Memberi daya MCU dari baterai tanpa regulator

13

Saya telah melihat beberapa papan pengembangan (misalnya. BL652 dev kit ) untuk chip daya rendah memiliki daya baterai yang terhubung langsung ke MCU tanpa regulator.

Sebagai contoh, baterai yang digunakan adalah CR2032 3V. The datasheet untuk MCU mendefinisikan parameter berikut:

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

Saya menafsirkan ini sebagai "If your battery voltage drops to a value between 0-1.7 it isn't defined what will happen".

Mengapa ini membuat saya khawatir adalah karena saya telah melihat regulator memiliki pin Power Good dan tidak menemukan pernyataan eksplisit dalam datasheet bahwa MCU dari contoh tidak akan rusak oleh undervoltage.

Bagaimana saya bisa memutuskan apakah regulator diperlukan antara baterai dan beban, untuk menjamin tidak ada kerusakan ketika tegangan baterai mulai turun?

power-supply batteries voltage-regulator TheMeaningfulEngineer
sumber

4

Saya sangat amatir, tetapi kesan saya adalah bahwa regulator melakukan beberapa hal. Pertama, mereka membatasi voltase yang disediakan dalam kisaran tertentu. Namun, jika tegangan suplai 'hilang' mereka tidak dapat membuatnya muncul kembali secara ajaib. Kehilangan daya, baik itu dari baterai atau dari sumber lain masih kehilangan daya. Kedua, mereka mengurangi riak ke jumlah yang dapat diterima. Baterai tidak benar-benar mengalami masalah ini. Saya tidak berpikir Anda berada pada risiko lebih tinggi menjalankan langsung dari baterai daripada Anda akan dari sesuatu seperti catu daya laboratorium.

UnconditionalReinstateMonica

30

Jika tegangan baterai Anda turun ke nilai antara 0-1,7 itu tidak ditentukan apa yang akan terjadi

Ini sering benar, tetapi pasti tidak akan menghancurkan apa pun. Karena, jika itu merusak, Vdd min di "Absolute Maximum Ratings" akan diberikan sebagai nilai positif (yang belum pernah saya lihat di lembar data apa pun, dan saya harap saya tidak akan pernah melihatnya dalam hidup saya - itu tidak akan t masuk akal).

Jadi pada titik ini, Anda dijamin MCU tidak akan hancur dengan undervoltage. Namun, masih bisa berperilaku tidak menentu (berpotensi merusak sirkuit eksternal lainnya).

Sekarang, dalam MCU jenis ini, sering ada fitur yang disebut " deteksi kecoklatan ", atau, kadang-kadang, "undervoltage lockout". Ini adalah fitur yang memonitor tegangan suplai dan menjamin bahwa chip ditahan dalam keadaan reset ketika tegangan berada di bawah level yang ditentukan (kadang-kadang dapat diprogram).

Berita bagus: Ada fitur seperti itu pada chip spesifik yang Anda gunakan. Lihat bab 5.1 dalam lembar data yang Anda tautkan.

Oleh karena itu, Anda tidak perlu memiliki regulator dengan deteksi "power good" atau rangkaian monitor suplai tambahan dalam kasus spesifik Anda.

Perhatikan bahwa, jika MCU tidak memiliki deteksi brown-out yang disertakan, ada chip kecil yang hanya menawarkan fitur ini (sering dikombinasikan dengan generator reset power-on waktunya) tanpa menjadi regulator tegangan.

redup kehilangan kepercayaan pada SE
sumber

2

Selain itu, pengawas daya eksternal dapat digunakan jika MCU tidak memiliki fitur ini.

scld

1

Untuk chip yang tidak mendeteksi ini, menempatkan perlindungan undervoltage antara baterai dan perangkat biasanya berhasil. Mereka tidak rumit, mahal, atau haus kekuasaan.

Tiang

Tidak bisakah ada latch-up dengan tegangan suplai yang lebih rendah (itu tidak akan terjadi dengan yang lebih tinggi)?

Peter Mortensen

@PeterMortensen Tidak, kecuali mungkin pada chip yang sangat tidak biasa dan untuk kasus yang sangat spesifik (yang akan dinyatakan dengan jelas beberapa kali dalam lembar data), atau jika ada bug dalam chip, tidak ada cara itu bisa mengalami latch-up karena dibawah tegangan. Itu tidak masuk akal juga karena pada saat power-on, dibutuhkan sedikit waktu untuk pasokan beralih dari 0V ke nilai nominalnya (sama saat power off). Anda tidak bisa menghindarinya. Jika Anda berisiko terkunci setiap kali sistem Anda hidup, itu buruk. Yang terburuk yang mungkin terjadi adalah perilaku yang tidak menentu, tetapi risiko ini dihilangkan oleh detektor berwarna cokelat.

redup kehilangan kepercayaan pada SE

9

... antara 0-1.7 itu tidak ditentukan apa yang akan terjadi

Sebenarnya di bawah 1,8 V tidak ada jaminan apa yang akan terjadi.

Jangan khawatir tentang kerusakan ini parameter operasi . Untuk mencegah kerusakan, Anda tidak boleh melebihi peringkat Maksimum , yang tidak termasuk dalam lembar tertaut. Jika Anda mengetahui chip yang digunakan, Anda dapat melihat lembar datanya dan melihat peringkat Maksimum. Saya belum menemukan chip yang dapat mengalami kerusakan karena tegangan pasokan terlalu rendah.

Anda ingin produk Anda "tahu" dan merespons ketika baterai terlalu rendah. Tambahkan sirkuit deteksi baterai (atau menggunakan sirkuit internal) yang hanya akan melepaskan reset ketika tegangan baterai cukup tinggi.

Bimpelrekkie
sumber

Orang bertanya-tanya apa yang terjadi jika Vdd naik di atas spesifikasi yang direkomendasikan 3.6v , ke spec maksimum absolut 3.9v . Lembar data jarang (jika pernah) dikatakan. Dugaan saya adalah bahwa pabrikan akan berkata, "hei, kami menguji hingga 3.6v, mungkin masih berfungsi di atas".

glen_geek

3

@glen_geek Masalahnya dijamin seumur hidup . Bukan tidak mungkin IC dengan spesifikasi. Anda menyebutkan akan bekerja dengan baik bahkan pada Vdd = 5 V. Tetapi itu mungkin hanya berlangsung satu jam, satu hari, satu minggu, satu bulan atau satu tahun. Pabrikan hanya akan menjamin masa hidup tertentu (misalnya 10 tahun operasi terus-menerus pada 125 derajat Celcius) pada 3,6 V. Jika IC selalu di bawah 50 C maka Anda dapat mengharapkan masa pakai yang lebih lama lagi. Pada Vdd dan suhu yang lebih tinggi, efek seperti hot carrier dan electromigration perlahan merusak IC secara internal. Pada kondisi yang disarankan, ini bukan masalah seperti itu.

Bimpelrekkie

8

Tidak ada jaminan prosesor Anda tidak akan menjalankan memori yang rusak atau memberikan bentuk gelombang yang tidak menyenangkan dan mungkin merusak pada pin GPIO. Dijamin bahwa mikro tidak akan rusak secara fisik, tetapi dapat menyebabkan kerusakan yang lunak atau, mungkin, dengan desain yang buruk, sifat yang keras.

Sebagai contoh, jika mikro bertenaga baterai Anda mengendalikan suhu di terarium melalui MOSFET - bertindak sebagai termostat jarak jauh dan mikro berjalan dengan buruk dapat membunuh reptil jika baterai habis. Contoh ekstrem, dan dalam kenyataannya harus ada banyak perlindungan terhadap hal itu terjadi. Jarang sekali mikro bertenaga baterai dapat merusak apa pun di luar dirinya. Contoh yang lebih umum adalah pengacakan RAM yang didukung baterai atau EEPROM.

Untuk memastikan hal itu tidak pernah terjadi, Anda harus menghambat mikro (menahannya di reset) untuk tegangan apa pun yang di bawah 1,80V. Karena sirkuit yang melakukan itu tidak akan tepat (selalu ada toleransi pada ambang) Anda dapat memilih 2.0V atau 1.90V. +/- 0,2 atau 0,1V. Biasanya ada juga beberapa histeresis sehingga bahkan dapat diatur ulang pada 2.2V dan keluar dari reset pada 1.9V. Biasanya ada juga lebar pulsa reset minimum agar reset yang tepat terjadi sehingga juga harus dijamin.

Anda akan mendapatkan sebagian besar jus dari CR2032 bahkan pada suhu rendah dengan memotong sekitar 2,4 atau 2,5V sehingga ada sedikit alasan untuk menyebutnya begitu dekat.

Spehro Pefhany
sumber

Memberi daya MCU dari baterai tanpa regulator

Jawaban: