¿Cómo ahorra energía el uso de un convertidor reductor de CC / CC?

Los sensores típicamente no consumen mucha energía. Dado que la corriente y, por lo tanto, la energía generalmente se extrae de la corriente constante, no hay ahorro de energía de entrada para reducir o el regulador LDO a un voltaje más bajo.

Defina los detalles de su diseño para una respuesta medible.

P.S. ¿Por qué la costumbre? cuando ya hay 3 sensores IR de gran terminal que funcionan a 2.5 V como Vishay / Sharp TSMP1138

Comprendo cómo los convertidores reductores CC-CC ahorran energía en comparación con un regulador lineal, pero ¿ahorran energía en comparación con no utilizar la conversión de energía en conjunto?

Esto es un poco complicado. La razón por la cual se percibe el ahorro de energía en primer lugar es una mala interpretación. Puede considerar la conversión de voltaje como un proceso en la electricidad, y hay diferentes procesos que puede utilizar para realizar esta tarea. Cada proceso diferente tiene un costo de energía diferente asociado con él. El costo se expresa en documentos como eficiencia o la cantidad de energía que sale del dispositivo en comparación con la cantidad que entra.

Por lo tanto, el ahorro de energía percibido es simplemente el resultado de comparar un gran costo (el regulador lineal) con un menor costo (el regulador de conmutación). Si no cambia el voltaje en absoluto, no hay ningún costo inherente en absoluto.

Todo esto dicho, la mayor parte del tiempo cuando cambiamos los voltajes es para evitar la pérdida de energía. Cuanto más larga sea la distancia que necesita para transmitir potencia, y cuanto más pequeños sean los cables por los que desea transmitirla, más vale la pena cambiar a un voltaje más alto, pagando un costo en energía, para evitar un mayor costo en energía Debido a las pérdidas de transmisión. Hay muchos factores en juego aquí, el costo del conductor y el aislamiento, el equipo de montaje, el costo de la seguridad, además del valor real de la electricidad que se transmite.

Algunos dispositivos (los LED, por ejemplo) tienen una compensación de eficiencia con el voltaje, y se vuelven menos eficientes a medida que aumenta el voltaje. Algunos dispositivos consumen tan poca energía en primer lugar que se necesitarían circunstancias atenuantes para hacer que los ahorros de energía del cambio de voltaje valgan la pena. Existe una buena posibilidad de que este sea el lugar donde cae su dispositivo, por lo que probablemente valga la pena medir su consumo de energía y tomar una decisión basada en eso. Existe una gran posibilidad de que ahorre cierta cantidad de energía al reducirla, y también es muy probable que la cantidad de energía ahorrada no valga su tiempo de ingeniería, el costo del componente adicional o el peso en el acabado. dispositivo. Ahorrar el 10% de la energía total del dispositivo aumentará notablemente la vida útil de la batería, pero si solo está ahorrando 30uW en ese único componente y todo el proyecto usa 1W total, no percibirá la diferencia.

Necesitarás hacer un presupuesto energético.

He encontrado bastante a menudo que la corriente consumida es más o menos constante para componentes electrónicos como microcontroladores y sensores.

La razón por la que los voltajes eran más altos antes es que los voltajes operativos de los transistores eran más altos.

El consumo está determinado en gran medida por la frecuencia de reloj en un microprocesador / microcontrolador que se debe a la carga / descarga de los condensadores internos (principalmente), principalmente en el reloj, pero también para cualquier otro cambio. señal.

La energía requerida para cargar y descargar un capacitor es \ $ CV ^ 2 \ $ (la energía almacenada en el capacitor es la mitad de eso, la otra mitad se pierde al cargarlo).

Puedes ver que la energía en el condensador es proporcional al cuadrado de la potencia. Por lo tanto, el cambio de 3.3V a 2.5V ahorra cerca del 40% de la potencia dinámica . Si su DC-DC tiene una eficiencia del 80%, podría ahorrar el 20% de esta potencia dinámica.

Algunos microcontroladores tienen un regulador lineal interno y / o un DC / DC. El regulador lineal se asegura de que el núcleo siempre funcione a la misma tensión, que es otra razón por la cual la compilación depende más de la corriente que en el voltaje. Si el microcontrolador tiene un DC / DC, es probable que agregar uno externo sea ineficiente.

La potencia estática se calcula de manera diferente. Aproximadamente es de \ $ V * I \ $, por lo que una caída de 3.3V a 2.5V ahorra aproximadamente el 25% de la potencia.

Pero hay que tener en cuenta las pérdidas de potencia estática. ¿Cuánto consume el DC / DC cuando no hay carga, por ejemplo?

Por lo tanto, debes hacer un presupuesto de energía : - Cuánta potencia necesita (considere los perfiles de frecuencia, etc.); - Cuál es su potencia estática y dinámica (la potencia dinámica depende de la frecuencia); - ¿Cuál es la eficiencia del DC / DC (ver las pérdidas estáticas)? - Considere esto para los diferentes voltajes (cuando el consumo de corriente cambia con el voltaje).

Además, no olvide que puede modificar con frecuencia la frecuencia de funcionamiento de su microcontrolador, lo que puede ser una excelente manera de ahorrar energía. Mida la cantidad de energía que consume al colocar una resistencia "pequeña" en serie en la salida de su regulador y al controlar esa tensión en un osciloscopio. Ajuste el valor del resistor para que tenga una pequeña caída de potencia que no impida que su circuito funcione, pero que sea suficiente para medirlo sin demasiado ruido (para eso he usado \ $ 10 \ Omega \ $ resistores).

¿Lo necesita / qué necesita? : Por supuesto, también está el costo del DC / DC, el costo de su diseño, el punto de falla adicional, el espacio que ocupa, etc. Es una compensación de todo eso y la necesidad de una mayor duración de la batería con respecto a al impacto esperado en ventas y utilidades. Pasé por el "problema" de seleccionar una tarjeta SD, optimizar la frecuencia del procesador y las operaciones de la tarjeta SD para aumentar la vida útil de la batería a una semana en una aplicación que medía 24 horas al día con LED y registrar esas medidas en la tarjeta SD de 4GB. Pasé de aproximadamente medio día de autonomía a 1 semana optimizando el programa y seleccionando y entendiendo la mejor tarjeta SD. ¡Pero era un requisito!