¿La forma más fácil / económica de aumentar el voltaje?

Antes de hacer nada ... asegúrese de que el resto de los circuitos funcione dentro de las especificaciones a -40C. Si no lo hace, sacar más vida de la batería es discutible.

Además, necesita averiguar cuál es la potencia de salida de esa batería a -40 ° C. Si es menor que su nivel de potencia requerido más la eficiencia de conversión, no podrá aumentarla.

Si, y solo si, están dentro de las tolerancias, hay numerosos reguladores de aumento de presión disponibles en línea que puede usar. Algunos se denominarán circuitos de "ladrón de Joule".

Tu otra alternativa es hacer que el dispositivo se caliente solo. Por supuesto, eso implica sacrificar parte de la corriente controlada de la batería para mantener el dispositivo lo suficientemente caliente y un aislamiento térmico inteligente para mantener el calor de las partes frías con una corriente mínima, mientras que todavía le permite enfriar las partes calientes.

Su problema no está en el circuito sino en las condiciones térmicas en las que está enviando el hardware.

Hay soluciones, sencillas y baratas para resolver el problema, sin alterar el diseño, hay casos listos para enviar circuitos al vacío, que es el mejor aislamiento térmico.

De lo contrario, para estas condiciones, tendría que rehacer el proyecto, porque después de la exposición a largo plazo encontrará otros problemas, no solo las baterías.

Si esta condición de frío ocurre la mayor parte del tiempo y no solo unos pocos días al año, usaría baterías de 5V y un convertidor reductor o incluso un convertidor lineal, configurado a 3.8V (+ -0.2V). Cuando las temperaturas de congelación disminuyen el voltaje de la batería a menos de 4V, el convertidor reductor se puede apagar y la energía puede usarse directamente. Los convertidores lineales son muy eficientes para caídas de voltaje muy pequeñas y casi cero pérdidas cuando no hay ninguna. Pero son mucho menos eficientes cuando la caída de voltaje es más significativa. Las dos opciones deben ser analizadas cuidadosamente. La solución lineal es mucho más compacta y simple en lo que respecta al conteo de componentes, por lo que también es más barata. Si, por el contrario, el clima es cálido la mayor parte del tiempo, entonces use una batería de 3.6V con un convertidor de refuerzo en caso de un clima frío repentino. En ambos casos, diseñaría un sistema para apagar el convertidor cuando no sea necesario, si esta función no existe dentro del convertidor.

Su situación podría ser un buen escenario para el uso de supercapacitores (o EDLC, o condensador eléctrico de doble capa), ya que el alto ESR de la mayoría de las baterías a sus bajas temperaturas y altas corrientes desperdicia una cantidad significativa de energía de la batería, especialmente en final de la vida útil de carga: desea tomar la corriente de sus baterías cuando la ESR es mucho más baja y cargar algunos supercaps (o tapas normales) lentamente, y cuando están cargadas, luego gaste la energía que ha acumulado el supercap (s) para ejecutar su pulso amp necesita.

Entonces, a , y no dijiste cuánto tiempo duró tu pulso de 1 Amp, así que no sabemos cuánta energía realmente necesitas de una sola vez. Pero sus baterías durarán mucho más tiempo si utiliza un convertidor conmutado para cargar sus condensadores o supercapacitores justo antes de que necesite su pulso de alta energía.

Aunque los supercápsulas funcionan bastante bien a bajas temperaturas y le brindarán el pulso alto que necesita, también tienen fugas, por lo que sugiero usar las más pequeñas que funcionarán para su aplicación (con margen) y luego cargarlas solo antes de usar. (¿Tendría sentido bombear la energía restante de la supercapeta de vuelta a las baterías de almacenamiento?) Tenga en cuenta también que parecerán más "carentes" cuando las cargue por primera vez, pero a medida que las cargas migran más hacia los electrodos, eso debería desaparecer. hasta cierto punto (o eso leí).

Hace unos años, compré unos 6 supercápsulas que ellos llaman "D-Cells" porque son del tamaño de una batería de linterna D cell estándar, y comencé mi auto (Toyota Corolla de 1994) con la cadena de ellos. 350-Farad 2.7v , y cuestan menos de $ 10 USD cada una en cantidades superiores a 100; solo tenía que verlo por mí mismo. No estoy recomendando capacidades tan grandes para su aplicación, ya que aunque definitivamente manejarían su necesidad de pulso (y algunas), su fuga probablemente desperdiciaría demasiada energía para su aplicación.

Un recurso que he encontrado útil para pensar sobre estas cosas (aunque creo que no cubrió supercápsulas) es la serie especial de Jack Ganssle escrita en 2014 sobre diseño de potencia ultra baja titulada "Hardware y problemas de firmware en el uso de MCU de potencia ultra baja ". También hay mucho más en el sitio esparcido en su "Random Rants" , como su reseña de una herramienta (costosa, pero interesante) para convertir corrientes bajas para mostrar en un osciloscopio , ya que está trabajando en una aplicación remota y Tienes que optimizar tu consumo de energía.