Наименее дорогой способ повысить напряжение постоянного тока

Какой самый дешевый способ повысить напряжение постоянного тока?

Цель состоит в том, чтобы преобразовать 1,2 В / 1,5 В (от ячейки AA / AAA) в 3,3 В для питания небольшого 8-разрядного микропроцессора, такого как Atmel ATtiny45 или ATtiny2313, а также (если возможно) 6 В для питания зуммера.

Кроме того, каков будет максимальный ток, который можно безопасно потреблять от щелочной батареи после повышения ее до 3,3 В / 6 В?

Наконец, как я могу рассчитать продолжительность, в течение которой будет работать щелочная батарея, при определенном потреблении?

Существует методика, называемая зарядным насосом, с помощью которого вы можете сделать удвоитель напряжения, но он даст только 3 В от элемента 1,5 В и еще меньше от элемента 1,2 В. Я все еще упоминаю об этом, потому что несколько микроконтроллеров в наши дни будут работать с напряжением до 2В. Зарядный насос может подавать только ограниченный ток, достаточный для питания микроконтроллера, но дополнительные силовые устройства, такие как двигатели или реле, отсутствуют. Напряжение также будет падать под нагрузкой. Так что не идеально. LM2660 является включен конденсатор заряда насос.

Лучшее решение - регулятор переключения . Они существуют в двух основных топологиях: «понижающий» для перехода от более высокого к низкому напряжению и «повышающий» для перехода от более низкого напряжения к более высокому. Итак, вы хотите повысить регулятор. Основные производители включают линейные технологии (более дорогие) и National Semiconductor (недавно приобретенные Texas Instruments). LM2623 может работать при входном напряжении , как низко как 0.8V.

Про ток и срок службы батареи. Я предполагаю, что вы работаете с батареями 1,5 В. Те, что здесь на моей таблице, рассчитаны на 2300 мАч, так что давайте использовать это значение. Также предположим, что вашему микроконтроллеру и дополнительным устройствам требуется 100 мА при 3,3 В. Это 330 мВт. Если коммутатор работает на 85%, это означает, что он потребляет 330 мВт / 0,85 = 390 мВт от батареи. Это на 1,5 В, так что вы получите 260 мА от батареи. Аккумулятор рассчитан на 2300 мАч, тогда ваше устройство может работать от 2300 мАч / 260 мА = 9 часов на одной зарядке.
Если вы планируете заряжать батарею довольно сильно, я бы оставался ниже 2300 мА, что разрядит ее через 1 час.

Для получения более высокого напряжения питания от такой батареи требуется определенный тип импульсного источника питания, называемый «повышающий преобразователь». Это использует индуктор, чтобы сделать всплески более высокого напряжения. Идея та же, что и при воздействии молотка на рывки гораздо более сильного давления, чем ваша рука может доставить непосредственно к гвоздю.

Есть чипы, которые интегрируют большую часть этого. Linear Technologies, ST Micro, TI и многие другие делают такие чипы. Некоторые из предложений от Microchip довольно хороши в узком диапазоне напряжений, как у вас.

Создание более высокого напряжения - это нормально, но эти чипы все еще ограничены основными законами физики. Они не могут обеспечить больше выходной мощности, чем входной. Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на ток, выходной ток должен уменьшаться при повышении напряжения. Как и в случае с молотком, ваша рука должна придавать гораздо больше движения, чем придается ногтю, в обмен на более высокую силу. Конечно, будут и некоторые потери. Все, что выше 90% - это хорошо. Скажем, в качестве примера, что ваш повышающий коммутатор работает на 80% и выдает 3,3 В при 100 мА по сравнению с 1,3 В. 3,3 В * 100 мА = 330 мВт. С учетом потерь в коммутаторе 330 мВт / 80% = 413 мВт дюйма. 413 мВт / 1,3 В = 317 мА, то есть ток, который будет потребляться от батареи.

В этом примере ток батареи составляет 317 мА, что находится в пределах диапазона, который может выдержать тип АА некоторое время. Чтобы понять, как долго будет работать батарея, вам нужно посмотреть на емкость батареи. Это выражается в текущем * времени, например, мА-часах. Допустим, ваша батарея АА имеет емкость 2 Ач. В первом приближении 2 Ач / 317 мА = 6,3 часа работы. Тем не менее, есть много вещей, которые портят этот базовый анализ. Во-первых, ток не будет 317 мА в течение всего срока службы батареи. Когда напряжение батареи снижается, импульсный источник питания будет потреблять больше тока. Температура также сильно влияет на емкость аккумулятора. Если это предназначено для работы на улице в холодных условиях, вы можете получить только 1/2 или меньше от номинальной емкости батареи. Сам ток тоже влияет на мощность. 300 мА для АА, вероятно, не настолько, чтобы значительно снизить емкость, но 1А, безусловно, будет. Вы можете получить 2,0 Ач при 300 мА, но только 1,6 Ач при 800 мА. Я составляю цифры. Это, вероятно, не совсем смешно для большинства батарей типа АА, но вы действительно должны посмотреть таблицу характеристик батарей самостоятельно.

Данные ответы либо не будут работать в реальных версиях того, что вы описываете, либо далеки от самых низких затрат.

LM2623 Стивена техническое описание является разумным выбором и начнется 1.1V и работать на 0.9V , но затраты IC около 60 центов.

Если вы действительно хотите самую низкую стоимость, то правильно подобранная версия Joule Thief является хорошим кандидатом. Я использую это имя, так как оно приведет вас ко многим вариантам, но оригинальная форма не очень эффективна. Тем не менее, когда у вас есть идея, вы можете посмотреть на варианты и выбрать один.

"Joule Thief" - это однотранзисторный автоколебательный повышающий преобразователь, использующий главную обмотку индуктора плюс обмотку обратной связи индуктора. Для использования в домашних условиях вы можете создать его бесплатно практически из любого современного сломанного электронного устройства, или, если покупка новых или излишних деталей может привести к созданию 10–20 центов.

Вот хороший пример страницы DIY Joule Thief

Составное изображение ниже состоит из 3 изображений с вышеупомянутой страницы:

Другие - Вы можете создать повышающие преобразователи с одним транзистором и двумя отдельными индукторами - преимущество в том, что нет необходимости в двух обмотках. А в классическом генераторе Колпитца используется неиспользованный индуктор.
Число здесь и

Другие версии:

Хорошо

Несколько других

Википедия:

Добавлено:

Основной вор Джоуля не изумительный дизайн. Его выдающаяся особенность заключается в том, что он работает во многих случаях, тем самым вводя преобразования энергии, SMPS, повышающие преобразователи и многое другое для многих относительно неопытных и необразованных любителей электроники.

Различные мысли о регулируемых версиях можно найти, просмотрев эту коллекцию (YMWV).

Я наткнулся на несколько предыдущих ответов по обмену стеками, которые, кажется, имеют какое-то отношение. Поиск "Joule Thief" на этом сайте вызовет еще несколько.

Как я могу рассчитать вор Джоуля

Альтернативное решение для: Как я могу вычислить вора Джоуля

Оба декабря 2012

Различные драйверы для светодиодов здесь

Самые дешевые интегральные схемы для повышающих преобразователей, которые я знаю, это 34063 и MCP1640. Выходной сигнал MCP1640 достигает только 5 В, но он более эффективен и кажется более простым в использовании (меньше внешних частей), чем 34063, за исключением того, что MCP1640 доступен только как SMD.

Кнопка тире

Кнопка Dash [Amazon] работает при напряжении 3,3 В, повышенном от номинального значения аккумулятора 1,5 В, потребляя 200–300 мА от аккумулятора при включенном состоянии и 2,3 мкА в режиме ожидания. Это означает, что батарея ~ 1200 мАч должна обеспечивать питание устройства в течение как минимум четырех часов, когда он включен, и десятилетий во время сна. Поскольку кнопка включена только на несколько секунд после активации, ее, вероятно, можно использовать около 1000 раз до того, как аккумулятор разрядится. Таким образом, кнопка должна устареть задолго до того, как разрядится батарея.

[Было отмечено], что U1, вероятно, является повышающим преобразователем TI TPS61201; след, маркировка упаковки и распиновка, кажется, подходят.

От разрушения кнопки Amazon Dash

Есть много дешевых и веселых (или, может быть, неприятных?) Схем на eBay или AliExpress, если вы ищете "USB Boost Circuit" или подобное. Они продаются как готовое устройство по цене от 0,30 до 2 долларов США, в зависимости от того, сколько вы хотите, обычно около 25 мм x 19 мм, и если вы внимательно посмотрите на фотографии, вы можете иногда прочитать код продукта контрольной микросхемы и выяснить, что это такое (хотя еще лучше, но некоторые Поставщики AliExpress предоставят данные в списке). Практически каждый из них будет иметь резистор делителя, который масштабирует выходное напряжение опорного напряжения и изменения сопротивления на одной ноге делителя позволит вам получить 3х3 вместо 5V они грузит, как.

Я купил 50, чтобы снизить цену, распаял разъемы USB, припаял на двойных держателях АА (по $ 0,19), и теперь у меня есть набор дешевых источников питания, которые я могу установить на любое напряжение, необходимое для проекта. Я не думаю, что вы действительно можете выиграть $ 0,50 за блок питания.

ETA: Вам не нужна таблица данных, чтобы найти делитель напряжения или рассчитать новые значения для него, должно быть очевидно, какой это делитель (т. Е. Пара резисторов от одного контакта IC, один резистор к заземлению, другой - к выходному напряжению) и эталонное напряжение, на которое они нацелены, может быть рассчитано из существующего делителя и установленного в данный момент выхода 5 В. На мой, например , у меня есть на землю и для вывода поэтому у меня есть опорное напряжение , и , таким образом , чтобы получить 3V3 вывод , что можем (по счастливому стечению обстоятельств) замените любой резистор на зависимости от того, хотите ли вы быть чуть выше или ниже 3V3.47 к Ω $15k\Omega$$47k\Omega$27K$\frac{15}{47+15}\times5V \approx 1.2V$$27k\Omega$

Подумайте о переходе на батарею с нужным вам напряжением и, возможно, на второй для зуммера.

(Если вам действительно нужно 1,2 В / 1,5 В для чего-то другого в той же цепи, то это не относится)