¿Puede un diodo regular efectivamente un voltaje de suministro?

Las respuestas de Greg y Peter están tratando de responder a la pregunta que realmente has hecho, pero están pasando por alto lo importante, que es que probablemente no tengas suficiente voltaje para hacer lo que quieres para empezar.

No dice con qué química de batería está tratando, así que repasemos todos los casos comunes:

Alcalino

Por lo general, comienzan en aproximadamente 1,6 V por celda cuando recién salen de fábrica, bajan un poco debido a la autodescarga a 1,5 V nominales en el momento en que los compra, luego tienen una potencia significativa de alrededor de 0,9 o 0,8 V por celda.

Una batería alcalina de "6 V" tendrá 4 celdas, ya que se venden en función del voltaje típico del estante cuando se compran, no de su voltaje máximo. Esta es también la razón por la que las pilas alcalinas han comenzado a venir con fechas de caducidad en su etiqueta: este es el punto en el que se espera que se descarguen demasiado.

La caída es bastante lineal para este tipo de química: el punto medio está aproximadamente en (1,6 - 0,8) ÷ 2 = 0,4 V por debajo del voltaje máximo, o alrededor de 1,2 V.

Mientras tanto, en el lado de la carga, tiene 6,0 V - (5,0 V - 5 %) = 1,25 V ÷ 4 celdas ≈ 0,3 V por celda caída antes de que el circuito comience a comportarse mal. (El 5 % es un valor típico de caída para circuitos TTL de 5 V). Dado que hay un rango de voltaje de batería de 0,8 V en el que la batería entrega una potencia significativa, esto significa que aún tiene algo así como ⅝ de la potencia en la batería cuando su circuito muere

No habla sobre los detalles de su circuito, por lo que tal vez el suyo se reducirá a 0,8 V por celda, o 3,2 V en total. Pero tenga en cuenta que ni siquiera hemos comenzado a hablar sobre la caída de voltaje del diodo o la resistencia en serie todavía.

Plomo-ácido

La historia aquí es similar a la alcalina, excepto que la curva de descarga es más plana y el voltaje mínimo de la celda depende en gran medida de las condiciones. (Corriente de descarga, temperatura, tipo de celda, etc.)

Solo por el bien del argumento, digamos que su batería funciona desde aproximadamente 2.1 V cuando está recién desconectada del cargador hasta aproximadamente 1.8 V cuando está muerta bajo carga. Dado que el voltaje nominal de la celda para plomo-ácido es de 2,0 V, tiene una batería de 3 celdas, por lo que supongamos que el voltaje operativo mínimo del circuito es de 4,75 ÷ 3 ≈ 1,6 V por celda.

Eso suena genial, ¿verdad? Solo necesitamos 1,6 V por celda para mantener nuestro circuito de carga alimentado, pero vamos a obtener toda la potencia de la batería con aproximadamente 1,7 V o 1,8 V. Pero, todavía no hemos considerado el diodo o la resistencia en serie. Si reducimos previamente el voltaje de la batería en 0,7 V con un diodo, bajamos los voltajes por celda en aproximadamente 0,2 V cada uno, de modo que ahora estamos justo en el límite de obtener toda la energía de la batería antes de que el circuito muere.

En pocas palabras, una batería de plomo-ácido podría ser adecuada aquí con el truco del diodo. Sin embargo, es posible que no pueda pagar el volumen y el peso de una batería de este tipo.

Níquel Recargable

Si busca baterías recargables pequeñas y livianas, se saltará las de plomo-ácido. Las químicas de níquel tienen una densidad de energía mucho mejor que el ácido de plomo, razón por la cual se utilizan en herramientas eléctricas portátiles.

Tanto NiCd como NiMH se comportan de manera similar para nuestros propósitos aquí, por lo que podemos considerarlos juntos.

Estos tienen una curva de descarga no lineal: caen muy rápido cuando se desconectan directamente del cargador, se estabilizan rápidamente y luego caen con bastante lentitud durante la mayor parte de la vida útil de la celda. Luego, cerca del final de la vida útil de la celda, comienzan a caer cada vez más rápido hasta que el voltaje de su terminal cae por un precipicio bajo carga.

El rango de voltaje útil para una celda de química de níquel es de aproximadamente 1,3 V cuando está recién descargada del cargador hasta 1,0 V por celda cuando está casi muerta. El voltaje nominal de la celda para las químicas de níquel es de 1,2 V, por lo que una batería de química de níquel de "6 V" tendrá 5 celdas.

Dado que las celdas están casi agotadas a aproximadamente 1,0 V, la batería está casi agotada a 5,0 V. Hay un poco más de energía para exprimir, pero solo será alrededor del 10% o menos de la energía útil de la batería. 1.0V está en la "rodilla" de la curva de descarga. La duración de la batería es mucho menor entre 1,0 V y 0,9 V que entre 1,1 V y 1,0 V.

¿Qué sucede cuando colocamos un diodo o una resistencia en el camino para colocarlo previamente en algo que su circuito pueda manejar? Esto efectivamente desplaza la curva de la batería hacia abajo en cierta cantidad. Un diodo cambiaría el rango de voltaje útil de la batería a 5.3 - 4.3V. Aunque la curva de descarga no es lineal, el punto medio de la vida útil de la batería todavía se encuentra en la mitad de este nuevo rango, o alrededor de 4,8 V, momento en el cual el circuito probablemente esté a punto de morir debido a la falta de voltaje.

En pocas palabras, esto no es mucho mejor en términos de eficiencia de uso de la batería que la alcalina.

Litio

Hay todo un zoológico de productos químicos a base de litio .

Si realmente tiene una batería de litio allí, es probable que sea una de las químicas de 1.5 V que más o menos se comporta igual que la alcalina desde el punto de vista del perfil de voltaje, por lo que tiene su respuesta arriba.

Dudo que tenga una de las químicas de ~3-4V, ya que tienden a agruparse en la mitad de ese rango, por lo que una batería de litio de 2 celdas probablemente se venda como una batería de 7V en lugar de una batería de 6V.

Un plan mejor

En lugar de tratar de bajar la batería de 6 V a 5 V y esperar que se quede allí, sugeriría un convertidor CC-CC , del tipo que puede aumentar o disminuir el voltaje de la batería, según sea necesario. Uno de esos diseños es el convertidor buck-boost , pero hay otros, como los tipos SEPIC y split pi .

La idea aquí es obtener uno que funcione con una entrada de tan solo 3-4 V y que tolere al menos una entrada de 6-7 V, todo mientras emite 5.0 V nominales.

Investigué un poco en Digi-Key y encontré una docena de alternativas que parecían adecuadas. No quiero enumerarlos aquí porque la pregunta es tan vaga que no puedo estar seguro de que sean realmente adecuados para su aplicación. El punto es, ve a hacer tu propia búsqueda. Este es un problema tan común que seguramente encontrará algo adecuado. No es necesario reinventar la rueda aquí.

Pero luego recordé que mi batería es DC y que las cosas están bastante estables. Entonces, ¿no debería ser constante la caída de voltaje?

No.

Su esquema aquí es conectar una fuente de 6V a un microcontrolador que toma una cierta cantidad de corriente (50mA, creo). Esto funcionará si su micro siempre toma 50 mA: una resistencia de 20 ohmios caerá un voltio y el micro verá felizmente 5V.

Sin embargo, un microcontrolador es algo complicado. No siempre usa 50mA. A veces podría usar más (ejecutar muchas cosas a la vez), por lo que el voltaje en los pines de alimentación sería inferior a 5V, lo cual no es bueno. A veces podría usar menos (modo de bajo consumo, inicio, etc.), por lo que los pines de alimentación verían más de 5V, lo que tampoco es bueno.

Tenga en cuenta que nada de esto tiene que ver con el hecho de que la fuente de voltaje es CC: si pasa una cantidad no constante de corriente a través de una resistencia, habrá una cantidad no constante de voltaje que caerá a través de ella.

Como menciona Peter Bennett, un diodo tiene una caída de voltaje bastante constante (si aumenta o disminuye la corriente a través de él, el voltaje a través de él no cambia tanto), podría funcionar mejor para usted. Un regulador de voltaje sería una solución ideal aquí. Si busca un regulador de voltaje, ¡asegúrese de encontrar uno que funcione con una caída de ~ 1V! Los reguladores de 5V más conocidos (el 7805) necesitan 7V para funcionar correctamente, por lo que no es una solución para ti.

Nota al margen: tiene razón sobre la calificación actual. Una fuente de alimentación de 2A funcionará para cualquier corriente de 0 a 2A, por lo que 50mA está bien.

La caída de tensión en un diodo de silicio será de 0,6 a 0,7 voltios para una amplia gama de corrientes. Con baterías nuevas, un diodo debería bajar el voltaje lo suficiente como para mantener feliz al microcontrolador. Por supuesto, a medida que las baterías se descargan, su voltaje caerá, posiblemente hasta el punto en que necesite quitar el diodo, para que el voltaje en el microcontrolador no sea demasiado bajo.

Las resistencias también se pueden usar para reducir el voltaje, pero la caída de voltaje variará con la corriente, como lo muestra la Ley de Ohm.