Миниатюрные повышающие стабилизаторы bl8530 или питаем микроконтроллер от одного пальчика
- Цена: $6.40
Собирая партию недорогих сенсоров на AVR контроллерах задумался, чем их питать. Литиевые аккумуляторная батареи с понижающим стабилизатором — достаточно дорого и неэффективно. С литиевых батареек CR2032 тяжело вытянуть стабильную работу при токах более 10мА. Напряжение на них весьма скоро начинает падать.
Питание от 3-х ААА через чур громоздко.
Выход — применять повышающий DC-DC преобразователь с низким током спокойствия. Кому весьма интересно, пожалуйста под кат. Вначале желал применять NCP1400 от ON Semiconduction, но позже решил попытаться более недорогой аналог от китайской компании SHANGHAI BELLING BL8530.Главные характеристики преобразователя
- Минимальное входное напряжение — 0.8В
- Выходное напряжение — 2.5, 3.0, 3.3, 5.0 и 6.0В (различные маркировки на корпусах) с точностью 2%
- Большой выходной ток — 200мА
- Ток спокойствия (при выходном токе 0 ) — 12мкА
- КПД преобразования — 85%
- Частота преобразования 300-400кГц
Более детально характеристики возможно почитать в даташите на микросхемуВ неспециализированном, по описанию все весьма интересно и цена достаточно «вкусная». При партии 100шт получается около 7 центов за микросхему на 3В Кроме этого стоят и 5-ти вольтовые преобразователи А вот преобразователей на 3.3В по таковой цене не отыскал. Но этих двух мне в полной мере хватит.
Продаются по большей части преобразователи в корпусах SOT89-3 Не смотря на то, что в даташите имеется кроме этого SOT23-3 и SOT23-5. В последних выведена нога, отключающая чип. Комфортно, в случае если через таковой преобразователь необходимо питать периферию и отключать ее при ненадобности вмести с преробразователем. «Обвес» преобразователя состоит всего из четырех деталек:
- Индуктивность на 10-100мкГн
- Диод шоттки (я применил SS14)
- Выходной электролит на 47-220мкФ
- Необязательный входной электролит = 10мкФ
катушки и Конденсаторов SMD под рукой не выяснилось. Заказал, но в то время, когда еще приедут. Пятивольтовая версия отличается лишь маркировкой на корпусе На скорую руку собрал пара плат. Легко модуль преобразователя Модуль с батарейкой CR2032
Приступаем к тестированию
Рабочий диапазон входного напряжения у трехвольтового стабилизатора 0.8-2.9В. И не смотря на то, что чип выдерживает напряжение до 12В, при увеличении входного напряжения выше напряжения стабилизации выходное напряжение повторяет входное (за исключением падения на катушке и диоде). Другими словами на понижение напряжения эта схема не работает.При питании стабилизатора на 3В от двух элементов АА приобретаем характеристики, родные к даташиту.
Выходное напряжение начинает «проседать» при выходном токе выше 200мА Питание от одной батарейки АА продемонстрировало, что входное напряжение делается ниже 0.8В при выходном токе более чем 40мА и стабилизатор перестает трудиться Батарейка CR2032 дала стабильное выходное напряжение преобразователя при токе 10мА и длительности 5 сек, что, но, выяснилось в полной мере достаточным для моих задач Из 5-ти вольтовой версии стабилизатора удалось «выжать» стабильное рабочее напряжение при питании от 1хАА — 30мА и 2хАА — 100мА. Позже выходное напряжение опустилось больше декларируемых в даташите 2% Измерение входного и напряжения и выходного тока продемонстрировало КПД работы преобразователя. Так на 3-х вольтовой версии удалось взять КПД при питании от 2-х АА до 70% При питании от 1-й АА КПД оказался мало пониже Тестируя 5-вольтовую микросхему попытался заменить катушку с 22мкГн на 47мкГн и взял КПД фактически до 80% Жалко, катушки большей индуктивности под рукой не нашлось. Как приедут, попытаюсь выжать из преобразователей больше.Измерение выходных пульсаций продемонстрировало следующее При установленной выходной емкости 100мкФ пульсация выходного напряжения не превышает 5% Тестирование в холостом режиме дало достаточно прекрасные результаты:Питание от 2-х АА либо CR2032
- Выходное 3В — холостой ток 10мкА
- Выходное 5В — холостой ток 25мкА
Питание от 1-й АА
- Выходное 3В — холостой ток 20мкА
- Выходное 5В — холостой ток 50мкА
Результаты тестирования
Параметры преобразователей BL8530 в полной мере близки к даташиту. Подбором дополнительных компонентов — диода, индуктивности и конденсаторов, по всей видимости, возможно достигнуть еще большего приближения. Меня же в полной мере устроил результат — он всецело соответствует моей задаче.Не подвел самый главный показатель — ток холостого режима, делающий в полной мере дешёвой питание микроконтроллера от одной батарейки, при условии что тот солидную часть времени «спит».
Использование на практике
Я собрал пара независимых сенсоров контроля влажности земли растений с батарейным едой на контролере ATMEGA328 и радиомодулях 433МГц Питание от 1-й АА в корпусе от коробочки 4xАА От CR2032 до тех пор пока без корпуса И в красивых корпусах 4xAAA и едой от одной ААА В дремлющем режиме такие модули вместе с преобразователем потребляют 20мкА от 3-х вольтовой CR2032 и 40мкА от 1.5В. В активном режиме продолжительность. около 1сек (передачи и время измерения всех параметров) — около 10мА.
Расчетное время работы от батарейки от 4-х месяцев до 1 года. (Зависит от периодов между измерениями) До тех пор пока около месяца — полет обычный Подробнее об этом проекте с шлюзом на ESP8266 возможно прочесть тут . В том месте же возможно забрать исходники. на данный момент едут различные катушки и ATTINY85 и ATTINY24A (минимально удалось ужать код лишь до них), и более миниатюрные платы передатчиков с антеннами для новой версии сенсоров. По ним планируется отдельный обзор.Нарисовалась правда одна проблемка по данной схеме.
При попытки завести входное напряжение (плюс батарейки) на вход АЦП микроконтроллера через резистор 20кОм ток холостого хода всей схемы не падает ниже 5мА, не обращая внимания на отключение всех портов в режиме сна. Было нужно мерить VCC контроллера, которое делается нестабильным, в то время, когда батарейке уже совсем хана. Возможно на АЦП плюсовой вывод батарейки через диод заводить либо еще как то?Все платы прошли ОТК 😉
