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Electrónica => Electrónica Geral => Tópico iniciado por: metRo_ em 09 de Abril de 2014, 15:33

Título: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: metRo_ em 09 de Abril de 2014, 15:33
Estou a desenhar uma placa onde necessito de duas tensões: 5V e 3.3V. A minha tensão de entrada são 4 pilhas AA, esta tensão irá variar entre 6V e 4.5V.

Como os conversores DC que têm duas saidas são relavimente caros estava a pensar usar um step-down para 3.3V e depois um step-up para 5V:

(6V-4.5V)--->3.3V--->5V

Um dos integrados que tinha escolhido era um lmr62421 (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmr62421.pdf) e agora quando estava a ler a datasheet (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmr62421.pdf) e que ele tem um modo de funcionamento SEPIC que consegue gerar uma tensão de saida igual, menor ou maior que a de entrada.

Esta solução seria melhor pois colocaria este integrado a converter os (6V-4.5V) para 5V e depois um LDO para 3.3V, o que vos parece? Outras sugestões?
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: CBX em 09 de Abril de 2014, 16:09
existem reguladores buck/boost em que fixas uma tensão e o regulador mantêm essa tensão constante na saída independentemente da tensão de entrada ser maior ou menor.

por exemplo: http://www.ti.com/lsds/ti/power-management/buck-boost-converter-products.page (http://www.ti.com/lsds/ti/power-management/buck-boost-converter-products.page)

tens ai uns quantos, alguns até com saída dupla, têm é encapsulamentos um bocado esquisitos
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: ivitro em 09 de Abril de 2014, 16:21
as bobines para isso depois não são caras?

o regulador fica logo um 2-3€
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: metRo_ em 09 de Abril de 2014, 16:30
existem reguladores buck/boost em que fixas uma tensão e o regulador mantêm essa tensão constante na saída independentemente da tensão de entrada ser maior ou menor.

por exemplo: http://www.ti.com/lsds/ti/power-management/buck-boost-converter-products.page (http://www.ti.com/lsds/ti/power-management/buck-boost-converter-products.page)

tens ai uns quantos, alguns até com saída dupla, têm é encapsulamentos um bocado esquisitos

Estava a usar o WEBENCH Design the TI para escolher o integrado mas lá não aparecem os buck-booster e então só me apareciam flybacks que são caros. Este TPS63061 que aparece aí destina-se mesmo ao tipo de aplicação que pretendo :)

Não encontrei foi os de 2 saidas, acho que vou ficar por este mais um LDO.

as bobines para isso depois não são caras?

o regulador fica logo um 2-3€
A bobine no caso do integrado que apresentei em cima custa 1.60€. Nesta fase como a placa é para prototipo não ha problema.
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: CBX em 09 de Abril de 2014, 16:32
então acho que é a linear que tem com saída dupla, mas ai pagas premium  :P
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: metRo_ em 09 de Abril de 2014, 16:44
então acho que é a linear que tem com saída dupla, mas ai pagas premium  :P

Vou-me ficar por este TPS63061 e um LDO :)
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: Njay em 09 de Abril de 2014, 16:45
Como não pareces demasiado preocupado com a eficiência, podes experimentar alimentar a secção de 5V directamente das pilhas e um regulador linear para gerar os 3V3.
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: metRo_ em 09 de Abril de 2014, 16:53
Como não pareces demasiado preocupado com a eficiência, podes experimentar alimentar a secção de 5V directamente das pilhas e um regulador linear para gerar os 3V3.

Está fora dos limites de funcionamento dos componentes que funcionam a 5V, porque dizes que não estou muito preocupado com eficiência? Neste momento não estou muito preocupado com custos :p mas uma das razões para a solução que tenho pensada e esta que agora escolhi é para poder aproveitar toda a energia das pilhas AA.

Ainda tinha pensado usar 2 LDO, um para 5V e outro para 3V mas o máximo que conseguia aproveitar das pilhas era até estas chegarem a 5.2V(4*1.3V=5.2V) o que é cerca de 40/50% da energia das pilhas olhando para os gráficos de descargas das mesmas. Está-me a escapar algo? :S
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: Njay em 09 de Abril de 2014, 20:02
Estavas a falar de conversores em série com muita leveza, e pareceu-me.
Geralmente 6V ainda cabe nos "maximum absolute ratings". Há vários tipos de pilha AA. Posso deduzir que tás a falar talvez de alcalinas, mas não disseste por isso tb posso responder especulando :) .
Qual é a corrente esperada na linha de 5V? e na linha de 3V3? Quanto tempo é suposto durar as pilhas (horas, dias, meses, ...?)?
Um buck costuma ser mais eficiente que um boost.
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: metRo_ em 09 de Abril de 2014, 21:29
Neste momento é um prototipo é o facto de me preocupar com a eficiência é mais por uma questão de não estar a usar metade da energia das pilhas e elas irem para o lixo. Pensava que tinha indicado que eram alcalinas.

Eu quando falei do que estava a pensar também foi um bocado para ver se era normal fazer isso ou não, pois como não tinha visto os buck-booster esta tinha sido a solução que tinha encontrado para ter 5V dos 4.5V pois tambem já tinha a necessidade de ter os 3.3V.

Terei poucos ma de consumo mas tenho um modem GSM que tem alguns picos grandes de corrente. Mas sim, estes conversores estão bastante dimensionados o que faz com que sejam pouco eficientes para as correntes que vou usar.

Quanto ao facto de usar dois conversores em série, há algum problema que deva considerar?
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: Hugu em 09 de Abril de 2014, 21:34
Queres 5V ou 3.3V ou queres ter ambas as tensoes disponiveis ao mm tempo?
Porque é que a tensao de entrada sao 4.5V ou 6V? queres poder usar pilhas alcalinas ou pilhas recarregaveis?..

Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: senso em 09 de Abril de 2014, 21:36
Procurar por telemoveis ás peças no ifixit e ver que chips usam?
Dois conversores vais ter mais ruideira, e é preciso grande atenção no layout da coisa, minimizar ground-loops em cada circuito/conversor), módulos gsm não costumam ter assim picos de 2-3A quando estão a transmistir?
Apesar de caros, uns 2 tantalos o mais próximo possivel do módulo GSM, ou MLCC(X7R ou NP0), mas tantalos terás mais capacidade, ou um eletrolitico ai de 100uF e baixo ESR, se tiveres o que quer que seja de adc's e afins vais ter de usar ferrites, aconselho um filtro CLC(em que o L é uma ferrite escolhida a dedo).

Hugo, 6v carregadas, 4.5 em fim de vida.
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: metRo_ em 09 de Abril de 2014, 21:50
Queres 5V ou 3.3V ou queres ter ambas as tensoes disponiveis ao mm tempo?
Porque é que a tensao de entrada sao 4.5V ou 6V? queres poder usar pilhas alcalinas ou pilhas recarregaveis?..

A minha tensão de entrada vai variar entre 6V baterias carregadas e 4.5 fim de vida como mencionou o senso.

Procurar por telemoveis ás peças no ifixit e ver que chips usam?
Dois conversores vais ter mais ruideira, e é preciso grande atenção no layout da coisa, minimizar ground-loops em cada circuito/conversor), módulos gsm não costumam ter assim picos de 2-3A quando estão a transmistir?
Apesar de caros, uns 2 tantalos o mais próximo possivel do módulo GSM, ou MLCC(X7R ou NP0), mas tantalos terás mais capacidade, ou um eletrolitico ai de 100uF e baixo ESR, se tiveres o que quer que seja de adc's e afins vais ter de usar ferrites, aconselho um filtro CLC(em que o L é uma ferrite escolhida a dedo).

Hugo, 6v carregadas, 4.5 em fim de vida.

Neste momento a placa é uma fase muito inicial do desenvolvimento, na versão final vai tudo funcionar a 3.3V.
Neste momento já decidi em usar um buck-booster para 5V TPS63061  e depois um LDO para 3.3V gastei algum tempo com isto pois as soluções iniciais que tinham custavam cerca de 10€ que era um flyback com duas saídas ou então uma solução de um LDO para 5V e outro para 3.3V mas esta solução ia ser um desperdício de pilhas e mesmo nesta fase não queria algo um pouco melhor.

Quanto ao GSM sim têm picos desse tipo, mas neste momento tenho usado a shield GSM do arduino alimentada com USB e ainda não tive problemas. Esse filtro entre alimentação do GSM e da alimentação do micro? Ou referes-te ao TPS63061?
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: senso em 09 de Abril de 2014, 22:07
Filtragem seria mais entre o regulador e a parte analógica da tua placa(se existir), se for adc do micro, é a alimentação do micro que leva filtragem.

Eu tenho andado de volta de uma placa para um robotzito e tambem funciona a partir de 4 pilhas AA, e como os motores são de 6v, decidi ir para um boost para 7v, ldo de 5v para o micro, e como a ponte H usa transistores bi-polares os motores mesmo a fundo nunca vão ver 7v, e como andam sempre com pwm a voltagem média será ainda menor.
Mas como me esqueci de meter vias á volta do dc-dc(depois de re-desenhar a pcb 3 vezes  ::) ), aquilo tem assim um bocadito de ruido, tipo ripple de 200mv  ;D
O lm1117 não estava a gostar muito de tanto lixo na entrada e depois de trocar os 2 ceramicos por tantalos tenho cerca de 30-40mv pk-pk de ripple á saida do ldo, vai levar uma ferrite antes, tenho de dar com uma ai com 200ohms de impedância nos 10Mhz e separar melhor as massas e a coisa deve ficar boa.

Interessantemente, estou a usar a adc para medir tensão de alimentação e meia duzia de qre1113 e está rock solid, vá 1lsb de oscilação, mas isso é garantido que se tenha.
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: Njay em 09 de Abril de 2014, 22:47
Bom, tive que fazer "find" na página para ver onde tinhas mencionado que eram alcalinas e já encontrei; é no título, lol| Já não leio títulos.

Se tens assim tanta energia ainda para espremer da célula, acho que o melhor será ter um buck-boost para 5V, e outro qq (linear se a carga for pequena ou comutado se a carga justificar) para 5V->3V3. Ou então um segundo conversor buck para 3V3 a partir das pilhas, que será mais eficiente pois se as eficiências de ambos os conversores forem e1 e e2, em série ficas com e1 para 5V e e1 x e2 para 3V3 e em paralelo ficas com e1 para 5V e e2 para 3V3. Mas isto tem que ser melhor analizado e sabendo as cargas esperadas, porque pode haver "volte-faces" como a carga do rail de 3V3 fazer o conversor de 5V trabalhar numa zona de maior eficiência (a eficiência dos comutados depende da carga).
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: Hugu em 09 de Abril de 2014, 22:53
o objectivo é espremer as pilhas alcalinas ou aumentar a durabilidade/autonomia da board?
ja pensaste em usar outro tipo de pilhas/baterias pra aumentar a durabilidade da board?

e queres 5V e os 3.3v continuos ou nao podes meter um joulethief ja que é um circuito que chupa as pilhas até ao fim?...

Essa parte de usar baterias alcalinas ja é um pouco demodé nao?..usar baterias recarregaveis fica mais barato, ja que n se anda smp a comprar pilha cada vez que gastam...
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: metRo_ em 09 de Abril de 2014, 22:56
Bom, tive que fazer "find" na página para ver onde tinhas mencionado que eram alcalinas e já encontrei; é no título, lol| Já não leio títulos.

Se tens assim tanta energia ainda para espremer da célula, acho que o melhor será ter um buck-boost para 5V, e outro qq (linear se a carga for pequena ou comutado se a carga justificar) para 5V->3V3. Ou então um segundo conversor buck para 3V3 a partir das pilhas, que será mais eficiente pois se as eficiências de ambos os conversores forem e1 e e2, em série ficas com e1 para 5V e e1 x e2 para 3V3 e em paralelo ficas com e1 para 5V e e2 para 3V3. Mas isto tem que ser melhor analizado e sabendo as cargas esperadas, porque pode haver "volte-faces" como a carga do rail de 3V3 fazer o conversor de 5V trabalhar numa zona de maior eficiência (a eficiência dos comutados depende da carga).
Quando falaste das pilhas fui ver e até pensava que não tinha falado lol

Não estava a pensar no facto de num dos casos estar a multiplicar as eficiências :)
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: metRo_ em 09 de Abril de 2014, 23:01
Filtragem seria mais entre o regulador e a parte analógica da tua placa(se existir), se for adc do micro, é a alimentação do micro que leva filtragem.

Eu tenho andado de volta de uma placa para um robotzito e tambem funciona a partir de 4 pilhas AA, e como os motores são de 6v, decidi ir para um boost para 7v, ldo de 5v para o micro, e como a ponte H usa transistores bi-polares os motores mesmo a fundo nunca vão ver 7v, e como andam sempre com pwm a voltagem média será ainda menor.
Mas como me esqueci de meter vias á volta do dc-dc(depois de re-desenhar a pcb 3 vezes  ::) ), aquilo tem assim um bocadito de ruido, tipo ripple de 200mv  ;D
O lm1117 não estava a gostar muito de tanto lixo na entrada e depois de trocar os 2 ceramicos por tantalos tenho cerca de 30-40mv pk-pk de ripple á saida do ldo, vai levar uma ferrite antes, tenho de dar com uma ai com 200ohms de impedância nos 10Mhz e separar melhor as massas e a coisa deve ficar boa.

Interessantemente, estou a usar a adc para medir tensão de alimentação e meia duzia de qre1113 e está rock solid, vá 1lsb de oscilação, mas isso é garantido que se tenha.

Que massas tens no teu circuito? Tens o GND_Motores e GND_Micro_Sensores e encontram-se na entrada das pilhas? Os tantalos que falas colocas-te na entrada do lm1117 ou um antes e outro depois?

No buck-booster colocavas os tantalos ou deixavas so para o LDO? No meu caso o LDO que tambem deverá ser um lm1117 ou um que forneça 500mA vai alimentar o micro e os sensores analógicos.
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fi.imgur.com%2FhB68UKF.jpg&hash=845aea9ce5511b1ae4f82325993f38d0)

Os 10Mhz vêm de alguma analise aos harmónicos da onda de tensão na saida do LDO?
Título: Re: Duas tensões de saida de 4 pilhas alcalinas AA
Enviado por: metRo_ em 09 de Abril de 2014, 23:03
o objectivo é espremer as pilhas alcalinas ou aumentar a durabilidade/autonomia da board?
ja pensaste em usar outro tipo de pilhas/baterias pra aumentar a durabilidade da board?

e queres 5V e os 3.3v continuos ou nao podes meter um joulethief ja que é um circuito que chupa as pilhas até ao fim?...

Essa parte de usar baterias alcalinas ja é um pouco demodé nao?..usar baterias recarregaveis fica mais barato, ja que n se anda smp a comprar pilha cada vez que gastam...

Neste caso quero autonomia na board com 4 pilhas AA, na verdade não necessito de muito autonomia mas também não quero deixar as coisas marteladas, quero deixar minimamente bem feito :)