Alimentar un circuito desde USB o LIPO

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Tengo un pequeño proyecto de pasatiempo que incluye MCU y algunos periféricos.
Está alimentado por una fuente de alimentación de 3.3 V y consume 200 mA-800 mA hasta por un minuto. Sin embargo, la mayoría de las veces está en modo de suspensión profunda, donde se consume muy poca corriente (esperemos que 5 µA) para que dure más tiempo cuando se alimenta con batería.

Ahora me gustaría alimentar mi proyecto por USB cuando el USB está conectado, o por una batería LIPO de la celda cuando el USB está desconectado. Cuando el USB esté conectado, me gustaría alimentar el circuito y cargar el LIPO.

Aquí está el esquema de alto nivel que tenía en mente:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Dado que el voltaje del USB (5V) siempre es mayor que el voltaje de LIPO, D1 y D2 aseguran que cuando el USB está conectado, el LIPO esté desconectado del convertidor de CC, y cuando el USB esté desconectado el cargador del LIPO esté desconectado.

Mis preguntas son:

  1. ¿Tiene sentido mi esquema de alto nivel? ¿Alguna consideración especial para seleccionar D1 y D2 ?
  2. Mi principal preocupación es cómo seleccionar el convertidor de CC.
    El voltaje de entrada varía de 3V a 5V, aunque probablemente pueda vivir con el apagado del convertidor cuando su entrada está por debajo de 3.3V, ya que la mayor parte de la energía del LIPO se consume antes de que disminuya.
    Estoy buscando un convertidor de alta eficiencia que pueda manejar eficientemente tanto corrientes altas como corrientes muy bajas, para que la batería dure más.
    ¿Un convertidor reductor sería una mejor opción que LDO? ¿Qué parámetros debo buscar en la hoja de datos?
pregunta Amir Gonnen

2 respuestas

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Su pensamiento va en la dirección correcta, pero la elección de los componentes podría ser mejor. La tarea de cargar una sola batería de litio desde el USB y cargar el sistema al mismo tiempo es tan común hoy en día que hay literalmente docenas de chips diseñados exactamente para este propósito.

Lo que está buscando se llama "Ruta de alimentación", y es una tecnología que permite la distribución de la alimentación de entrada entre la carga y la carga del sistema, alimentando el sistema desde la batería cuando el adaptador externo está desconectado e incluso aumentando la alimentación externa con la batería cuando el sistema se detiene más actual que la disponible en el adaptador / USB.

Sin embargo, tenga en cuenta que, si bien todos tienen LDO o buck de conmutación para reducir el voltaje de entrada al voltaje de carga de la batería, no tienen otro para 3.3 V. Por lo tanto, generalmente emiten 4.2 V regulados o voltaje de celda directo . Teniendo en cuenta la carga máxima del sistema de 800 mA, recomendaría usar un convertidor Buck en lugar de LDO.

    
respondido por el Maple
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En general parece razonable.

Con respecto a D1, todos los diodos tienen una fuga de corriente inversa (depende de la temperatura, y generalmente en el rango de microamperios, a menos que esté hablando Schottkeys, entonces es considerablemente más alto. El peligro es que la fuga siga (sobrecargando) la carga de la batería hasta que se produzcan problemas. suceder (ruptura, fuego, etc.)

Hay dispositivos basados en MOSFET que son mucho mejores para prevenir ese tipo de cosas. Tenga en cuenta que esto es un problema potencial solo si el USB está enchufado casi continuamente (la batería es básicamente una copia de seguridad). Supongo que está utilizando uno de esos cubos de cargador USB, ya que los concentradores más antiguos aún se adhieren al diseño de límite de corriente del USB 500mA. Los más nuevos son un lanzamiento, pero si no puede cargar su teléfono, probablemente tenga la restricción de 500 mA.

El término que desea utilizar para el suministro de conmutación es el modo de omisión de pulsos. Eso te da un rango de corriente decente.

Como ejemplo (de inicio), Texas Instruments LM2640 o TPS64200 son un ejemplo de esa tecnología, también existen otros fabricantes (exención de responsabilidad: no tengo ninguna afiliación con ningún fabricante).

Con respecto a la decisión de conmutación de LDO vs, tendrá que tomar esa decisión basándose en cálculos de tiempo de inactividad vs activo, etc. Generalmente, mientras más cerca esté la entrada de LDO a la tensión de salida, más eficiente será, y dependiendo de la Puede encontrar uno que satisfaga sus necesidades exactamente, pero para ambas tecnologías, debe evaluar el consumo de corriente inactiva, la eficiencia operativa, etc. Mi apuesta estaría en el conmutador.

    
respondido por el isdi

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