Regulador y carga en un dispositivo portátil

Hay bastantes publicaciones similares sobre este tema, pero estoy un poco confundido acerca de la mejor manera de proceder en mi proyecto específico. Todos mis reguladores anteriores han sido tipos lineales (por ejemplo: 7805, LM317 en el mejor de los casos), agradables y simples. Para mí de todos modos.

El proyecto en el que estoy trabajando necesita 3 salidas de voltaje de una batería de litio (lipo o li-ion): 3.3V, 5V, 12V.

  • Riel principal de 3,3 V a 500 mA (estimado) para el sistema basado en ARM en el módulo. ARM puede estar a plena potencia, en espera o apagado. Este requisito no parece demasiado oneroso. Stackexchange tiene algunas buenas publicaciones en esta área.
  • 12V @ 250mA para el sistema de sensor A. Conmutable desde el ARM (o un PIC o algo similar).
  • 5 V a 2,5 A para el sistema de sensor B. Conmutable desde el ARM.

Además, la batería necesita ser recargada. Puedo usar una o dos celdas aunque puede que no dependa de mí. Dos celdas podrían ser más fáciles dado que puedo aumentar a 12 V y derivar 3,3 V y 5 V de la línea de 8,4 V.

No estoy seguro de cuál es la mejor manera de proceder, ya que hay una tormenta de fichas por ahí. Esperaba que alguien hubiera usado uno de buen comportamiento que combinara carga y salidas reguladas. Por ejemplo, Microchips MCP7383 puede cargar LiIon muy bien y un chip como el TPS63020 es un regulador reductor/elevador para brindarle 3,3 V, pero otros chips combinan el cargador y el regulador, lo que parece una mejor idea.

Si uso un LiIon de una sola celda, obtengo 3.4/3.5V a 4.2V. ¿Es demasiado ajustado para 3.3V, especialmente dado el consumo de energía cuando enciendo el circuito de arranque de 5V? ¿Debería aumentar primero a 5 V y usarlo para obtener 3,3 V? ¿Y luego usar otro impulso a 12V?

Mi gerente ha comprado el TPS65217. El Beaglebone usa eso y tiene carga de batería y salidas LDO/DC-DC. Excepto que es un procesador PMIC, no un sistema PMIC . Caramba. ¿Qué haría yo con salidas de 1.8V y 1.1V? ¿Conducir un LED? Ahora tengo dos problemas :-)
También acaba de darse cuenta de la suma de las potencias de salida. A 3,3 V y una eficiencia de conversión del 85 %: el de 12 V requiere 3,5 W y el de 5 V casi 15 W máx. Tome solo los 5 V y el brazo en conjunto necesita más de 5 amperios del riel de 3.3 V. ¡Creo que necesito 2 celdas!
¿Cuánto tiempo deben estar encendidos los sensores?
El pico de 18 vatios es una carga pesada para una celda diminuta. ¿Cuánto tiempo desea que dure esta batería (a corto y largo plazo)?
Esa es una muy buena pregunta. Dijeron "un turno completo", lo que me hizo reír. Espero que tengan un coche a mano.

Respuestas (2)

El voltaje de la celda de iones de litio de 3,4/3,5 voltios no es necesariamente demasiado ajustado para generar 3,3 voltios, ya que algunos reguladores de caída baja mencionan voltajes de caída del orden de 100 mV con corrientes pequeñas. Sin embargo, sería marginal / dudoso.

Si estuviera haciendo esto, aumentaría a 5 voltios, ejecutaría un LDO o un regulador reductor de ese riel de 5 voltios para obtener 3.3 voltios, y aumentaría por separado directamente desde la batería para el riel de 12 voltios. De esa manera, el regulador de refuerzo de 12 voltios, que parece estar sirviendo a su riel más hambriento de corriente, no sufriría 2 etapas de pérdida de eficiencia, ni el regulador de refuerzo de 5 voltios necesitaría ser lo suficientemente fuerte para proporcionar la alta corriente que necesita el regulador de impulso para el riel de 12 voltios.

Además, aunque hay dispositivos de refuerzo/regulación integrados que pueden servir para su propósito, como lo indica una búsqueda paramétrica en Digikey, hay una ventaja en mantener los bloques separados: de esa manera, los volúmenes de disipación de calor de cada una de las 3 partes, 2 refuerzos y 1 dólar / LDO, podría estar físicamente separado y, por lo tanto, más un problema distribuido que un punto caliente térmico.

Gracias Anindo. Consideraría la línea de 3,3 V como el riel principal, principalmente porque suministra el SoM de ARM. Es la línea de 5V a 2.5 amperios posibles, esa es la que más hambre tiene cuando tiene que estar encendida.
Sin embargo, aumentar a 5 V inicialmente puede tener mucho sentido, incluso si tiene que ser muy fuerte, ya que me da la opción de un rediseño fácil para 2 celdas en lugar de 1. La disipación de calor era algo que no se me había ocurrido. yo tampoco y lleva algo de reflexión sobre...

En primer lugar, me gustaría mencionar que una batería común de iones de litio (18650) no puede entregar la cantidad de energía que desea poder usar. La corriente máxima normal para 18650 es de alrededor de 5 A, pero al voltaje al que se encuentran.

Por lo tanto, necesitaría hacer un paquete con estas baterías.

Para las dos corrientes más pequeñas, usaría un circuito basado en LM2577 o LM2596 dependiendo de si lo aumenta o lo reduce.

Estaba pensando que esos chips podrían tener frecuencias de conmutación que son demasiado bajas para un procesador/DSP y los componentes se vuelven más grandes. Pero entonces no sé qué es razonable en términos de frecuencia con respecto a la respuesta transitoria. También acabo de ver los módulos conmutadores simples de TI que incorporan todos los smps en un solo chip. Pero sí, tienes razón sobre la batería: persuadí al jefe para que comprara un paquete.
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