Харчування MCU від акумулятора без регулятора

13

Я бачив деякі плати розробки (наприклад, комплект комплектів для розробників BL652 ) для мікросхем малої потужності, що живлять акумулятор, підключений безпосередньо до MCU без регулятора.

Для прикладу, використовується акумулятор 3V CR2032. Технічний опис для MCU визначає наступні параметри:

datasheet page 16.
Absolute Maximum Ratings            Min           Max
Voltage at VDD_nRF pin             -0.3           3.9

datasheet page 17.
Recommended Operating Parameters    Min    Typ    Max
VDD_nRF                             1.8    3.3    3.6

Я інтерпретую це як "If your battery voltage drops to a value between 0-1.7 it isn't defined what will happen".

Чому це мене турбує, це тому, що я бачив регулятори, що мають шпильки Power Good, і не знайшли в аркуші явних тверджень про те, що MCU з прикладу не буде пошкоджено перенапругою.

Як я можу вирішити, чи потрібен регулятор між акумулятором і навантаженням, щоб гарантувати відсутність пошкоджень, коли напруга акумулятора почне падати?

power-supply batteries voltage-regulator

— TheMeaningfulEngineer
джерело

4

Я дуже любитель, але моє враження, що регулятори роблять пару речей. По-перше, вони обмежують подану напругу в межах певного діапазону. Однак, якщо напруга живлення 'згасає', вони не можуть змусити її чарівно з’явитися. Втрата енергії, будь то від акумулятора або від будь-якого іншого джерела, все ще є втратою живлення. По-друге, вони зменшують будь-яку пульсацію до прийнятної кількості. Акумулятори насправді не мають цього питання. Я не думаю, що ти ризикуєш працювати безпосередньо від акумулятора, ніж ти, наприклад, від лабораторного джерела живлення.

— БезумовноВстановітьMonica

30

Якщо напруга акумулятора впаде до значення між 0-1,7, не буде визначено, що буде

Це часто буває так, але це точно не знищить нічого. Тому що, якби це було руйнівним, мінімум Vdd в "Абсолютному максимальному рейтингу" був би наданий як позитивне значення (чого я ніколи не бачив у жодному аркуші, і я сподіваюся, що я ніколи цього не побачу в своєму житті - він би не став " т має сенс).

Тож у цей момент ви гарантуєте, що MCU не буде зруйнований із-за перенапруги. Однак він все ще може поводитись помилково (потенційно може пошкодити інші зовнішні схеми).

Зараз у такому MCU часто є функція, яка називається " виявлення коричневого виходу " або, іноді, "блокування напруги". Це функція, яка контролює напругу живлення і гарантує, що мікросхема утримується в стані скидання, коли напруга знаходиться під заданим рівнем (іноді програмується).

Хороша новина: є така особливість у конкретному чіпі, який ви використовуєте. Дивіться розділ 5.1 у зведеному вашій таблиці даних.

Таким чином, вам не потрібно мати регулятор з "потужністю" виявлення або додаткову схему монітора живлення у вашому конкретному випадку.

Зауважте, що якщо у MCU не було встановлено функції виявлення коричневого кольору, є крихітні мікросхеми, які просто пропонують цю функцію (часто поєднуються з генератором часу скидання при включеному включенні), не будучи регуляторами напруги.

— тьмя втратили віру в SE
джерело

2

Крім того, зовнішні контролери харчування можуть бути використані у випадку, якщо MCU не має цих функцій.

— scld

1

Для мікросхем, які цього не виявляють, звичайно робиться хитрощі, коли акумулятор та пристрій захищають від перенапруги. Вони не є складними, дорогими та не голодними.

— щогли

Чи не може бути засувка з меншою напругою живлення (що не відбудеться з вищою)?

— Пітер Мортенсен

@PeterMortensen Ні, якщо, можливо, на дуже незвичайних мікросхемах і для дуже конкретних випадків (що було б чітко зазначено декілька разів у аркуші), або якщо в мікросхемі є помилка, немає ніякого способу, щоб він міг зазнати замикання через перенапруга. Це не має сенсу також тому, що при включенні живлення потрібно трохи часу, щоб джерело живлення перейшло від 0В до його номінального значення (те саме при відключенні живлення). Ви не можете цього уникнути. Якщо ви ризикуєте зафіксувати кожен раз, коли ваша система вмикається, це погано. Найгірше, що може трапитися, - це хаотична поведінка, але цей ризик усувається детектором коричневого кольору.

— тьмяно втратили віру в SE

9

... між 0-1,7 не визначено, що буде

Насправді нижче 1,8 В немає гарантії, що буде.

Не турбуйтеся про пошкодження - це робочі параметри . Щоб запобігти пошкодженню, ви не повинні перевищувати Максимальні оцінки , які не містяться на пов'язаному аркуші. Якщо ви знаєте, які мікросхем (и) використовуються, ви можете переглянути їхні таблиці даних та побачити "Максимальні" оцінки. Я ще не стикався з мікросхемою, яка може зазнати шкоди від занадто низької напруги живлення.

Ви хочете, щоб ваш продукт "знав" і реагував, коли акумулятор занадто низький. Додайте схему виявлення акумулятора (або використовуючи внутрішню), яка скине скидання лише тоді, коли напруга акумулятора буде досить високим.

— Бімпелрекіе
джерело

Можна задатись питанням, що станеться, якщо Vdd підніметься над рекомендованою 3,6 В, до абсолютної максимальної характеристики 3,9 В. Аркуші даних рідко (якщо взагалі) кажуть. Я здогадуюсь, що виробник сказав би: "Ей, ми тестуємо до 3,6 В, це все ще може працювати вище".

— glen_geek

3

@glen_geek Проблема гарантована протягом усього життя . Не виключено, що ІС зі специфікаціями. Ви згадаєте, буде добре працювати навіть при Vdd = 5 В. Але це може тривати лише одну годину, один день, тиждень, місяць чи рік. Виробник гарантує лише певний термін експлуатації (наприклад, 10 років безперервної роботи при 125 градусах Цельсія) при 3,6 В. Якщо ІС завжди нижче 50 С, то можна очікувати ще більшого терміну експлуатації. При більш високій Vdd і температурі такі ефекти, як гарячі носії та електроміграція, повільно пошкоджують ІС. За рекомендованих умов це не таке питання.

— Бімпелрекіе

8

Немає гарантій, що ваш процесор не буде працювати в пам’яті амука і кодування, або надавати неприємні та можливі пошкодження форм хвилі на штифтах GPIO. Гарантується, що мікро не буде пошкоджено фізично, але це може призвести до пошкодження м'якого або, можливо, з поганим дизайном, жорсткого характеру.

Наприклад, якщо мікроелемент, що живиться від батареї, контролює температуру в тераріумі через MOSFET, який виконує функцію віддаленого термостата, а мікросвіт працює, він може вбити плазунів, якщо акумулятор побіжить. Надзвичайний приклад, і насправді має бути багато гарантій проти цього. Також рідко буває, що мікроелектронний мікрофон може пошкодити що-небудь поза собою. Більш поширеним прикладом може бути скремтування оперативної пам'яті, що підтримується акумулятором, або EEPROM.

Щоб переконатися, що цього ніколи не трапляється, ви повинні загальмувати мікро (утримувати його в режимі скидання) для напруги нижче 1,80 В. Оскільки схема, яка це робить, не буде точною (завжди є похибка на порозі), ви можете вибрати 2,0 або 1,90 В. +/- 0,2 або 0,1 V. Зазвичай існує також деякий гістерезис, так що він може бути скинутий навіть при 2,2 В і поза скиданням на 1,9 В. Зазвичай існує також мінімальна ширина імпульсу скидання для правильного скидання, щоб це також було гарантовано.

Більшу частину соку ви отримаєте з CR2032 навіть при низькій температурі, відрізавши приблизно 2,4 або 2,5 В, тому є мало причин називати його так близько.

— Спехро Пефаній
джерело