Regulador de potencia LiPo 3S 11.1V

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Actualmente estoy trabajando en un pequeño robot aficionado, donde quiero usar un FEZ Panda II junto con un RX433 para controlarlo a distancia. Mi fuente de energía es un Turnigy 3000mAh 3S 20C Lipo que me da 11.1V para trabajar con , lo cual es demasiado para la FEZ, pero perfecto para los motores. Podría usar fácilmente una resistencia para obtener el voltaje correcto para la FEZ, pero me gustaría una solución más genérica, así que no tengo que preocuparme por la variación del consumo de corriente de diferentes sensores y qué no. Usando un LM317, puedo regular el voltaje a mis necesidades. Mi pregunta es la siguiente:

Cuando enciendo / controlo los motores, ¿afectará esto a la entrada del regulador de potencia y, a su vez, afectará a la salida y, si lo hace, cómo lo estabilizo? Podría probarlo, pero no quiero arriesgarme a freír mi FEZ todavía.

Además, veo gente hablando de un regulador LDO para el Arduino, ¿es esto más apropiado que un simple regulador LM317? 

 - Motor Specs
Voltage             =  12 V
No-Load Current     = 3.5 mA
Normal Load Current = 120 mA
Stall Current       = 360 mA

 - FEZ Panda II Specs
Voltage             = Through USB port or an external DC 6-9V power supply (connecting both is safe).
Active Current      = 103 mA.
Idle Current        = 65 mA.
Hibernate Current   = 3.75mA.
    
pregunta William Mariager

2 respuestas

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Lo que importa no son las especificaciones del motor, suponiendo que estés satisfecho con la forma en que se ejecuta desde tu fuente de 11V. El problema es cuánta corriente necesita esta FEZ a qué voltaje.

Un regulador lineal debería funcionar lo suficientemente bien siempre y cuando el motor no haga que el suministro de 11 V sea tan bajo temporalmente que el regulador ya no pueda mantener la tensión de salida.

En teoría, un regulador emite un voltaje constante siempre que el voltaje de entrada esté por encima de algún umbral. Si está intentando obtener 5V o 3.3V, entonces 11V es suficiente en ese sentido. Sin embargo, en realidad los reguladores solo pueden hacer frente a una cierta velocidad de cambio de voltaje de entrada. Los motores pueden causar picos grandes y repentinos, que pueden llegar hasta la salida regulada en cierta medida incluso si la entrada del regulador se mantiene por encima de su umbral mínimo.

Afortunadamente, la solución a ambos problemas es simple. Coloque un diodo seguido de una tapa de almacenamiento electrolítico entre la alimentación de 11 V y la entrada del regulador. Eso evitará que los picos negativos vayan a la entrada del regulador. El condensador mantendrá el voltaje de entrada del regulador durante la corta duración de cualquier pico.

En un entorno generalmente ruidoso como el que usted describe, es una buena idea colocar un filtro de alta frecuencia frente al regulador. No sé cuánta corriente consume esta cosa FEZ, pero si es solo un microcontrolador a digamos 200 mA, entonces una perla de ferrita o "inductor de viruta" seguida de una tapa de cerámica de 10uF en toda la entrada del regulador y las terminales de tierra funcionarán bien. Esto atenuará las altas frecuencias con las que el regulador no es tan bueno lidiando.

Otro punto es que un regulador lineal será bastante ineficiente en esta aplicación. Incluso si esta cosa FEZ quiere 5V, eso sigue siendo 6V se reducirá en aproximadamente un 45% de eficiencia. Eso por sí solo puede no ser un gran problema ya que la energía desperdiciada como calor puede ser pequeña en comparación con lo que usan los motores. Probablemente es más una cuestión de lidiar con el calor. Una vez más, eso depende de las especificaciones de la FEZ. Si consume 50 mA a 5 V, entonces el regulador solo disipará 300 mW. No es un gran problema para un caso TO-220 en el aire libre. Si, por otro lado, consume 400 mA a 3.3 V, entonces el regulador disipará más de 3W, lo que debe tratarse específicamente.

Por lo tanto, podría valer la pena mirar en un conmutador. Con una eficiencia del 80%, solo disiparía 330 mW con 400 mA a 3.3 V fuera.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Es poco probable que cause daño.

Mi razonamiento: tienes un 20C LiPo. Eso significa que es capaz de generar 20 veces su capacidad (3Ah) en amperios. Por lo tanto, puede extraer hasta 60 A de él sin efectos adversos. Para hacer esto, la resistencia interna debe ser baja.

Vuelo mis aviones modelo con baterías Rhino 750mAh 3S mucho más pequeñas. Estos son capaces de dar 15A continuamente. Dibujando alrededor de 6.5A para mi motor, noté una caída de alrededor de 0.3V. Es muy poco probable que 350 mA tenga un efecto significativo, especialmente de una batería tan grande.

Sin embargo, todos los reguladores de voltaje tienen algo llamado regulación de línea y respuesta de línea caracterizados en la hoja de datos. Un regulador lineal se puede modelar como una resistencia variable controlada por un amplificador operacional para estabilizar la salida (ignorando, por ahora, las protecciones de cortocircuito / sobrecalentamiento). Esta resistencia no puede cambiar el valor al instante, por lo que si aumenta la tensión a 10 V obtendrá un pequeño pico en la salida, tal vez 100 mV. La buena noticia es que una disminución en el voltaje resultará en una disminución del voltaje de salida. Por lo que es poco probable que se fríe su dispositivo. La regulación de línea es cambio Vout sobre cambio Vin. La respuesta de línea es la cantidad de variación debida a eventos transitorios.

Para garantizar la máxima estabilidad y el mínimo apunte, instale buenos condensadores electrolíticos en la entrada y la salida, así como algunos pequeños materiales cerámicos de 100n.

    
respondido por el Thomas O

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