¿Qué método o componente es mejor para regular de 42 a 3,3 V?

Estoy usando un paquete de batería de 36 V (10s 2.5 A cada celda 3.6V.) Su voltaje máximo es de 42 V. Estoy usando un microcontrolador STM32 cuya entrada es de 3.3 V.

Estoy diseñando una placa de circuito impreso en la que la fuente de alimentación se extrae de la batería (42 V). Me gustaría alimentar el microcontrolador STM32 desde la fuente de alimentación de la batería.

Quisiera regular de 42 a 3.3 V para poder alimentar mi microcontrolador STM32.

¿Qué método es mejor para convertirlo usando un regulador o un convertidor reductor basado en el diseño de la placa de circuito impreso?

Especificación de la batería: 10s1p

  • Tensión nominal de la batería: 36 V
  • Tensión máxima de la batería: 42 V
  • Corriente de la batería: 2500 mAh

Especificación del microcontrolador: STM32F401RCT6

  • Tensión de alimentación: 3,3 a 3,6 V
  • Corriente de suministro: 100 a 160 mA

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¿Qué método o componente es mejor para regular 42 V para poder alimentar mi microcontrolador con 3,3 V?

¿Has mirado en los convertidores de dólar? En caso afirmativo, ¿qué encontraste? ¿Has probado TI webench?
Si tiene la oportunidad de aprovechar el voltaje entre las baterías, esa sería la mejor opción.

Respuestas (9)

Me gusta bastante el LT8631 (1 amperio a 3,3 voltios y rango de tensión de entrada de hasta 70 voltios): -

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O tal vez el LT8630: -

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O posiblemente el LTC7138: -

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O elija su propio conversor reductor utilizando la herramienta de selección de Analog Device .

Muchas gracias, he seleccionado LTC3638. ¿Puedo saber cuáles son las cosas principales que necesitamos saber seleccionando el convertidor de dinero?
Lo principal es que tiene una eficiencia energética muy decente en comparación con un regulador lineal.
@Muthu Siempre he encontrado que los dispositivos analógicos tienen las cosas más caras, y ciertamente no decepcionan aquí. Por menos dinero, puede obtener el MAXM15062 que no requiere ningún componente externo y sigue siendo un paquete muy compacto.
En mi experiencia, pagas por lo que obtienes y sí, son más caros (y por lo tanto, la tecnología lineal antes de que ADI los adquiriera), pero creo firmemente que cuando se trata de chips de fuente de alimentación, vale la pena desembolsarlos para obtener un mayor rendimiento. de lo que se espera para obtener confiabilidad.

Un convertidor de dinero es el mejor enfoque

En el peor de los casos, un circuito regulador lineal tendrá que reducir 42 V a 3,6 V = 38,4 V. A 160mA la potencia disipada por el regulador será de 6,14W.

Por otro lado, un convertidor reductor bajará el voltaje al nivel requerido con una eficiencia posiblemente del 90 % (menos energía desperdiciada como calor) y probablemente reducirá el consumo de corriente a 3,6/42*160 mA = 13,7 mA, lo que permitirá que la batería alimente el circuito 11,67 veces. tan largo

https://www.monolithicpower.com/en/products/dc-dc-power-conversion/switching-regulators/step-down-buck/converters/vin-max-48v/mp2492.html o similar podría hacer esto.

Con esa disipación, el rechazo de calor será un problema aún mayor que la duración de la batería.

El mejor método es utilizar un regulador de conmutación de topología reductora.

Por ejemplo, Analog Devices LT3437 tiene un circuito de referencia/ejemplo para su aplicación

Un convertidor de dinero es la solución correcta, y muchos de los chips sugeridos en otras respuestas son fáciles de usar, ya que las hojas de datos ya tienen diseños que solo puede usar. Pero aún requiere un diseño de PCB y otro trabajo de diseño.

Diagrama SHR05 de la hoja de datos

La solución más fácil es usar un módulo convertidor de dinero prefabricado. Por ejemplo , SRH05S3V3 puede proporcionar 3,3 V hasta 500 mA desde un voltaje de entrada entre 9 V y 72 V. Solo tiene tres pines: Vin, Vout, GND. Incluso los condensadores de entrada y salida son opcionales, ya que el módulo tiene pequeños condensadores integrados.

SHR05 foto

¿Hay alguna desventaja en esto, como la eficiencia o la potencia?
Tenga cuidado con tales dispositivos. Suelen ser muy ruidosos; en este ejemplo, una ondulación de ~75 mVpp en la salida. Probablemente esté bien para una MCU, pero no sería bueno para ninguna parte analógica (incluidos PLL, ADC, DAC, etc.). También tienden a exhibir poca eficiencia.
@TomCarpenter: ¿Qué tal usar un dispositivo de este tipo para producir 5.0V y luego usar un regulador lineal en eso? La eficiencia no sería excelente, pero probablemente sería 5 veces mayor que la de un regulador lineal de 36V.
@supercat Puede, pero tenga cuidado con la deserción y el PSRR en el regulador lineal. Los armónicos de conmutación son lo suficientemente altos como para que el lazo de control del regulador lineal no pueda responder a tiempo y pasar directamente. Entonces, si lo que busca es poco ruido, se necesitan tapas y ferritas.

Si está fabricando un montón de ellos, en particular, y le preocupa el costo, podría considerar el XL Semi XL7015 , que cuesta solo alrededor de 25 centavos en 100, aproximadamente 1/20 del costo de las piezas boutique LTC.

La eficiencia típica es solo alrededor del 70 % con 36 V de entrada y 160 mA de salida frente al 85 % para la parte LTC, por lo que hay un costo en el consumo de batería (alrededor de 0,08 W más de pérdida). También hay menos margen de voltaje y es una parte TO-252-5 físicamente más grande. En el lado positivo, es capaz de generar mucha más corriente de salida.

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Creo que puede encontrar BEC listos para usar por 10S, o incluso más. Si planea construir su propia cosita, debe tener en cuenta la caída de voltaje que aparece con el agotamiento de la batería. Los BEC están especialmente construidos para este propósito, de ahí el nombre (circuito de eliminación de batería).

Como su paquete de baterías de entrada es de 36 V, entonces el regulador de voltaje lineal está fuera de discusión (aunque es posible debido al bajo consumo de amperaje).

Con un regulador de voltaje lineal, la disipación de potencia sería (Vin-Vout)*Iout. Por ejemplo, si el amperaje de consumo fuera 1A, entonces (36-3.3)*1=32.7W de energía desperdiciada.

La mejor opción sería un convertidor reductor (fuente de alimentación conmutada) que monitoree el voltaje en el capacitor de salida y lo recargue cuando sea necesario. La eficiencia de tales convertidores de potencia es bastante alta.

Si está buscando una solución muy económica, consulte la hoja de datos LM2596 .

El consumo de energía de MCU es muy pequeño y hay muchas otras soluciones en el mercado.

creo que haciendo entre los dos componentes una resistencia con un valor igual a 15 - 16 K (ohm)

Bienvenido al sitio :-) Sin embargo, esta es una respuesta muy breve para Stack Exchange. No explicó cómo el uso de una resistencia de este tipo produciría un voltaje de "salida" estable, con una carga variable (pista: no lo haría), ni explicó ningún otro problema con ese enfoque, por ejemplo, eficiencia y pérdida de potencia en la resistencia etc. Le recomiendo que lea las respuestas más votadas para ver la calidad y el nivel de detalle que es bien recibido aquí. Haga algunos cálculos para ver cómo funcionaría su respuesta en la práctica, y verá algunos problemas importantes con ella :-( Lea también el recorrido y el centro de ayuda . Gracias

La respuesta más fácil según mi conocimiento es usar un diodo zener con 3.3 voltios. ¡También necesita una resistencia para limitar la corriente que fluye a través del diodo y hacia el microcontrolador!

Esa es una manera simple, pero ciertamente no es una buena manera. ¿Notó discusiones sobre la eficiencia en las otras respuestas? Los reguladores lineales son muy ineficientes, por lo que todo el mundo ha recomendado reguladores de conmutación. Su regulador de diodo zener sugerido es menos eficiente que un regulador lineal.
Y con una caída de tensión de hasta 41 voltios más o menos, un regulador lineal se calentará .