Tengo un módulo micro y RF que me gustaría alimentar con 3 celdas AA NiMH o una sola celda de iones de litio 18650. Todavía no he decidido cuál usaré. Mis requisitos actuales no son tantos (~2mA más o menos), pero estoy buscando lograr un tiempo de ejecución bastante largo (más de 30 días entre recargas).
Tanto el micro como el módulo de RF tienen un voltaje de entrada bastante amplio, sin embargo, el módulo de RF tiene una entrada máxima de 3,6 V. Entonces, el problema es que con las baterías completamente cargadas, cualquiera de estas configuraciones suministraría fácilmente más de 3.6V máx.: supongo que más como 3.8-4.2V.
Mi instinto me dice que la caída de, digamos, un diodo 1N4001 (~0.6V) debería funcionar, al menos inicialmente, pero a medida que las celdas se descargan, ya no necesitaré esa caída de 0.6V y luego será un desperdicio.
Mi otro pensamiento fue usar un convertidor reductor / elevador de alta eficiencia ( como este ) con Vout configurado en 3V más o menos. No necesito necesariamente una salida fija de 3 V, ya que tanto el módulo micro como el de RF funcionarán hasta 1,9 V.
¿Cuál es la forma más eficiente de reducir la salida para que cualquiera de estas configuraciones de batería proporcione 3,6 V o menos?
Buena solución:
2 x AA NimH AA de un fabricante acreditado (NO 3).
Mejor aún, use NimH AA de baja autodescarga.
2 mA x 24 horas x 30 días =~ 1500 mA horas. Una celda AA NimH moderna de buena calidad de 2500 mAh tiene una capacidad genuina cercana a los 2500 mAh (digamos 2400 mAh para estar seguros). De hecho, la capacidad será mayor con la tasa de descarga muy baja de 2 mA. Un Sanyo Eneloop AA tiene una capacidad de unos 2000 mAh.
Para suministrar >= 1500 mAh, la llamada de 2400 mAh necesitaría perder no más de (2400-1500)/2400 =~37% de capacidad. Cualquier celda de NimH de buena reputación tendrá menos de esa pérdida en un mes.
Una Eneloop o cualquier otra llamada NimH de baja autodescarga acreditada perderá mucho menos que eso en un mes.
Como puede tolerar una tensión de alimentación de 1,9 V, tiene sentido utilizar 2 x NimH. A 2 mA, un Nimh AA suministrará 1,2 V+ durante la mayor parte de su ciclo de descarga.
Con dos celdas y un voltaje máximo permitido de 3,6 V, puede tener hasta 1,8 V/celda, que nunca alcanzará. Max siempre es decir 1,5 V/celda en carga abs max, 1,35 V/celda justo fuera de carga cayendo rápidamente a menos de 1,3 V/celda.
La descarga no debe ser inferior, por ejemplo, a 1,05 - 1,1 V/celda a tasas de descarga muy bajas. (Menor a tasas más altas).
Aquí hay varias cosas...
Las celdas de NiMH que eligió podrían, en teoría, admitir un consumo de corriente de 2 mA durante más de 30 días según la clasificación de mAH. Sin embargo, hay que considerar la autodescarga. Este artículo de Wikipedia dice que una batería típica de NiMH perderá del 5 al 10 % de su carga el primer día y aproximadamente otro 1 % todos los días después de eso. Mi experiencia es que es cierto solo para baterías nuevas, y las baterías más viejas se descargan mucho más rápido. Mi taladro inalámbrico, por ejemplo, sería inútil 6 semanas después de una carga completa cuando era nuevo, pero ahora es inútil después de solo una semana, cuando no se usa en absoluto durante ese tiempo.
Las baterías recargables de litio, sin embargo, tienen una tasa de autodescarga mucho más baja. ¡Es por eso que compraré un taladro inalámbrico a base de litio muy pronto!
En cuanto a tu pregunta... El problema de usar un diodo es que la caída de voltaje no siempre es de 0.6v. A corrientes bajas podría ser mucho menos. La hoja de datos del diodo contendrá un gráfico que muestra la caída de voltaje frente a la corriente. Usted dice 2 mA, pero lo más probable es que sea menos de 0,5 mA la mayor parte del tiempo con pulsos superiores a 4 mA (solo una suposición). Entonces, cuando toma 0,5 mA, el voltaje del módulo puede ser demasiado alto.
El dispositivo ideal es un regulador lineal de caída baja (LDO) que está diseñado específicamente con esto en mente. Lo siento, pero no tengo tiempo para encontrar uno ahora. Pero hay LDO diseñados para funcionar con batería. Cuando la batería es nueva, se regula normalmente, pero a medida que Vin cae por debajo del Vout ideal, el regulador dejará de regular y Vout básicamente será igual a Vin. ¡No todos los LDO harán esto! Si no lo dice en la hoja de datos, debe asumir que no lo hará.
Otra idea sería crear su propio "convertidor reductor de conmutación cojo". El fin comercial del convertidor es un MOSFET simple que alimenta Vbat a una tapa de almacenamiento. La salida de la tapa alimenta su módulo. Si el voltaje del límite cae por debajo de, digamos, 2.5v, entonces el MOSFET se enciende. Cuando el voltaje de la tapa alcanza los 3,3 V, la tapa se apaga. Un simple comparador de voltaje con histéresis puede hacer esto. Busque un comparador de potencia súper baja, ya que no desea que esta cosa consuma más energía que su módulo. Haga que la tapa sea lo suficientemente grande para que la velocidad de encendido/apagado del MOSFET no sea demasiado rápida. Por debajo de 10 KHz, o tal vez incluso por debajo de 1 KHz. Un inductor en serie con el MOSFET podría no ser una mala idea para reducir la corriente máxima de la batería. Sin embargo, preferiría usar un LDO que esto, ya que sería mucho más fácil hacerlo bien la primera vez.
Use un regulador de caída baja que esté muy por debajo del punto en el que las baterías se vuelven inútiles para usted: algo como 2.5 V (o incluso 2 V) debería funcionar si ambos dispositivos funcionan con ese voltaje. Son baratos, fáciles de usar y solo necesitan un par de capacitores de desacoplamiento. Por lo general, sus baterías no bajarán de 3 V antes de que necesiten cargarse.
No desperdicie dinero en un regulador de conmutación, es solo una molestia y componentes adicionales.
Por ejemplo, MCP1825S, puede obtener una versión fija de 2,5 V con una caída de alrededor de 2,7 V.
craig
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