Найменш дорогий спосіб підвищення напруги постійного струму

Який був би найменш дорогий спосіб підвищення напруги постійного струму?

Метою є перетворення 1,2 В / 1,5 В (з комірки AA / AAA) в 3,3 В для живлення невеликого 8-бітового мікропроцесора, наприклад Atmel ATtiny45 або ATtiny2313, а також (якщо можливо) 6 В для живлення зумера.

Крім того, який би був максимальний струм, який можна було б безпечно черпати з лужної батареї, підвищивши її до 3,3 В / 6 В?

Нарешті, як я міг обчислити тривалість дії лужної батареї з урахуванням певного споживання?

Існує техніка під назвою зарядний насос, за допомогою якого ви можете зробити подвоєння напруги, але це дасть вам лише 3В від 1,5В комірки, а ще менше - від 1,2В. Я все ще згадую про це, тому що кілька мікроконтролерів сьогодні працюватимуть з напругами до 2В. Зарядний насос може подавати лише обмежений струм, достатній для живлення мікроконтролера, але пристрої додаткової потужності, такі як двигуни чи реле, вимкнуті. Напруга також знизиться під навантаженням. Тож не ідеально. LM2660 є включений конденсатор заряду насос.

Краще рішення - регулятор комутації . Вони існують у двох основних топологіях: "долар" переходити від вищої до нижчої напруги та "підсилювати", щоб перейти від нижчої напруги до вищої. Отже, ви хочете регулятор підвищення. Основні виробники включають лінійні технології (дорожчі) та National Semiconductor (нещодавно придбані компанією Texas Instruments). LM2623 може працювати при вхідній напрузі ціною від 0.8В.

Про струм та час автономної роботи. Я припускаю, що ви працюєте з акумуляторами 1,5 В. Ті, що знаходяться на моєму столі, оцінюються як 2300mAh, тому давайте використовувати це значення. Скажімо також, що ваш мікроконтролер плюс додаткові засоби потребують 100mA при 3.3V. Це 330 МВт. Якщо комутатор ефективний на 85%, це означає, що він витягує 330 мВт / 0,85 = 390 мВт. Це на 1,5 В, тож ви виймете 260 мА з акумулятора. Акумулятор оцінюється в 2300mAh, тоді ваш пристрій може працювати за 2300mAh / 260mA = 9 годин за одну зарядку.
Якщо ви плануєте завантажувати акумулятор досить сильно, я залишився б нижче 2300 мА, що зарядить його за 1 годину.

Для отримання більшої напруги живлення від такого акумулятора потрібен певний тип комутаційного джерела живлення, який називається "перетворювачем посилення". При цьому використовується індуктор для виготовлення сплетів підвищеної напруги. Концепція така ж, як молоток робить вискоки набагато більшого тиску, ніж ваша рука може доставити на ніготь безпосередньо.

Є чіпи, які інтегрують велику частину цього. Лінійні технології, ST Micro, TI та різні інші виробляють такі мікросхеми. Деякі пропозиції від Microchip досить приємні в вузькому діапазоні напруги, як у вас є.

Зробити високу напругу в порядку, але ці мікросхеми все ще обмежені основними законами фізики. Вони не можуть забезпечити більше енергії, ніж дюйма. Оскільки потужність є напругою в рази струмом, вихідний струм повинен знижуватися в міру зростання напруги. Так само, як і з молотка, ваша рука повинна рухатися набагато більше, ніж прикладається до нігтя в обмін на більш високу силу. Звичайно, будуть і певні втрати. Все, що перевищує 90%, дуже добре. Скажімо для прикладу, що ваш перемикач підсилювача на 80% ефективніший і він робить 3,3 В на 100 мА з 1,3 В дюйма 3,3 В * 100 мА = 330 мВт. Облік втрат в комутаторі 330 МВт / 80% = 413 мВт дюйма 413 мВт / 1,3 В = 317 мА, що є струмом, який буде виведений з акумулятора.

У цьому прикладі струм акумулятора становить 317mA, що знаходиться в межах діапазону того, що тип AA може підтримувати деякий час. Щоб зрозуміти, як довго буде тривати акумулятор, потрібно подивитися на його ємність. Це виражається в поточному * часу, як мА-години. Скажімо, ваш акумулятор АА ємністю 2 Ач. При першому наближенні час роботи 2 Аг / 317 мА = 6,3 години. Однак є багато речей, які псують цей основний аналіз. З одного боку, струм не складе 317 мА протягом усього часу розряду акумулятора. Коли напруга акумулятора зменшується, джерело живлення комутації призведе до більшого струму. Температура також значно впливає на ємність акумулятора. Якщо це призначено для роботи на вулиці в холодному середовищі, ви можете отримати лише 1/2 або менше номінальної ємності акумулятора. Сам струм також впливає на потужність. 300mA для AA є, ймовірно, не до того, коли він значно погіршить потужність, але, безумовно, був би 1A. Ви можете отримати 2,0 А на 300mA, але тільки 1,6 Ач на 800mA. Я складаю цифри. Це, мабуть, не зовсім смішно для більшості батарей АА, але вам справді доведеться самостійно подивитися таблицю даних про батарею.

Надані відповіді або не спрацюють у реальних версіях описаного вами опису, або далеко не найнижчі.

Таблиця даних LM2623 Steven є розумним вибором і запускатиметься на 1.1V та працюватиме на 0.9V, але ІС коштує близько 60 центів.

Якщо ви справді хочете з найнижчою вартістю, тоді правильно спроектована версія злодія Джоула - хороший кандидат. Я використовую це ім'я, оскільки це призведе до багатьох багатьох варіантів, але оригінальна форма не дуже ефективна. Однак, як тільки ви маєте ідею, ви можете подивитися варіанти та вибрати один із них.

"Злодій Джоуля" - це один транзисторний коливальний перетворювач посилення, що використовує головну обмотку індуктора плюс обмотку зворотного зв'язку індуктора. Для самостійного використання ви можете побудувати його безкоштовно практично з будь-якого сучасного електронного пристрою, що вийшов із ладу, або якщо придбати нові або надлишки деталей, можна створити одну з 10 до 20 копійок деталей.

Ось хороший приклад сторінки "Зроби Джууля Злодія"

Складене зображення нижче складається з 3 зображень із зазначеної сторінки:

Інші - Ви можете побудувати перетворювачі посилення з одним транзистором та двома окремими індукторами - перевага не потребує двох обмоток. А класичний генератор Colpitts використовує невикористаний індуктор.
Номер тут і

Інші версії:

Добре

Кілька мільйонів інших

Вікіпедія:

Додано:

Основний злодій Джоуля - це не дивовижний дизайн. Видатною особливістю є те, що вона працює в багатьох випадках, тим самим вводячи перетворення енергії, SMPS, перетворювачі підвищення та багато іншого для багатьох відносно недосвідчених та неосвічених електроніків.

Різні думки щодо регульованих версій можна знайти, переглянувши цю колекцію (YMWV).

Я натрапив на кілька попередніх відповідей обміну стека Joule Thief, які, здається, мають певну актуальність. Пошук "злодія Джоула" на цьому веб-сайті відобразиться ще декілька.

Як я можу розрахувати злодія Джоула

альтернативне виправлення: Як я можу розрахувати злодія Джоуля

Обидва грудня 2012 року

Тут є різні осередки для світлодіодних драйверів

Найдешевші ІМС для перетворювачів підвищення, які я знаю, - це 34063 та MCP1640. Вихід MCP1640 піднімається лише до 5В, але він більш ефективний і здається легшим у використанні (менше зовнішніх частин), ніж 34063, за винятком того, що MCP1640 доступний лише як SMD.

Кнопка тире

Кнопка [Amazon] Dash працює на 3,3 В, підвищена від номінальної 1,5 В, витягуючи 200–300 мА від акумулятора при включенні та 2,3 мкА уві сні. Це означає, що акумулятор ~ 1200 мАг повинен живити пристрій щонайменше чотири години, перебуваючи в режимі сну, і десятиліття. Оскільки кнопка увімкнена лише протягом декількох секунд при активації, її, ймовірно, можна використовувати близько 1000 разів, перш ніж акумулятор вмирає. Таким чином, кнопка повинна застаріти задовго до виснаження акумулятора.

[Було зазначено], що U1, ймовірно, підвищувальний перетворювач TI TPS61201; слід, розмітка упаковки та штрихування, здається, підходять.

З амазонської тире Кнопка Теардаун

На eBay або AliExpress ви знайдете безліч дешевих і веселих схем (або, можливо, поганих?), Якщо шукаєте "USB Boost Circuit" або подібне. Вони продаються як готовий пристрій за $ 0,30 - $ 2, залежно від того, скільки ви хочете, як правило, приблизно 25mmx19mm, і якщо уважно переглядати фотографії, іноді ви можете прочитати контрольний код продукту IC і розібратися, що це таке (хоча краще ще деякі Постачальники AliExpress нададуть таблицю даних у списку). Практично кожен з них матиме резисторний дільник, який масштабує вихідну напругу до опорної напруги, а зміна резистора на одній нозі дільника дозволить отримати 3V3 замість 5В, які вони постачають.

Я купив 50, щоб знизити ціну, розпаяв розетки USB, припаяв подвійні тримачі АА (на $ 0,19), і тепер у мене є запас дешевих джерел живлення, які я можу встановити на будь-яку напругу, яка мені потрібна для проекту. Я не думаю, що ви дійсно можете побити 0,50 долара за джерело живлення.

ETA: Вам не знадобиться таблиця, щоб знайти дільник напруги або обчислити для нього нові значення, повинно бути очевидним, який є дільник (тобто пара резисторів від одного штифта IC, один резистор до заземлення, один до вихідної напруги) а опорне напруга, на яке вони орієнтуються, можна обчислити з існуючого дільника та встановленого на даний момент виходу 5 В Наприклад, на моєму, наприклад, є$15k\Omega$ на землю і $47k\Omega$ на вихід, щоб у мене було опорне напруга $\frac{15}{47+15}\times5V \approx 1.2V$, і таким чином, щоб отримати вихід 3V3, ми можемо (за щасливим збігом обставин) поміняти будь-який резистор на a $27k\Omega$ залежно від того, чи бажаєте ви бути незначно вищими або нижчими за 3V3.

Розгляньте можливість переходу на акумулятор напруги, яку ви бажаєте, а можливо, другої для зуммера.

(Якщо вам потрібні 1,2 В / 1,5 В для чогось іншого в тому ж ланцюзі, це не стосується)