Circuito temporizador 555 de potencia ultra baja

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Estoy tratando de diseñar un circuito que incluya un temporizador CMOS LMC555 que funcione como un multivibrador monoestable. Esencialmente, quiero un interruptor momentáneo para encender un conjunto de LED durante unos 20 segundos y luego apagarlo. Los detalles sobre el circuito se pueden encontrar en enlace .

Según mis requisitos, estoy ejecutando este circuito con una batería de 9v. Idealmente, me gustaría que este circuito consumiera la menor cantidad de corriente posible cuando esté inactivo (esperemos que ~ 20uA o menos) para que la batería dure aproximadamente un año (el circuito solo estará "activo" aproximadamente el 0,1% del tiempo ). Después de construir el circuito, medí que la corriente de la batería era aproximadamente 200 uA, lo que está dentro de las especificaciones de la pieza. Sin embargo, quería ver si podía hacer esto mucho más bajo.

Con el fin de limitar la corriente consumida cuando el temporizador está apagado, intenté diseñar un circuito de bloqueo que impediría que la corriente fluya a Vcc cuando la salida es 0v (y no se ha presionado el interruptor). El diseño está muy influenciado por el video de Kevin Darrah " Tutorial de bajo consumo de Arduino! Kill Power Circuit " en YouTube.

El circuito real que construí se parece a esto .

Cuando implemento este circuito en una placa de pruebas, obtengo resultados extraños. Cuando se conecta el pin 2 (disparador) al NMOS / PMOS, el pin se tira a tierra y la salida se mantiene alta. Haciendo un poco más de investigación, aproximadamente 6 mA fluyen hacia el gatillo cuando el temporizador 555 está completamente apagado (lo que parece increíblemente extraño). Parece que el circuito se comporta mal cada vez que el activador está conectado a los MOSFETS. He conseguido que este circuito funcione conectando manualmente este cable a 9v / Gnd pero encuentro que el circuito consume 3mA.

De todos modos, ¿alguien puede ayudar a explicar por qué este circuito no funciona en la práctica? Además, si pudiera recomendar un nuevo método para eliminar la corriente del chip, sería increíble. Si necesita más información u otras medidas, también puedo proporcionarlas. Desafortunadamente, no puedo utilizar el LMC555, por lo que no puedo realizar cambios drásticos en mi diseño al respecto.

    
pregunta Anthony

4 respuestas

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Si estás "atascado" con un 555, esto debería funcionar para ti:

No tengo un modelo LMC555, así que lo resolví con un bipolar 555 y obtuve menos de 20 nA de corriente de reposo entre pulsos.

Además, elegí los MOSFET de forma aleatoria de la biblioteca LTspice, por lo que es posible que desee elegir otra cosa que sea más adecuada para sus necesidades.

CÓMO FUNCIONA:

S1 es un interruptor de botón momentáneo normalmente abierto, y cuando está abierto, la compuerta Q2 (un MOSFET en modo de mejora del canal N) se empuja a tierra a través de R1, lo que apaga a Q2 y desconecta el drenaje Q2 de la tierra. esto hace que la compuerta Q1 (modo MOSFET del modo de mejora de canal P) se conecte al riel de suministro positivo (V1 +) a través de R2, al apagar Q2, lo que desconectará el drenaje Q1 del riel de suministro positivo. En estas condiciones, U1-8 se desconectará de V1 + y, por lo tanto, U1 no extraerá corriente del suministro.

Cuando se hace S1, la compuerta Q2 se conectará de V1 + a R3, encendiendo Q2 y conectando el drenaje Q2 a tierra. Esto hará que la compuerta Q1 descienda a tierra a través de R4 y Q2, activando Q1, que conectará V1 + a U1-8, el pin de entrada de potencia del chip.

Al mismo tiempo, C2 comenzará a cargar hasta V1 + a R6, lo que sacará a U1 de RESET, y se generará un pico negativo en U1-2 porque C1 se conecte abruptamente a tierra a través de Q2. El pico negativo en U1-2 activará el temporizador y hará que U1-3 alcance un nivel alto de 1.1 RtCt segundos, y este pulso saldrá del circuito y se usará externamente.

El pulso también se usa internamente para mantener la puerta Q2 alta durante la duración del pulso conectando la puerta U1-3 a la puerta Q2 a través de D1. Este nivel alto persistirá durante la duración del pulso de salida de U1 y sirve para mantener encendido a Q1 y q2 después de liberar S1, lo que mantendrá U1-8 conectado a V1 + hasta que el pulso se agote.

Cuando eso suceda, Q2 se apagará, lo que lo apagará, lo que a su vez desconectará U1-8 de V1 +, apagará U1 y causará que U1 extraiga una corriente de reposo esencialmente cero desde V1 hasta la próxima vez que se presione S1 , comenzando de nuevo el ciclo.

Aquí está la lista de circuitos de LTspice en caso de que quiera jugar con el circuito. ¡Disfrutar! :)

Version 4
SHEET 1 880 884
WIRE -656 64 -896 64
WIRE -464 64 -656 64
WIRE -400 64 -464 64
WIRE -256 64 -304 64
WIRE -160 64 -256 64
WIRE 256 64 -160 64
WIRE 304 64 256 64
WIRE -464 112 -464 64
WIRE -256 112 -256 64
WIRE -160 112 -160 64
WIRE 304 112 304 64
WIRE -656 128 -656 64
WIRE -704 144 -768 144
WIRE 0 176 -64 176
WIRE 256 176 256 64
WIRE 256 176 224 176
WIRE -464 224 -464 192
WIRE -384 224 -384 112
WIRE -384 224 -464 224
WIRE -384 240 -384 224
WIRE -352 240 -384 240
WIRE -256 240 -256 192
WIRE -256 240 -288 240
WIRE -240 240 -256 240
WIRE -112 240 -240 240
WIRE 0 240 -112 240
WIRE 304 240 304 192
WIRE 304 240 224 240
WIRE -384 304 -384 240
WIRE -32 304 -96 304
WIRE 0 304 -32 304
WIRE 256 304 224 304
WIRE 304 304 304 240
WIRE 304 304 256 304
WIRE -896 320 -896 64
WIRE -768 320 -768 144
WIRE -240 336 -240 240
WIRE 304 352 304 304
WIRE -160 368 -160 192
WIRE -112 368 -160 368
WIRE 0 368 -112 368
WIRE -384 416 -384 384
WIRE -160 448 -160 368
WIRE -32 464 -32 304
WIRE 352 464 -32 464
WIRE -656 496 -656 208
WIRE -576 496 -656 496
WIRE -544 496 -576 496
WIRE -432 496 -464 496
WIRE -656 544 -656 496
WIRE -576 544 -576 496
WIRE -576 656 -576 608
WIRE -32 656 -32 464
WIRE -32 656 -576 656
WIRE -896 688 -896 400
WIRE -768 688 -768 400
WIRE -768 688 -896 688
WIRE -704 688 -704 192
WIRE -704 688 -768 688
WIRE -656 688 -656 624
WIRE -656 688 -704 688
WIRE -384 688 -384 512
WIRE -384 688 -656 688
WIRE -240 688 -240 400
WIRE -240 688 -384 688
WIRE -160 688 -160 512
WIRE -160 688 -240 688
WIRE -64 688 -64 176
WIRE -64 688 -160 688
WIRE 304 688 304 416
WIRE 304 688 -64 688
WIRE -896 784 -896 688
FLAG -896 784 0
FLAG 352 464 OUT
FLAG -112 368 RESET
FLAG -112 240 TRIG
FLAG 256 304 RtCt
FLAG -96 304 OUT
SYMBOL Misc\NE555 112 272 R0
SYMATTR InstName U1
SYMBOL res 288 96 R0
WINDOW 0 49 44 Left 2
SYMATTR InstName Rt
SYMATTR Value 1.8meg
SYMBOL cap 288 352 R0
WINDOW 0 42 31 Left 2
WINDOW 3 25 0 Left 2
SYMATTR InstName Ct
SYMATTR Value 10µ
SYMBOL Misc\battery -896 304 R0
WINDOW 0 13 94 Left 2
WINDOW 3 15 12 Left 2
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value 9V
SYMBOL pmos -304 112 M270
WINDOW 0 -15 66 VLeft 2
WINDOW 3 69 96 VLeft 2
SYMATTR InstName Q1
SYMATTR Value FDS4465
SYMBOL nmos -432 416 R0
WINDOW 0 63 30 Left 2
WINDOW 3 70 66 Left 2
SYMATTR InstName Q2
SYMATTR Value FDS6630A
SYMBOL res -672 528 R0
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 10k
SYMBOL sw -656 224 M180
SYMATTR InstName S1
SYMBOL voltage -768 304 R0
WINDOW 3 24 96 Invisible 2
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR Value PULSE(0 1 10 10m 10m 100m)
SYMATTR InstName V2
SYMBOL diode -560 608 R180
WINDOW 0 -35 32 Left 2
WINDOW 3 -69 -3 Left 2
SYMATTR InstName D1
SYMATTR Value 1N4148
SYMBOL res -448 208 R180
WINDOW 0 36 76 Left 2
WINDOW 3 36 40 Left 2
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 100k
SYMBOL cap -144 448 M0
WINDOW 0 -42 35 Left 2
WINDOW 3 -37 70 Left 2
SYMATTR InstName C2
SYMATTR Value 10n
SYMBOL res -144 96 M0
WINDOW 0 -46 39 Left 2
WINDOW 3 -63 66 Left 2
SYMATTR InstName R6
SYMATTR Value 1meg
SYMBOL res -272 96 R0
WINDOW 3 34 68 Left 2
SYMATTR Value 100k
SYMATTR InstName R5
SYMBOL cap -288 224 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 2
WINDOW 3 32 32 VTop 2
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value 10n
SYMBOL res -448 480 R90
WINDOW 0 -32 56 VBottom 2
WINDOW 3 -32 58 VTop 2
SYMATTR InstName R3
SYMATTR Value 1000
SYMBOL res -400 288 R0
WINDOW 0 -42 42 Left 2
WINDOW 3 -58 71 Left 2
SYMATTR InstName R4
SYMATTR Value 1000
SYMBOL diode -224 400 R180
WINDOW 0 41 30 Left 2
WINDOW 3 24 0 Left 2
SYMATTR InstName D2
SYMATTR Value 1N4148
TEXT -880 720 Left 2 !.tran 50 startup
TEXT -880 752 Left 2 !.model SW SW(Ron=.01 Roff=1G Vt=0.5 Vh=0)
TEXT 32 504 Left 2 ;Output pulswidth =
TEXT 32 536 Left 2 ;1.1 RtCt seconds
    
respondido por el EM Fields
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El principal problema que veo es que quieres que la entrada del disparador sea más alta que la entrada V + cuando el LMC555 está apagado, y eso viola este requisito:

EstáahíporquehayunaestructurasimilaraundiododentrodelchipdesdecadaentradaaV+,paraproteccióndeentrada.Ustedestápolarizandohaciaadelanteesediodoyestádibujandounacorrienterelativamentealta.Dadoqueestálimitandolacorrienteaalgorazonable,probablementenohayadañadoelchipapesardehabervioladolascalificacionesdeAbsmax(uncasoraroenelqueestoescierto).

Puedeshacerqueestofuncioneagregandoesto:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

V + se refiere al pin en el chip, al igual que el disparador.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Debido a que la baja potencia es un criterio importante, no use el malvado 666 555 timer. Hay formas mucho mejores, incluyendo algunas partes discretas.

Si este problema surgiera en el mundo real, usaría un pequeño microcontrolador como el PIC 10F200. Se quedaría en el sueño la mayor parte del tiempo. Una pulsación de un botón lo despierta. Esto hace que encienda los LED, espere 20 segundos, apague los LED y vuelva a dormir. Hay otros PIC que son un poco más grandes pero tienen menos corriente para dormir. Debería poder reducir esto por debajo de 1 µA en el peor de los casos.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Intente usar uno de los temporizadores de potencia ultra baja de Ti. Algo como el TPL5111 podría hacer el truco

    
respondido por el user 11001010

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