Boost atau buck regulator untuk masa pakai baterai?

9

Saya ingin membuat simpul sensor nirkabel yang akan berjalan sekitar 2.5V. Saya mencoba memutuskan antara menjalankan 3 baterai alkaline secara seri dengan buck converter atau paralel dengan boost converter. Saya kira jika kedua konverter memiliki efisiensi yang sama, katakanlah 88%, mereka akan berjalan selama satu sama lain?

Arus yang dibutuhkan untuk proyek ini harus <200mA

batteries voltage-regulator buck boost Matt Williamson
sumber
Mengapa tidak mendapatkan uang / peningkatan yang bekerja dari 3V ke 1.8V dan hanya menggunakan dua seri? Ini memungkinkan beberapa melewati sehingga Anda mendapatkan efisiensi yang lebih baik dari 88%. Atau berapa kisaran input di sensor Anda? Apakah Anda bahkan memerlukan regulator jika dibutuhkan 3V ke 1.8V?
Pejalan kaki
Saya ingin melewatkan regulator, tapi saya menggunakan ADC pada MSP430, yang saya percaya membutuhkan minimum 2.2v. Bisakah Anda menguraikan sedikit tentang buck / boost dalam seri? Apakah Anda mengatakan sesuatu seperti meningkatkan tegangan dan kemudian melawan akan memiliki efisiensi yang lebih tinggi?
Matt Williamson
Ah tidak. Maksud saya buck / boost, ic yang mengatur naik dan turun sesuai kebutuhan. Dan dua seri, maksud saya dua baterai seri untuk rentang lengkap 3.0V - 1.8V. MSP430 yang mana?
Pejalan kaki
Juga, saya tidak dikunci ke MSP430. Itu hanya menarik karena jumlah komponen yang rendah dan daya yang rendah. Saya sangat terbuka dengan jalur STM32.
Matt Williamson
Saya belum memilih model tertentu, tetapi sedang melihat dengan sensor Temp.
Matt Williamson

Jawaban:

5

Saya mencari nafkah seperti ini. Agaknya sensor Anda akan menghabiskan sebagian besar waktunya untuk tidur, hanya bangun untuk membaca atau mengirim data secara berkala. Dalam hal ini regulator linier mungkin menjadi pilihan yang lebih baik.

Misalnya, TPS78225 akan memberi Anda 2.5V @ 150mA. Perlu diingat lonjakan permintaan saat ini dapat dipenuhi dengan topi dan induktor. Perangkat ini memiliki arus diam 0,5uA, jadi jika perangkat Anda menghabiskan sebagian besar waktunya untuk tidur, Anda harus dapat turun ke kisaran satu digit uA.

Daripada menggunakan 3 sel, pertimbangkan untuk menggunakan 4 (2x2) atau mungkin kimia yang berbeda (lithium akan memberi Anda 3,6V per sel). Tentunya Anda perlu meminimalkan penurunan tegangan untuk LDO.

Metode ini kemungkinan akan jauh lebih efisien daripada sistem switching jika arus idle Anda sangat rendah. Anda bahkan dapat melakukan solusi hibrida di mana Anda menggunakan LDO untuk mikrokontroler dan regulator switching yang hanya didukung ketika diperlukan.

pengguna
sumber
Itu ide yang sangat menarik! Masuk akal bagi saya.
Matt Williamson
8

Secara umum, dan semua hal-hal lain yang lebih-atau-kurang lebih sama, saya 2 kerugian R akan menjadi kepala biaya efisiensi konverter daya. Oleh karena itu, itu akan menjadi tujuan untuk menjaga arus serendah mungkin.

Ini akan menyiratkan bahwa efisiensi sistem secara keseluruhan akan lebih baik dengan buck converter daripada dengan boost converter. Arus rata-rata pada baterai, koil dan elemen switching semuanya akan lebih rendah.

Dave Tweed
sumber
5

Dengan booster, Anda mungkin masih bisa membuatnya bekerja di dekat 0,5 volt. Jika 3 dalam seri semua turun menjadi sekitar 0 9 volt Anda mungkin akan bangkrut. Jadi penguat untuk pilihan saya tetapi pilih chip Anda dengan hati-hati. Juga, Anda perlu mempertimbangkan bahwa ketiga baterai harus memiliki muatan yang sama atau akan ada kerugian lainnya. Tidak begitu seri.

Info tambahan tentang ESR baterai yang harus diperhitungkan - resistansi seri efektif dari baterai alkaline "khas" adalah sekitar 0,3 ohm (lihat Energizer file PDF ). Untuk konfigurasi seri, ESR akan sekitar 0,9 ohm dan untuk 3 baterai paralel yang "terisi", ESR adalah 0,1 ohm.

Andy alias
sumber
Jika 3 dalam seri berada di .9v, bukankah itu berarti bahwa uang akan mendapatkan 2,7? Apakah itu gagal karena banyak chip memerlukan margin yang cukup untuk vin selama vout atau karena alasan lain?
Matt Williamson
1
ya, Anda perlu sedikit margin dan mungkin sekitar 0,8333 adalah batas teoretis.
Andy alias
Bisakah Anda merekomendasikan chip potensial?
Matt Williamson
Berapa kisaran muatan Anda saat ini? Dengan itu kita dapat membuat rekomendasi untuk opsi buck dan boost. Beberapa konverter uang memiliki kemampuan memotong atau 100% siklus tugas, sehingga mereka dapat bekerja sampai ke batas teoritis, tetapi Andy benar bahwa Anda dapat menggunakan energi dalam sel dengan lebih baik dengan konverter penambah.
John D
Saya mengedit pertanyaan. Saya membutuhkan sekitar 200mA, ditangkap.
Matt Williamson
3

Benar, tetapi efisiensi bervariasi menurut beban, sehingga mereka harus memiliki profil efisiensi yang sama pada rentang operasi Anda. Selain itu, beberapa pengontrol / konverter memiliki mode efisiensi beban ringan yang dapat membuat perbedaan besar untuk masa pakai baterai jika sensor Anda tidak menarik banyak arus atau jika ia memiliki mode tidur atau hemat energi.

John D
sumber
Untuk langkah-turun, saya mempertimbangkan ini: digikey.com/product-detail/en/LXDC2HL25A-053/490-5793-1-ND/…
Matt Williamson