Питание MCU от аккумулятора без регулятора

13

Я видел, что некоторые платы разработки (например, комплект разработчика BL652 ) для микросхем с низким энергопотреблением имеют питание от батареи, подключенное напрямую к MCU без регулятора.

Для примера используется батарея 3 В CR2032. Техническое описание для MCU определяет следующие параметры:

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 интерпретирую это как "If your battery voltage drops to a value between 0-1.7 it isn't defined what will happen".

Меня это беспокоит, потому что я видел регуляторы с выводами Power Good и не нашел в спецификации точных заявлений о том, что MCU из примера не будет поврежден пониженным напряжением.

Как я могу решить, нужен ли регулятор между батареей и нагрузкой, чтобы гарантировать отсутствие повреждений, когда напряжение батареи начинает падать?

power-supply batteries voltage-regulator

— TheMeaningfulEngineer
источник

4

Я очень любитель, но у меня сложилось впечатление, что регуляторы делают пару вещей. Во-первых, они ограничивают подаваемое напряжение в определенном диапазоне. Тем не менее, если напряжение питания «уходит», они не могут заставить его волшебным образом появиться снова. Потеря питания, будь то от батареи или от любого другого источника, все еще является потерей мощности. Во-вторых, они уменьшают любую пульсацию до приемлемого количества. Батареи действительно не имеют этой проблемы. Я не думаю, что вы рискуете работать напрямую от батареи, чем от лабораторного источника питания.

— Безоговорочно

30

Если напряжение вашей батареи упадет до значения от 0 до 1,7, это не определено, что произойдет

Это часто правда, но это, конечно, ничего не разрушит. Потому что, если бы это было разрушительным, минимальное значение Vdd в «Absolute Maximum Ratings» было бы задано как положительное значение (которого я никогда не видел ни в одной таблице, и я надеюсь, что никогда не увижу этого в своей жизни - это не не имеет смысла).

Таким образом, в этот момент вам гарантировано, что MCU не будет разрушен при пониженном напряжении. Тем не менее, он все еще может вести себя беспорядочно (потенциально повреждая другие внешние схемы).

Теперь, в этом типе MCU, часто есть функция, называемая « обнаружение отключения », или, иногда, «блокировка пониженного напряжения». Эта функция контролирует напряжение питания и гарантирует, что микросхема удерживается в состоянии сброса, когда напряжение ниже заданного уровня (иногда программируемого).

Хорошие новости: есть такая особенность на конкретном чипе, который вы используете. См. Главу 5.1 в таблице данных, которую вы связали.

Следовательно, вам не нужно иметь регулятор с обнаружением «хорошего питания» или дополнительную схему контроля питания в вашем конкретном случае.

Обратите внимание, что если в MCU не было включено обнаружение отключения, существуют крошечные микросхемы, которые просто предлагают эту функцию (часто в сочетании с синхронизирующим генератором сброса при включении питания), не будучи регуляторами напряжения.

— Дим потерял веру в ЮВ
источник

2

Кроме того, внешние контроллеры питания могут использоваться в том случае, если MCU не имеет этих функций.

— scld

1

Для микросхем, которые этого не обнаруживают, защита от пониженного напряжения между аккумулятором и устройством обычно делает свое дело. Они не сложны, не дороги и не требуют много энергии.

— Мачта

Разве не может быть защелки с более низким напряжением питания (что не случилось бы с более высоким)?

— Питер Мортенсен

@PeterMortensen Нет, если, возможно, на очень необычных микросхемах и для очень специфических случаев (что будет четко указано в таблице несколько раз), или если есть ошибка в микросхеме, нет никакого способа, которым она могла бы запираться из-за пониженное напряжение. Это также не имеет смысла, потому что при включении питания требуется некоторое время, чтобы питание перешло от 0 В к его номинальному значению (то же самое при отключении питания). Вы не можете избежать этого. Если вы рискуете запереться каждый раз, когда ваша система включается, это плохо. Худшее, что может случиться, - это непредсказуемое поведение, но этот риск устраняется отключенным детектором.

— Дим потерял веру в SE

9

... между 0-1,7 не определено, что произойдет

На самом деле ниже 1,8 В нет никаких гарантий, что произойдет.

Не беспокойтесь о повреждениях, это рабочие параметры . Чтобы предотвратить повреждение, вы не должны превышать Максимальные оценки , которые не включены в связанный лист. Если вы знаете чип (ы), которые используются, вы можете посмотреть их таблицы и посмотреть максимальные рейтинги. Мне еще не приходилось сталкиваться с чипом, который может пострадать от слишком низкого напряжения питания.

Вы хотите, чтобы ваш продукт «знал» и отвечал, когда батарея разряжена. Добавьте схему обнаружения батареи (или используя внутреннюю), которая сбросит сброс только при достаточно высоком напряжении батареи.

— Bimpelrekkie
источник

Интересно, что произойдет, если Vdd поднимется выше рекомендованной спецификации 3,6 В до абсолютной максимальной спецификации 3,9 В ? Паспорта редко (если вообще) говорят. Я предполагаю, что производитель сказал бы: «Эй, мы тестируем до 3,6 В, он все еще может работать выше».

— glen_geek

3

@glen_geek Выпуск гарантируется на всю жизнь . Не исключено, что IC со спецификациями. Вы упомянули, что он будет работать нормально даже при Vdd = 5 В. Но это может продолжаться только один час, один день, неделю, месяц или год. Производитель гарантирует только определенный срок службы (например, 10 лет непрерывной работы при 125 градусах Цельсия) при 3,6 В. Если IC всегда ниже 50 ° C, вы можете ожидать еще более продолжительный срок службы. При более высоких значениях Vdd и температурах такие эффекты, как горячие носители и электромиграция, медленно повреждают внутреннюю микросхему. При рекомендуемых условиях это не такая проблема.

— Bimpelrekkie

8

Нет никакой гарантии, что ваш процессор не будет работать плохо и зашифровывать память или обеспечивать неприятные и возможные повреждения сигналов на выводах GPIO. Гарантируется, что микро не будет поврежден физически, но это может привести к повреждению мягкого или, возможно, с плохим дизайном, жесткого характера.

Например, если ваш микроаппарат с питанием от батареи контролирует температуру в террариуме с помощью MOSFET, действующего в качестве удаленного термостата, и микроустройство работает плохо, это может убить рептилий, если батарея разрядится. Крайний пример, и в действительности должно быть много гарантий против этого. Также редко, когда микро батарейка может повредить что-либо вне себя. Более распространенный пример - шифрование ОЗУ с резервным питанием от батареи или ЭСППЗУ.

Чтобы этого никогда не происходило, вы должны заблокировать микро (удерживать его в режиме сброса) для любого напряжения ниже 1,80В. Поскольку схема, которая делает это, не будет точной (всегда есть допуск на порог), вы можете выбрать 2,0 В или 1,90 В. +/- 0,2 или 0,1 В. Обычно есть также некоторый гистерезис, так что он может быть сброшен на 2,2 В и сброшен на 1,9 В. Обычно также существует минимальная длительность импульса сброса для правильного сброса, что также должно быть гарантировано.

Вы получите большую часть сока из CR2032 даже при низкой температуре, отключив примерно 2,4 или 2,5 В, так что нет особых причин называть его так близко.

— Спехро Пефхани
источник