Circuito de apagado automático de ahorro de batería

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Estoy diseñando un dispositivo alimentado por batería, que debe encenderse mediante un impulso externo de 3.3V desde una salida de comparación (TLV3201), y por el bien de la eficiencia energética, quiero que la MCU se apague cuando haya terminado Procesando el evento. Para el circuito de apagado automático, he encontrado la siguiente solución:

ElMOSFETdelcanalPseapagadeformapredeterminadatirandodelacompuertaaVCCatravésdeR1,perocuandoelpinENestáalto,yaseaporlasalidadelcomparador(push-pullop-amp)olaMCU(despuésdetienealimentación),elconmutadordecanalPseabreparasuministraralimentaciónalaMCU.

Elproblemaesquelaseñalaltadelcomparadorpuedepermaneceraltadurantemuchossegundos,inclusodespuésdequelaMCUhayafuncionado,yquieroquelaMCUpuedaapagarlaalimentaciónindependientementedelasalidadelcomparador(despuésdequehayainicialmentehabilitóelinterruptor)hastalapróximavezquelasalidadelcomparadoraumente.¿Cómopodríahacerseeso?

Editar:

  • Esquemaagregadodelcircuitocomparador.
  • LafuentedealimentaciónesunabateríaLi-Ionnoregulada(~3.7V).Elreguladorde3.3VdebecolocarsedespuésdelinterruptordelcanalPcomopartedelacarga.

ElcomparadorseutilizaparadetectarlaresistenciaconectadaentreIN1eIN2,quepuedecambiarentre~1.5kOhmy~5.5kOhm.Laresistenciade1.5kOhmdacomoresultadounasalidadealtoniveldelcomparador,y5.5kOhmesunasalidadenivelbajo(0V).

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Edición 2: La MCU será un módulo de Wi-Fi ESP-07 (ESP8266). Actualmente estoy investigando sus capacidades de sueño profundo y consumo de energía.

    
pregunta madprogrammer

1 respuesta

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Para esta aplicación, recomiendo usar el temporizador TPL5110 . Está diseñado para controlar la puerta MOSFET, por lo que simplemente lo coloca en lugar de R1 y Q1.

Le despertará a su MCU periódicamente (el retraso más largo es de 2 horas), pero se apagará en cuanto la MCU envíe la señal DONE.

Lo bueno de esto, sin embargo, es que tiene una entrada de ENCENDIDO manual (también copia como ajuste de retardo). Por lo tanto, puede conectar la salida de su comparador a ese pin y TPL5110 encenderá la MCU cuando sea necesario. Nuevamente, cuando la MCU termina de procesar el evento, señala HECHO y se apaga.

Básicamente, la MCU se enciende externamente a ciertos intervalos o señales de comparación, lo que ocurra primero.

ACTUALIZACIÓN

Siguiendo tu comentario, veo que el temporizador no funcionará para ti. Aquí hay algunas soluciones alternativas. Si funcionan o no, depende de la MCU específica que esté utilizando.

  • En la actualidad, la mayoría de las MCU tienen modos de reposo que consumen una potencia comparable a la de los temporizadores externos de nano-potencia. Por ejemplo, ATmega328P puede ejecutarse en una celda de botón por un año . Las solicitudes de interrupción que activan MCU generalmente se pueden configurar para cualquiera de los bordes de una señal. Entonces, al conectar el comparador al pin de interrupción de MCU y programarlo para el flanco ascendente, puede resolver el problema y deshacerse por completo del circuito MOSFET de potencia.

  • Otra opción es una variante de la anterior, pero utilizando una entrada de comparador analógica en lugar de una interrupción. Algunas MCU tienen entradas de comparador con interrupciones, por lo que también puede deshacerse del comparador externo y usar la interrupción interna para despertarse. Aunque el consumo de energía suele ser mayor en estos modos de reposo, así que verifique la hoja de datos si es aceptable para usted.

  • Finalmente, puede usar una combinación de conmutación de energía y modo de suspensión. Básicamente, use su circuito existente, pero con un pequeño cambio de código. Después de que su MCU haya terminado de procesar y se haya desactivado la línea de control MOSFET, agregue comandos para ingresar al modo de suspensión (lo más profundo posible, con cada módulo apagado; en algunas MCU, la corriente de suspensión es tan baja como 0.1μA, ¡o 400 veces más baja que su comparador!). Si para este momento el comparador ya está por debajo del umbral, la MCU se apagará de inmediato y su sistema volverá al estado original. Sin embargo, si el comparador sigue siendo alto, MCU entrará temporalmente en suspensión y no consumirá mucha energía.

ACTUALIZACIÓN 2

Aquí hay otra opción que quizás quieras probar. Reduce el consumo de energía a menos de 3μA al cambiar al modo de apagado en lugar de dormir profundamente. Esencialmente, esta es la opción 3 anterior, pero en lugar de usar MOSFET externo, utiliza el interruptor de alimentación interno de ESP8266.

Funciona así:
- Inicialmente, R2 mantiene el CH_PD bajo, manteniendo la MCU en modo apagado.
- Cuando la señal de activación llega a través de D1, enciende la MCU. La MCU inmediatamente pone prioridad a GPIO0 para mantenerse activa a través de R1.
- Después de que la MCU haya terminado de procesar el evento, cambia a GPIO0 bajo y entra en modo de suspensión profunda. Si la entrada del comparador ya es baja, entonces CH_PD baja y la MCU se apaga. Si el comparador sigue siendo alto, la MCU se apagará hasta que se agote.

    
respondido por el Maple

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