Solución de bajo costo y baja corriente para eliminar 1V de una batería

Esta nota para microchips sugiere en la sección 8-3 usar algunos diodos rectificadores en serie como que se muestra en la Figura 3-1, que convierte un suministro de 5V en un suministro de aproximadamente 3.9V.

Cadadiodoledaráunacaídadevoltaje,dependiendodeltipodediodoylacorrienteatravésdeldiodo.ObservelainclusióndeR1,quemencionalanota

  

estápresenteparamantenerelvoltajeenlasMCUPIC\$V_{DD}\$pin  porexcederelmáximo\$V_{DD}\$  encargasmínimas(típicamentecuandoelPICMCU  estáenrestablecerodurmiendo).Dependiendode  otroscircuitosconectadosa\$V_{DD}\$,estaresistencia  puedetenersuvaloraumentadooposiblementeincluso  eliminadoporcompleto.LosdiodosD1-D3debenser  seleccionadodemodoquealacargamáxima,típicamente  cuandoelPICestáfuncionandoyestáconduciendosu  salidasaltas,lacaídadetensiónenD1-D3es  losuficientementebajocomoparacumplirconelmínimodeMCUPIC  \$V_{DD}\$requisitos.

Ladesventajadeesteenfoqueseríaquedisminuiráelvoltajeinclusocuandoestépordebajodelos3,6V,porloquenotendráelrangooperativocompleto.

Tengamuchocuidadoalseleccionardiodos;\$V_F\$noesconstanteconrespectoalacorrienteolatemperatura.Aquíhayunarelacióndeejemplodela hoja de datos de Fairchild 1N414 :

La tensión directa es proporcional al registro de la corriente hasta aproximadamente 100 mA, cuando comienza a aumentar más rápidamente debido a la saturación de la portadora. Usted menciona que su dispositivo tiene una corriente mínima de unos pocos μA, por lo que probablemente pagó muy caro. Puede aumentar esta corriente de reposo a poco más de 20 μA con una resistencia de 220 kΩ y colocar 2 diodos en serie para obtener una caída de 450mV por diodo y un voltaje de salida seguro de 3.6V cuando sus baterías estén a 4.5V.

Por supuesto, cuando la MCU se despierta y consume más corriente (suponiendo ~ 10mA), la caída de voltaje aumentará a aproximadamente 2⋅700mV = 1.4V. En lugar de operar con sus baterías en su rango de carga completo, solo podrá descargar sus baterías a 1.8V + 1.4V / 3 = 3.2V / 3 = 1.06 V / celda. Se puede tener alguna optimización para aumentar o disminuir el valor de la resistencia y el conteo de diodos, pero es difícil obtener buenos resultados como se podría lograr con un LDO.

Conclusión: no utilice este enfoque a menos que su aplicación sea extremadamente sensible a los costos

Un diodo común en serie no es una buena idea, como mostró PetPaulsen: la caída de voltaje varía demasiado con la corriente.

Un diodo de referencia de voltaje como el LM285 en serie con su batería es una mejor opción si Tu corriente es de 20mA máximo. La caída de voltaje es prácticamente una constante de 1.235 V desde aproximadamente 3 \ $ \ mu \ $ A hasta un máximo de 20 mA.

NimH a baja corriente proporcionará, por ejemplo, 1,1 - 1,35 voltios de salida. El voltaje caerá por debajo de 1.3V / celda al principio del rango de descarga. Con un nivel bajo de Iout, 1.1V está casi agotado si se desea una muy buena vida celular, pero puede bajar sustancialmente. Si diseña 3.3-3.9V o dice 3.0 - 3.9V, recuperará la gran mayoría de la energía disponible. No dice qué es el drenaje de la corriente de funcionamiento o la oferta de suministro aceptable durante el funcionamiento, y esto influirá en el diseño aceptable.

El voltaje de carga máximo por celda depende de la tasa de carga actual máxima. A tasas de carga moderadas, Vmax_chg suele ser de 1,45 V (3 = 4,35 V) y se puede usar 1,4 V con una pérdida de capacidad mínima.

Si una reducción del rango de voltaje de la batería en una cantidad o proporción fija fuera aceptable, un FET con resistencias de compuerta de valor excepcionalmente alto podría lograr esto. Puede comprar FETS de "voltaje de compuerta cero" que usaron almacenamiento de carga aislado para desviar las compuertas a "simplemente no encendidas" a 0 voltios \ $ V_ {GS} \ $ para que el voltaje de la fuente sea igual al voltaje de la compuerta aplicada. "Un poco de juego" produciría una solución similar en rendimiento a la solución de IC anterior, pero con una precisión de voltaje absolutamente inferior. El IC proporciona un resultado inmensamente sofisticado y preciso y vale la pena considerarlo.

Un 1N4007 caerá aproximadamente 0.85 voltios en la dirección hacia adelante. Cuesta vatios-hora, pero no actual.

El hecho de que suministre 4.5V a las baterías no significa que realmente obtenga 4.5V a través de las baterías. Mantendrán su voltaje de estado de carga, más un poco de voltaje a través de la resistencia de la conexión. El resto de la tensión se perderá a través de los circuitos que entran en las baterías. Cuanto menor sea la carga de la batería, mayor será la corriente que desean y, por lo tanto, más pérdidas tendrá en los circuitos alrededor de la batería. Por lo tanto, las baterías no llegarán a 3 * 1.5V hasta que estén completamente llenas, y es probable que desee desconectarlas antes, digamos a 3 * 1.4V. Es probable que su regulador se doble y proporcione menos de 4,5 V antes de que las baterías empiecen a saturarse y aumenten el voltaje (pero no recomiendo presionarlo tanto).

Lo único que puede costar menos vatios-hora que un diodo para disminuir el voltaje es un regulador de potencia de conmutación altamente eficiente, que costará mucho dinero y ocupará mucho espacio en la placa.