Мониторинг низкого тока батареи

Я хочу запустить микроконтроллер от 1S lipo через 3V линейный регулятор. Однако мне нужно измерить напряжение аккумулятора. Проблема с использованием делителя напряжения состоит в том, что он со временем разряжает батарею, в которой могут или не могут быть встроены защитные схемы. Поскольку используемый AVR имеет рекомендованный входной импеданс не выше 10K, я не могу сделать слишком большой делитель

Может кто-нибудь предложить решение, которое позволило бы мне контролировать это напряжение, не убивая незащищенную батарею в течение нескольких месяцев? Схема может войти в режим глубокого сна на длительный период, что означает, что решение с делителем напряжения будет потреблять наибольшее количество энергии.

Я закончил тем, что использовал решение Ханно и Энди. Спасибо за весь вклад. К сожалению, можно выбрать только один ответ.

Делитель напряжения должен присоединиться к MCU в режиме глубокого сна, тогда ... Это может быть достигнуто с помощью FET канала P (например) .... Когда MCU просыпается, он захочет измерить напряжение батареи, так что это может сделать, это включить цепь, сформированную вокруг полевого транзистора канала P, который соединяет батарею + V с делителем напряжения:

Вход АЦП показан справа, и напряжение не будет достигнуто, если только MCU не активировал BC547 через резистор 10 кОм. Без активации P-канал FET выключен и практически разомкнут. Если вы можете запрограммировать микроконтроллер так, чтобы он находился в спящем положении на управляющем выводе, когда он спит, то он должен быть добавлен еще один (скажем) резистор 10 кОм от этой точки к земле - это гарантирует, что FET канала P полностью отключен.

Небольшое предупреждение: выбирайте P-канал с низким током утечки, когда он выключен, иначе будет небольшой расход заряда батареи, но большинство фет будет меньше 100 нА, а многие в области 1 нА.

И последнее: как регулятор напряжения работает в режиме ожидания при отключенном микроустройстве - нужно ли вам также позаботиться об этом?

Когда вам нужно выяснить только, когда батарея разряжается (или сделать предупреждение незадолго до этого), вам не нужно измерять ее напряжение напрямую. Выходное напряжение регулятора упадет ниже 3 В, прежде чем аккумулятор достигнет минимального напряжения. Таким образом, вы можете измерить напряжение питания микроконтроллера.

В зависимости от его реальных возможностей, вы можете сделать это без использования делителя напряжения. Для примера посмотрите таблицу данных ADC для PIC12F1822, (на странице 141):

ПИК имеет внутренний источник опорного напряжения, и может измерить его значение (далее «FVR буфер», который проходит в мультиплексор). Но он также может использовать напряжение питания в качестве эталона для измерений АЦП (селектор ADPREF вверху).

Учитывая, что, можно просто измерить опорное напряжение по отношению к напряжению питания, и получить напряжение питания в качестве результата. В случае 12F1822 внутреннее задание составляет 2,048 В, а АЦП имеет разрешение 10 бит. Поэтому, когда напряжение питания падает ниже 3,0 В, результат АЦП становится выше, чем 699:

Следует отметить, что средство подачи напряжения ниже, более высокие результаты АЦП, так как напряжение на входе и опорное напряжение меняются местами с обычным способом. Вы можете преобразовать эту формулу, чтобы узнать фактическое напряжение питания, учитывая результат АЦП.

Вам действительно нужен линейный регулятор? Запуск µC при полном напряжении аккумулятора значительно облегчит работу. Кроме того, регулятор и микроконтроллер всегда будут потреблять энергию, даже в режимах энергосбережения, непрерывно разряжая батарею. Посмотрите на листы данных и имейте это в виду.

Поскольку вход АЦП (обычного АЦП с выборкой и удержанием, как у AVR µC) будет потреблять ток только при фактической выборке значения, переходный низкий входной импеданс можно компенсировать простым добавлением конденсатора:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Максимальная частота дискретизации, конечно, будет ограничена таким образом, поскольку конденсатору потребуется время для перезарядки через большой резистор, прежде чем будет произведена следующая выборка, но я предполагаю, что вы все равно не будете измерять больше, скажем, раз в секунду.

Время, необходимое для перезарядки конденсатора, можно установить, изменяя его емкость и / или R1. Чем больше R1 = меньше «потерь» энергии + ниже макс. частота дискретизации. Меньшая емкость будет заряжаться быстрее для данного резистора и так далее.
Вы захотите максимизировать значение R1, а затем, возможно, потребуется минимизировать значение C1, чтобы достичь желаемой частоты дискретизации.

Минимальная емкость зависит от количества заряда, которое АЦП будет брать за образец, что, в свою очередь, определяется емкостью буфера для образца АЦП. Для устройств AVR я, кажется, помню, что это значение указано в таблице. Для других мкК я не могу сказать, но 1 мкФ на диаграмме, вероятно, будет более чем достаточно в любом случае и может быть уменьшен в 10 раз или около того. Спецификации АЦП расскажут.

Редактировать:

Я нашел это в техническом описании Atmel для ATmega1284p. Буфера конденсатора S & H задается до 14 пико -farads, так что пара нано -farads для C1 должно быть много.

Смотрите, например, обсуждение здесь .