Eficiencia energética del sistema integrado

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Estoy diseñando un sistema integrado y espero lograr la máxima eficiencia energética, ya que el sistema funcionará con 2 baterías CR1620. Además de la eficiencia energética, me gustaría mantener el BOM lo más bajo posible.

El sistema consta de 3 componentes principales 1x 5mm RGB LED 1x PIC16F18325 (procesador 5v) o PIC16LF18325 (procesador 3.3v) 1x Acelerómetro MMA8452q (I2C y 3.3v y como se anuncia NO es 5v tolerante)

El LED consumirá la mayor parte de la energía, ya que estará encendido cuando el sistema esté en uso.

Una consideración primordial de diseño, los LED deben ser tan brillantes como sea posible, independientemente del consumo, es el resto del sistema lo que necesito optimizar.

Mis preguntas se basan en estos escenarios:

Escenario 1 PIC16F18325 (la versión 5v se puede alimentar directamente con las baterías 2x CR1620) 3x BSS138 (FET de canal N)  1- para alimentar el acelerómetro (3.3v)  2- SCL  3- SDA

Escenario 2 PIC16F18325 (la versión 5v se puede alimentar directamente con las baterías 2x CR1620) 3x divisores de tensión de resistencia para alimentar el acelerómetro (3.3 v), SCL y SDA **** Nota, ni siquiera estoy seguro de si esto funciona ******

Escenario 3 Combinación de Escenario 1 y 2, tal vez use 1x BSS138 para los divisores de potencia y 2x para SCL y SDA o 1x divisor de voltaje para la potencia y 2x BSS138 para SCL y SDA

Escenario 4 PIC16LF18325 (3.3v MCU) usando un LM3940 para regular el voltaje de 6v a 3.3v (con una eficiencia de aproximadamente 55% -65% ya que es un regulador lineal) y conectando todo directamente.

Así que mis preguntas son estas: ¿Cuál de estos escenarios funcionará? (Estoy bastante seguro de que 1 y 4 funcionan, pero no estoy seguro acerca de 2 y 3) ¿Cuál de estos escenarios es el más eficiente energéticamente? En el escenario 4, ¿el LED tendrá alguna diferencia en el brillo impulsado por 3.3v vs 5v? Suponiendo que ajuste el valor de la resistencia para controlar el LED RGB a 20 mA en cada canal

Idealmente, el escenario 4 sería la forma más fácil y confiable de diseñar el sistema, pero me preocupa la pérdida de potencia del regulador lineal. Además, me preocupa que el brillo del LED sufra 3.3v.

Cualquier ayuda y consejo sería muy apreciado =) Gracias de antemano

    
pregunta user71749

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La mayor parte del uso de un voltaje más bajo para el LED es correcto. Perderá menos energía en la resistencia, pero la cambiará por una menor tolerancia al hacer coincidir la resistencia y el LED. Obviamente, en el caso del borde, la resistencia debe ser de 0 ohmios, y el voltaje directo del LED es de 3,3 V; en este punto, la curva U-I se vuelve bastante pronunciada, por lo que las tolerancias de fabricación afectarán en gran medida la salida de luz.

Si un regulador lineal o un convertidor reductor es más eficiente para el procesador y el acelerómetro depende principalmente de las corrientes involucradas, para las corrientes pequeñas, las lineales tienden a ser mejores.

Por lo general, puede mezclar componentes de 5V y 3.3V con divisores de resistencia en las líneas de datos (estos son de alta impedancia, entonces el divisor funciona), pero necesita un regulador adecuado para una potencia de 3.3V, y si lo diseña eficiente, es probable que esté mejor usando un solo voltaje en todas partes.

Si todo lo que necesita es brillo total, y el costo no es un gran problema, la Allegro A4490 podría funcionar para usted:

  • usando el voltaje a través del resistor en serie como el voltaje de retroalimentación (\ $ \ frac {800 \ mathrm {mV}} {20 \ mathrm {mA}} = 40 \ mathrm {\ Omega} \ $) le da una corriente eficiente reglamento
  • activar los canales con las entradas de habilitación de alta impedancia reduce el consumo de corriente de la MCU, por lo que puede usar un regulador lineal aquí (idealmente, la MCU no controla nada).

La desventaja aquí es la lista de materiales: necesita tres resistencias, inductores y diodos de retorno como componentes externos para ese IC, y como sus demandas actuales son bastante pequeñas, lo más probable es que haya mejores ICs por ahí.

    
respondido por el Simon Richter

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