Existen muchos chips de contador de culombio que miden la corriente integrada que entra o sale de una batería para estimar el estado de carga. ¿Hay chips buenos para circuitos fáciles con el fin de medir cuánta carga utiliza una operación en particular que puede durar entre 1 y 500 ms? Ninguno de los chips de conteo de carga que he visto ofrece una buena resolución en escalas de tiempo cortas. Un chip típico, por ejemplo, generaría aproximadamente dos conteos por segundo a la corriente de entrada máxima; si una operación requiere por ejemplo 100 mA durante 10 ms, y 25 mA durante 90 ms, un contador de culombio que daría como resultado dos cuentas por segundo a la corriente máxima (100 mA) ofrecería una cuenta por cada 50 mC. La operación descrita consumiría 3.25mC, por lo que el contador solo produciría un conteo cada 15 operaciones.
Un enfoque que estaba considerando era utilizar una fuente de alimentación de conmutación en modo discontinuo, que operara desde un voltaje de entrada regulado, y contar el número de pulsos del conmutador. Eso debería producir un conteo de alta resolución; si la fuente de alimentación de conmutación siempre usó la misma cantidad de corriente en cada pulso, y si la corriente siempre cayó a cero entre pulsos, el número de pulsos debe ser directamente proporcional a la corriente total integrada. Desafortunadamente, esa no es la forma más eficiente de operar un conmutador, y la mayoría de los conmutadores intentan operar de manera más eficiente que esa.
Suponiendo que la tensión de alimentación sea de 3 o 6 voltios, la corriente máxima es de 250 mA, y el objetivo es tener un mínimo de 50% de eficiencia y 3mW de disipación inactiva, ¿cuál sería el mejor enfoque?
Addendum
Aunque me gustaría tener un enfoque de medición de propósito general, la aplicación particular que tengo en mente es determinar qué factores afectan el consumo de energía de varios módulos de RF "inteligentes" que se utilizarán en exteriores. Por ejemplo, si los módulos normalmente consumen un mAs cada 15 segundos para mantener una malla, pero durante una tormenta, algunos de los módulos comenzarán a consumir 10 ms cada segundo durante un par de minutos, ese tipo de cosas sería útil saber. Si por alguna razón la corriente de inactividad que normalmente se encuentra en 25uA a veces sube a 40uA, me gustaría saber eso también.
Una gran cantidad de dispositivos de integración de carga funcionan midiendo la corriente instantánea e integrando los valores medidos. Lo que me preocupa es que la corriente instantánea tendrá un rango dinámico bastante grande (me gustaría que fuera posible tener una precisión de 10 uA en situaciones de poca corriente, pero poder capturar eventos de hasta 250 mA), y tomar lecturas con eso El nivel de previsión lo suficientemente rápido para garantizar que incluso los eventos cortos se integren con precisión parecería un poco complicado.
Una de las soluciones en las que estoy pensando sería utilizar un PIC con un comparador analógico incorporado o externo, con un funcionamiento regulado de 3.30 voltios; siempre que la salida esté por debajo de 3.10 voltios, encienda un PFET con una resistencia en serie ajustada para pasar a 0.50A con una caída de 0.20 voltios. Si hay un límite suficiente en la salida, el PIC debería poder dormir cuando haya un voltaje adecuado en la salida; cuando el voltaje cae por debajo de 3,10 voltios, el PIC podría despertarse, alimentar los pulsos al PFET hasta que el voltaje vuelva a estar por encima de los 3,10 voltios y, si la carga no tomó demasiados pulsos, "vuelva a la cama".
Espero que la precisión de la escala de medición se vea afectada por la precisión del reloj del PIC, la resistencia combinada efectiva del PFET y la resistencia en serie, y la comparación de la tensión de salida a 3.10 voltios, la regulación de la entrada de 3.30 voltios. La precisión de la desviación de la medida sería puramente una función de la fuga.
Si el objetivo es tener una precisión general del 10%, el PIC generalmente tendría que mantener su rendimiento dentro de los 0.02 V del objetivo. Frente a una carga de 250 mA, una tapa de 1000uF caería 0.250V / ms. Mantener la caída de voltaje por debajo de 0.02 voltios requeriría que el PIC se active dentro de 80us, lo que creo que probablemente sea factible con los PIC basados en el oscilador RC.