Conexión del LED a un microcontrolador alimentado con CR2032 con un rango de voltaje de descarga de 3.3V a 2V

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Para mi proyecto estoy usando un SoC nRF51822 con un CR2032 que lo alimenta. Estoy usando un LED con un consumo de 1.5 mA para señalar un evento raro. El LED debe tener 2 V para funcionar.

A medida que la batería se descarga, el voltaje cae de 3.3V a 2V cuando está vacío. Durante la mayor parte del tiempo su voltaje es de alrededor de 3V.

Cuando la batería está casi vacía, el microcontrolador sigue funcionando, pero el LED no.

¿Cuál sería la mejor manera (la más simple) de alimentar ese LED, incluso cuando el voltaje de la batería cae?

Actualmente está recién conectado a un microcontrolador con una resistencia de 510 ohmios en serie, ya que está bien que el led obtenga 2V a 2.4V.

    
pregunta Lazyboy

3 respuestas

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Si no le importan algunas partes más, puede conectar el LED a un duplicador de voltaje, pero solo obtendrá ~ la mitad de la corriente del LED para la misma corriente de entrada.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

(no se muestra) use una tapa de desvío grande a través de la batería - 100uF sería bueno.

O simplemente busque el LED con la Vf más baja que pueda encontrar (será de color rojo).

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Creo que la forma más sencilla es una de las dos opciones:

  1. Reemplace el LED con uno con una V F más pequeña en la I F (y / o brillo) deseada.

  2. Agregue una segunda batería para extender la vida útil de la batería, o solo para el led.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

En este caso, deberá revertir la lógica del led. Solo 1 parte extra, y podría ser una celda de botón más pequeña en lugar de una cr2032.

    
respondido por el Passerby
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El recuento de componentes más bajo para su problema en particular, creo, es un espejo MOSFET actual, como tal:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

M2 comenzará a conducir cuando su compuerta esté a un voltaje que permita que la corriente requerida fluya a través de R2, de modo que su drenaje y compuerta juntos creen un pequeño punto de ajuste, que se aplica a la compuerta de M1. M1 comenzará a conducir.

En teoría, si ambos MOSFET tienen el mismo voltaje caído sobre ellos, será exactamente la misma corriente, ya que los voltajes de su compuerta son exactamente los mismos, pero desde luego, habrá discrepancias, ya que su LED consume más voltaje. que R2 probablemente lo hará. También hay soluciones para eso, pero ocuparán más espacio para la tensión.

Hice una búsqueda rápida en Farnell (porque estoy limitado en mi tiempo y un poco flojo los miércoles) y encontré el Fairchild FDV301N , con una bonita Hoja de datos con todo tipos de gráficos geniales .

Lo importante aquí es que encuentre un MOSFET con una región activa a voltajes de compuerta muy por debajo de 2V. Si observa la Figura 1 en la hoja de datos vinculada anteriormente, verá que en Vg = 1.5V todavía es capaz de conducir unos pocos mA mientras se requiere menos de 0.1V en su segmento Drain-Source.

Para M2, el voltaje de la fuente de drenaje será más alto, debido al acto de equilibrio con Vg explicado anteriormente, por lo que no importa mucho, pero desea que su M1 conduzca con la menor caída de voltaje posible cuando su La batería está cerca de 2V.

R3 está ahí para aumentar el equilibrio entre los MOSFET. Si uno quiere conducir demasiado, R3 los cerrará hasta que se equilibre nuevamente.

Espero (números enormes en el parque de juegos de pelota :) con una batería de 2 V aproximadamente 1 mA a través del LED, mientras que a 3 V aproximadamente 5 mA a través del LED. Pero estas son solo estimaciones muy aproximadas, al igual que los dos valores de resistencia, debe experimentar un poco con valores diferentes si la corriente es incorrecta para usted en el mundo real.

Si cambia demasiado con el voltaje de la batería, debes ajustar R3 hasta que la relación sea lo suficientemente buena, entonces si la corriente exacta es incorrecta, puedes ajustar R2 hasta que sea correcto. Ambos resistores influyen en ambos parámetros, pero R3 tiene una mayor influencia en el balance y R2 tiene una mayor influencia en el punto de ajuste actual.

Sin embargo, debes tener en cuenta que con este truco estarás desperdiciando una pequeña cantidad de energía adicional cuando el LED esté encendido, debido a la corriente que pasa por M2, que no se usa para encender el LED. Si esto es solo 1 segundo cada hora, puede imaginar que la influencia de la corriente a través del LED es microscópica en comparación con el consumo de SoC a lo largo de esa hora.

    
respondido por el Asmyldof

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