¿Puedo reducir el voltaje de 3,3 V a 1,8 V con una batería de 1,5 V?

Estoy conectado a una EEPROM que funciona a través de SPI a 1,8 V; desafortunadamente no tengo una fuente de alimentación de 1.8V y siendo este un proyecto de fin de semana, quería completarlo sin ir a la tienda.

Le pedí un consejo a un amigo experto y me sugirió que podía poner una batería AA de 1,5 V en el circuito para obtener 1,8 V.

¿Es esta una configuración de sonido? Soy un novato, pero por instinto siento que algo anda mal, en particular con respecto a la intensidad actual.

ejemplo sugerido

Edición 1: sé que es una mala idea, pero pregunto aquí para saber por qué . No pude encontrar una pregunta similar, así que creo que será útil tenerla aquí como un recordatorio de por qué no perseguir malas ideas como estas. Aceptaré la respuesta con la explicación de por qué no hacer esto. Sé que debe hacerse con un regulador de voltaje, pregunto si es posible sin él, por lo que la respuesta puede ser sí/no con una explicación. También tengo curiosidad por leer acerca de alguien que piense que es posible.

Edición 2: para aquellos interesados ​​en el consumo de energía, la EEPROM es una Winbond W25Q64FW y la usaré a través de un cambiador de nivel TXB0108 (lado B). Para que conste, nunca probé este circuito (en particular después de las respuestas/comentarios que recibí) pero, no obstante, estoy muy interesado en leer lo que es posible o no.

Te sugiero que publiques el esquema. Preveo otros problemas como los niveles de voltaje de la señal de la interfaz.
Podría, pero es posible que la batería explote , ya que estaría conduciendo una corriente de carga hacia ella.
Use un cambiador de nivel y un regulador de voltaje como todos los demás.
Tienes poca experiencia con esto, OK. Entonces, ¿por qué proponer sus propias soluciones en lugar de aprender cómo todos los demás con mucha más experiencia que usted resolverían esto? ¿Por qué? Está bien no saber de electrónica pero no hay excusa para no aprender de los demás. Entonces, como dice Tom: use un cambiador de nivel como lo haría cualquier persona cuerda.
@Bimpelrekkie si lee atentamente, notará que estoy pidiendo validar la idea de otra persona, que me preocupa. Esta ni siquiera es mi propia solución... Estoy preguntando aquí si esta solución es válida, por favor permanezcamos en el tema.
@TomCarpenter gracias por el vívido ejemplo, eso es lo que temía :)
@oldfart agregó el esquema, sin embargo, esto no está completo. la carga de 1,8 V es para un Winbond W25Q64FW en un lado B de la palanca de cambios TXB0108, por lo que los 1,8 V también van en el equipo original
Si es solo para alimentar una eeprom, puede usar un divisor de voltaje con 2 resistencias.
@Bimpelrekkie ¿por qué lo atacas? Le preguntó a un amigo experto, pregunta aquí: eso es exactamente aprender de otros, no encontrar soluciones propias. Después de todo, esta solución ni siquiera es suya.
El chip flash puede funcionar potencialmente, ya que consume poca corriente (excepto durante la escritura/borrado). Pero, ¿por qué arriesgarse a chips relativamente caros como ese? Las baterías también pueden estropearse y provocar un cortocircuito. ¿Entonces que? ¿Sobrevivirá el uC si el chip flash comienza a funcionar a 3,3 V?
@Džuris No creo que alguien que proponga esto pueda llamarse correctamente "experto".
@JamieHanrahan, según la descripción, parecía tener más experiencia y más habilidades que OP. Como la solución ofrecida parecía dudosa, volvió a preguntar aquí. OP se ha comportado exactamente como uno debería hacerlo, no creo que mereciera ese regaño por "no aprender de los demás" y encontrar "soluciones propias" ya que eso es lo contrario de lo que hace OP.
Le pregunté cómo "McGyver" salía del problema y me propuso esa solución. Le doy un poco de holgura por el escenario limitado que describí, lo único por lo que lo culpo es que no mencionó ninguna fuga/explosión de la batería :)
Ofrezco una recompensa de 10 EUR para la primera persona que pueda hacer que una pila alcalina AA de consumo explote dentro de un mes cuando se carga como se describió por primera vez con el consumo de corriente estática estimado de los dos circuitos integrados mencionados.
@KalleMP - cierto. El resultado real que esperaría es que el voltaje de la batería se deteriore lentamente durante varios meses, hasta que el voltaje que se envía a la EEPROM sea lo suficientemente alto como para destruir eso...
Si se trata de un proyecto de piratería de fin de semana, diría que la respuesta es un rotundo SÍ SE PUEDE, hasta que pueda llegar a las tiendas el lunes. Aunque estaría cargando la batería al mismo tiempo, las EEPROM no consumen tanta corriente, por lo que estaría cargando la batería con poca corriente. Lo he hecho yo mismo aunque no para EEPROM. De lo contrario, ¿tiene un diodo zener de 1,5 V por ahí? NB: Además, asegúrese de desconectar el suministro de 3,3 V antes de apagarlo, de lo contrario, puede estar suministrando -1,5 V a la EEPROM :)
@DaveBoltman gracias por su comentario, ese es el tipo de comentarios que esperaba (no para resonar con mi pregunta sino porque realmente me importa saber qué sucedería en realidad)
Si no le importa demasiado la duración de la batería, probablemente podría usar un divisor de resistencia. (no olvide su condensador de desacoplamiento).
Me parece que tu amigo es realmente hábil: ¡un troll hábil!

Respuestas (8)

TL;RD; Tu amigo te está diciendo cómo destruir una batería, potencialmente de forma violenta. En su lugar, utilice un circuito regulador de voltaje adecuado.

Las baterías no están diseñadas para usarse con reguladores de voltaje. Si bien es cierto que en un mundo ideal su circuito propuesto funcionaría (después de todo, una batería ideal reduce su voltaje nominal a cualquier corriente), en la práctica las cosas son un poco diferentes.

Toda la corriente extraída del suministro de 1,8 V tendrá que fluir desde el suministro de 3,3 V hacia el terminal + de la batería y luego hacia afuera del terminal - de la batería. En efecto, esto conduce una corriente de carga a la batería. La batería está actuando como una carga.

Existe una razón por la que las baterías tienen impresa la advertencia "No recargar"; cargarlas puede provocar la ventilación, de una manera potencialmente violenta. Sin duda, uno desordenado.

Ahora te estarás preguntando, pero ¿y si tuviera que usar una batería recargable? Inicialmente, probablemente funcionaría bien. Sin embargo, el voltaje de salida caerá a medida que la batería se cargue.

El voltaje a través de la batería seguirá aumentando hasta que caigan los 3,3 V completos o la batería se dañe debido a una carga de sobrevoltaje.

En cualquier caso, esto no le dará un voltaje de salida estable, ya que el voltaje de la celda variará con la corriente consumida por la carga. Realmente es un poco diferente a usar una resistencia como regulador, que no funciona bien.

La solución adecuada es usar un circuito regulador de voltaje. Hay muchos diseños. Reguladores de derivación que utilizan diodos Zener, circuitos integrados de reguladores lineales (p. ej., LM317), reguladores de voltaje de serie de transistores.

Tengo que escribir en esta EEPROM varias veces, por lo que el tiempo activo total sería de minutos cuando termine con este circuito. Pero independientemente, entiendo que su explicación también se aplica. Voy a elegir esta respuesta si no se publica nada mejor. Gracias por la explicación detallada.
Muchas variedades de baterías recargables también fallarán violenta y desordenadamente cuando se sobrecarguen.
@ gdm85 a veces los minutos son suficientes para que la batería masculina haga boom. Si realmente quieres hacerlo, hazlo en un área amplia de concreto abandonada, contigo al otro lado de una pared que no sea la batería y asume que explotará. Esto le dará una mejor oportunidad de evitar daños. Pero bueno, ahorrará US $ 0.67: el costo del circuito basado en LM317 de AliExpress.
@zwol Algunas baterías (NiMH) pueden cargarse indefinidamente(TM) a 1/10C o menos (carga lenta).
Es probable que la celda AA dure una semana conduciendo un pequeño circuito en modo de avance o retroceso (vea la solución en otra respuesta) y las baterías alcalinas de consumo también son recargables "dentro de los límites" y esto probablemente no sería más que una carga lenta en cualquier caso eso mantendría la batería llena hasta que ya no se necesite en este proyecto. No dejes conectado desatendido y estarás bien.
@Molot, o $ 0.02, el costo de un par de 1N4001 (suponiendo que 2.1v esté dentro del rango de voltaje máximo para la EEPROM).
@Jules: ¿Dos 1N4001 no reducirían el resultado a 1.9V?
@caf: a baja corriente, la caída es de 0.6v. No alcanza 0.7v hasta aproximadamente 200mA, que es probable que sea un poco más de lo que usaría una EEPROM.

Déjame mostrarte exactamente por qué es una mala idea usar una batería de esta manera. La siguiente simulación muestra un ejemplo con una carga de 100mA. Como puede ver, esto también obliga a 100 mA de corriente a fluir en la batería.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si usa una batería alcalina, esto provocará una acción de carga que provocará un eventual calentamiento de la batería y podría explotar o, como mínimo, reventar un sello y tener una fuga.

Si probó una tecnología de batería recargable, como una de tipo litio, pronto se sobrecargará y es probable que incluso se incendie cuando se sobrecargue demasiado.

Hay una forma segura de usar una batería para regular el voltaje de salida en un circuito como este. Si puede evaluar cuidadosamente los requisitos de corriente de carga, puede colocar una resistencia de balasto en la batería como se muestra a continuación. Debe dimensionar la resistencia de lastre para que la corriente de la batería siempre la descargue cuando la corriente de carga va de cero a la corriente máxima que requiera su carga. He mostrado valores adecuados para cargas de hasta 50mA.

ingrese la descripción de la imagen aquí

De esta manera, la batería funciona como un regulador de derivación. La resistencia de balasto desperdicia la energía de la batería, pero logra el objetivo del OP de cómo obtener 1.8V para una aplicación rápida de una sola vez.

El uso de una batería recargable, y la inclusión de algunos diodos en serie en la ruta de derivación, hará que la derivación responda al estado de carga de la batería, evitando la sobredescarga al dejar que se cargue cuando está baja y evitando la sobrecarga al derivar más cuando está llena. El voltaje seguirá variando un poco, pero menos.
gracias por su respuesta detallada y el esfuerzo que pone en las visualizaciones. Desafortunadamente, solo puedo elegir una respuesta... pero creo que esta es igualmente buena y completa la que elegí.
+1 para la resistencia de derivación que la hace perfectamente utilizable. El problema persiste cuando el suministro de 3V3 está a 0V y el riel se vuelve negativo si no se desconecta con un interruptor real.
Si va a agregar la resistencia de derivación, también podría ir al siguiente paso y quitar la batería para dejar un divisor de voltaje ...
@TripeHound: una batería sirve para estabilizar el voltaje en el divisor. No será perfectamente constante, pero será mucho más consistente.

Parece, sobre el papel, como lo haría, pero...

El voltaje de salida de este arreglo puede ser un poco menor de lo que cabría esperar. La batería puede emitir 1,5 V con una carga nominal, pero para devolverle una corriente puede requerir un pequeño potencial adicional, que en su circuito se produciría a expensas del voltaje de salida.

Independientemente, lo que hace que esta sea una mala idea (potencialmente peligrosa) es que cuando ejecuta una corriente de carga en una batería de un solo uso, obliga a que se produzcan reacciones químicas dentro de la batería para las que nunca fue diseñada. Una reacción probable será la formación de calor y gases explosivos que la celda no puede eliminar. Esto puede llevar a una acumulación de presión hasta que la celda se rompa (explote), liberando químicos potencialmente dañinos, corrosivos y/o inflamables.

Incluso usar una batería recargable de esta manera es una mala idea, porque el voltaje en sus terminales variará según su estado de carga, lo que le dará un voltaje de salida no muy predecible y, nuevamente, corre el riesgo de sobrecargarlo con el potencial de similar. Consecuencias; la sobrecarga generalmente provoca (de nuevo) reacciones químicas para las que la batería no fue diseñada. Los recargables solo se cargan de manera segura en un circuito diseñado con ese propósito en mente.

¿Estás seguro de que tu amigo no estaba sugiriendo esto?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Una batería alcalina de 1,5 V está más cerca de 1,65 cuando está completamente cargada y no bajo una carga alta. Y eso puede estar lo suficientemente cerca de 1.8V para satisfacer sus necesidades. Consulte la hoja de especificaciones. O si se trata de un proyecto de pasatiempo intrascendente, tal vez solo lo construyas y veas si funciona.

O tal vez la sugerencia fue:

esquemático

simular este circuito

Cualquiera de estos enfoques funcionará. A diferencia del arreglo que ha dibujado, no se basan en hacer funcionar la batería "al revés" para cargarla.

Soy un novato total en electrónica, así que probablemente no entiendo el punto, pero... Parece que estás diciendo que (bajo ciertas circunstancias) una batería de 1,5 V es realmente 1,65 V, que está lo suficientemente cerca de 1,8 V como para probablemente trabajo Dado que el objetivo es manipular un suministro de 1,8 V, ¿para qué sirven las secciones de 3,3 V de sus circuitos? ¿Por qué no usar la batería sola?
@DavidRicherby Supongo que lo que sea que esté interactuando con esta EEPROM, lo que sea que se haya construido hasta ahora, todavía necesita un suministro de 3.3V.
Informé su dibujo 1:1; pero gracias por estos circuitos, me parecen interesantes. La EEPROM es una Winbond W25Q64FW en un lado B de palanca de cambios TXB0108, así que sí, consumo de energía realmente bajo.

si la corriente es baja y su 3v3 tiene suficiente impulso, simplemente use un divisor resistivo, digamos 83r a + y 100r a gnd. El punto central te dará 1v8. Sí, eso disminuirá a medida que extrae corriente y, a largo plazo, es desagradable. Pero funcionará durante los pocos ciclos que necesites. Los valores de resistencia se pueden escalar para que coincidan con lo que tiene dando vueltas.

Como se describe en otras respuestas, lo más importante que debe comprender es que está cargando esta batería sin querer. Suponiendo que la batería no está diseñada para cargarse, espera algunas llamas después de un uso prolongado.

En lugar de este método, existen muchos métodos que utilizan "reguladores de voltaje". Eche un vistazo a LM334 en su lugar. Con la polarización adecuada de la resistencia, puede obtener una salida perfecta de 1,8 V.

Recuerde, las EEPROM pueden funcionar mal si la fuente de alimentación no es estable. Es posible que se esté rompiendo la cabeza por su simple error de no elegir una fuente de alimentación adecuada.

Independientemente del problema de la batería:

Si tiene una selección de diodos de silicio y/o LED, estos pueden usarse para lograr el tipo de caída de voltaje que necesita. Es posible que desee una resistencia paralela al IC para obtener el voltaje directo del diodo en una sección estable de la curva.

Tenga en cuenta que la mayoría de los circuitos integrados no pueden soportar que se les maneje con voltajes de entrada que excedan su voltaje de suministro.

Si se trata de un proyecto de piratería de fin de semana, diría que la respuesta es un rotundo SÍ SE PUEDE , hasta que pueda llegar a las tiendas el lunes.

Aunque estaría cargando la batería al mismo tiempo, las EEPROM no consumen tanta corriente, por lo que estaría cargando la batería con poca corriente. Lo he hecho yo mismo aunque no para EEPROM. De lo contrario, ¿tiene un diodo zener de 1,5 V por ahí?

NB: Además, asegúrese de desconectar el suministro de 3,3 V antes de apagarlo, de lo contrario, puede estar suministrando -1,5 V a la EEPROM :)

¿Puedo reducir el voltaje de 3,3 V a 1,8 V con una batería de 1,5 V?
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