ESP8266 alimentado por una batería Li-Ion 18650: en sueño profundo la corriente de reposo del regulador (2-3 uA) es significativa comparada con la del propio chip (20-30 uA). Una configuración más compacta también es una buena ventaja.

El más obvio: el despilfarro de energía.
Un regulador lineal tendría lo mismo, después de todo, se necesita algún tipo de caída de voltaje.
Porque no reduce VCC en una cantidad fija: la caída depende de la corriente de carga y la temperatura. A veces puede ser lo suficientemente bueno, pero ¿vale la pena el análisis y el riesgo de problemas?
@FarO Lo haría. Es una desventaja general, no en comparación con el regulador lineal.

Respuestas (2)

La principal desventaja es la incertidumbre sobre el voltaje de salida.

Primero, el voltaje directo del diodo puede variar con la temperatura. Por ejemplo, es probable que la gominola 1N4004 cambie su voltaje directo en 100 mV a medida que se calienta de 25 C a 100 C.

En segundo lugar, si el circuito de carga tiene un modo de suspensión de muy baja potencia (como muchos circuitos alimentados por batería), la caída del diodo podría estar muy por debajo de la caída nominal de 0,55 a 0,7 V que normalmente asumimos.

Aquí está la curva IV sobre temperatura para otra parte común, 1N4148:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si esto se usara para bajar el voltaje en un dispositivo con un modo de funcionamiento de 50 mA y un modo de suspensión de 0,1 mA, con un rango de temperatura de funcionamiento de 0 a 85 C, la caída en este diodo podría variar de aproximadamente 0,375 a 0,9 V, que es un rango más amplio. rango que el rango Vdd permitido para muchos chips.

Muchos circuitos no se verían afectados negativamente por esta incertidumbre de la tensión de alimentación. Pero muchos otros lo harían. Y en cualquier caso, es mucho más simple diseñar con la precisión garantizada del 1 % disponible de los reguladores lineales que preocuparse por 100 mV o más de incertidumbre dada por la solución de diodo (pero también tenga cuidado con los reguladores lineales que no manejan bien la micropotencia). cargas).

Pensé que 0,55 V es la banda prohibida (o similar) y, por lo tanto, también el valor de una corriente infinitamente pequeña. Claramente me equivoqué.
@FarO, no, piensa en la ecuación del diodo de Shockley. V va a 0 cuando I va a 0.

Para un chip WiFi, "función" y "rendimiento" en un rango de voltajes de suministro significan 2 cosas diferentes. Siempre hay compensaciones de rendimiento.

Además de ser un requisito la baja caída, también lo es la estabilidad, durante el modo Tx consumiendo 170 mA o un bajo consumo inactivo de 0,9 mA durante un sueño ligero. Estas compensaciones vienen con la experiencia y la comprensión profunda de las condiciones de las especificaciones de prueba.

Cuando el rango de suministro de entrada puede ser del 33 % de los 3,3 V min Vbat al 10 % de SoC, esto significa una amplia gama de compensaciones. Aunque el IC también tiene un rango del 33% desde el Vdd mínimo, no coincide con la batería, por lo que agregar una compensación de una caída de diodo solo aumenta el rango dinámico.

Por lo tanto, la única solución que consideraría es una caída máxima de 0,15 V a 170 mA 3,6 V LDO, algo así como $0,15 200 mA LDO

Parece que necesita una caída de 0,3 V a 3,3 V uC y 3,6 V a un chip WiFi.

Consideraría esta solución Buck-Boost.ingrese la descripción de la imagen aquí

200 mA pueden no ser suficientes y seguramente 25 uA en reposo es demasiado, pero entiendo la idea. Los MCP17xx son la opción que tenía como alternativa, en concreto una versión de 3.0 V.
¿Cuál es tu especificación?
Es posible que esté mejor con un regulador de impulso de dinero
250 mA, salida de 3,0-3,3 V, entrada de 3,3-4,2 V, corriente de reposo no comparable al consumo del dispositivo en reposo (30 uA). El uC y el chip WiFi son la misma unidad, los sensores externos también funcionan hasta 3,0 V. MCP170x parece funcionar bien.
Lineal tiene la ventaja de no requerir componentes externos además de un capacitor, y con Vo=3 V Vin=3.3-4.1 V la eficiencia es casi la misma que la de los reguladores de conmutación.
Pero como dije, la estabilidad del voltaje afecta el rendimiento en el chip WiFi para las especificaciones Rx y Tx, que no siempre se muestran más que 1 voltaje. Por lo tanto, un regulador buck boost con buenos filtros funcionará mejor si se diseña correctamente y se opera con el voltaje mínimo. Cuando el costo adicional de la lista de materiales es de $ 2, a quién le importa cuántas piezas se usan, a menos que planee hacer un millón de ellas.
"esta solución Buck-Boost". Suena como una buena idea, pero solo veo una descripción general del rendimiento. No es un esquema. ¿Me estoy perdiendo de algo?
vaya a www.ti.com todo está allí, incluidos los diagramas térmicos y el diseño. Te doy una pista para que te ayudes. No más alimentación con cuchara.
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