Regler und Aufladen in einem tragbaren Gerät

Es gibt einige ähnliche Beiträge zu diesem Thema, aber ich bin etwas verwirrt darüber, wie ich in meinem speziellen Projekt am besten vorgehen soll. Alle meine bisherigen Regler waren lineare Typen (zB: 7805, bestenfalls LM317) - nett und einfach. Für mich sowieso.

Das Projekt, an dem ich arbeite, benötigt 3 Spannungsausgänge von einer Lithiumbatterie (Lipo oder Li-Ion) - 3,3 V, 5 V, 12 V.

  • 3,3 V bei 500 mA (geschätzt) Hauptschiene für das ARM-basierte System-on-Modul. ARM kann bei voller Leistung, im Standby-Modus oder ausgeschaltet sein. Diese Anforderung sieht nicht allzu lästig aus. Stackexchange hat einige gute Beiträge in diesem Bereich.
  • 12 V @ 250 mA für Sensorsystem A. Umschaltbar vom ARM (oder einem PIC oder ähnlichem).
  • 5 V @ 2,5 A für Sensorsystem B. Umschaltbar vom ARM.

Außerdem muss der Akku aufgeladen werden. Ich kann eine oder zwei Zellen verwenden, obwohl es vielleicht nicht an mir liegt. Zwei Zellen könnten einfacher sein, da ich auf 12 V erhöhen und 3,3 V und 5 V von der 8,4-V-Leitung ableiten kann.

Ich bin mir nicht sicher, wie ich am besten vorgehen soll, da es da draußen einen Schneesturm von Chips gibt. Ich hatte gehofft, jemand hat einen gut erzogenen verwendet, der Lade- und geregelte Ausgänge kombiniert. Beispielsweise kann Microchips MCP7383 LiIon gut aufladen, und ein Chip wie der TPS63020 ist ein Buck/Boost-Regler, der Ihnen 3,3 V liefert, aber andere Chips kombinieren das Ladegerät und den Regler, was eine bessere Idee zu sein scheint.

Wenn ich eine einzelne Zelle LiIon verwende, bekomme ich 3,4/3,5 V bis 4,2 V. Ist das zu eng für 3,3 V, insbesondere angesichts der Leistungsaufnahme, wenn ich die 5-V-Boot-Schaltung einschalte? Soll ich zuerst auf 5 V anheben und damit 3,3 V erhalten? Und dann einen weiteren Boost auf 12 V verwenden?

Mein Manager hat den TPS65217 gekauft. Der Beaglebone nutzt dies und verfügt über Batterielade- und LDO/DC-DC-Ausgänge. Abgesehen davon, dass es sich um einen Prozessor- PMIC handelt, nicht um einen System-PMIC . Gute Trauer. Was würde ich mit 1,8-V- und 1,1-V-Ausgängen machen!? LED ansteuern? Jetzt habe ich zwei Probleme :-)
Auch nur die Summe der Ausgangsleistungen realisiert. Bei 3,3 V und 85 % Wandlungseffizienz - die 12 V benötigen 3,5 W und die 5 V fast 15 W max. Nehmen Sie nur die 5 V und der Arm benötigt zusammen über 5 Ampere von der 3,3-V-Schiene. Ich glaube, ich brauche 2 Zellen!
Wie lange sollen die Sensoren eingeschaltet sein?
18 Watt Peak sind eine heftige Belastung für eine winzige Zelle. Wie lange soll diese Batterie halten (kurzfristig und langfristig)
Das ist eine verdammt gute Frage. Sie sagten „eine ganze Schicht“, was mich zum Lachen brachte. Ich hoffe, sie haben ein Auto zur Hand.

Antworten (2)

Die 3,4/3,5-Volt-Li-Ion-Zellspannung ist nicht unbedingt zu eng, um 3,3 Volt zu liefern, da einige Low-Drop-Out-Regler Drop-Out-Spannungen in der Größenordnung von 100 mV bei kleinen Strömen erwähnen. Es wäre jedoch marginal / zweifelhaft.

Wenn ich dies tun würde, würde ich auf 5 Volt anheben, einen LDO oder einen Buck-Regler von dieser 5-Volt-Schiene betreiben, um 3,3 Volt zu erhalten, und separat direkt von der Batterie für die 12-Volt-Schiene anheben. Auf diese Weise würde der 12-Volt-Boost-Regler, der Ihre stromhungrigste Schiene zu bedienen scheint, keinen 2-Stufen-Effizienzverlust erleiden, und der 5-Volt-Boost-Regler müsste nicht stark genug sein, um den hohen Strom zu liefern, der von der benötigt wird Boost-Regler für die 12-Volt-Schiene.

Obwohl es integrierte Boost-/Regulierungsgeräte gibt, die Ihrem Zweck dienen können, gibt es, wie eine parametrische Suche auf Digikey zeigt, einen Vorteil darin, die Blöcke getrennt zu halten: Auf diese Weise wird das Wärmeableitungsvolumen jedes der 3 Teile, 2 Boosts und 1 Dollar / LDO, könnte physisch getrennt und daher eher ein verteiltes Problem als ein thermischer Hotspot sein.

Danke Anindo. Ich würde die 3,3-V-Leitung als Hauptschiene betrachten, hauptsächlich weil sie das ARM-SoM versorgt. Es ist die 5-V-Leitung mit möglichen 2,5 Ampere, die am hungrigsten ist, wenn sie eingeschaltet sein muss.
Das Anheben auf 5 V kann jedoch zunächst sehr sinnvoll sein, auch wenn es sehr kräftig sein muss, da es mir die Möglichkeit einer einfachen Umgestaltung für 2 Zellen anstelle von 1 gibt. Die Wärmeableitung war etwas, das nicht aufgefallen war ich auch und trage einiges zum Nachdenken...

Zunächst möchte ich erwähnen, dass ein herkömmlicher Li-Ion (18650) Akku nicht die Leistung liefern kann, die Sie verwenden möchten. Der normale maximale Strom für 18650 liegt bei etwa 5 A, aber bei der Spannung, bei der sie sich befinden.

Sie müssten daher aus diesen Batterien ein Paket machen.

Für die beiden kleineren Ströme würde ich eine Schaltung verwenden, die auf LM2577 oder LM2596 basiert, je nachdem, ob Sie sie erhöhen oder verringern.

Ich dachte, diese Chips könnten Schaltfrequenzen haben, die für einen Prozessor / DSP zu niedrig sind, und die Komponenten werden größer. Aber dann weiß ich nicht, was in Bezug auf das Einschwingverhalten frequenzmäßig sinnvoll ist. Ich habe auch gerade die einfachen Switcher-Module von TI gesehen, die alle SMPs in einem Chip enthalten. Aber ja, mit dem Akku hast du recht - ich habe den Chef zu einer Packung überredet.
Regler und Aufladen in einem tragbaren Gerät
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