Was sind die Nachteile der Verwendung einer Diode, um Vcc um einen festen Betrag zu senken?

Viele Schaltungen akzeptieren heutzutage nur noch 3,3 V als Eingangsspannung, maximal 3,6 V, können aber oft bis hinunter zu 2,7 V arbeiten.

Da Lithiumbatterien (LiPo und LiIon) beim Laden-Entladen (nicht vollständig, aber im Wesentlichen) 4,2–3,3 V liefern, könnte eine Diode verwendet werden, um die Versorgung um relativ konstante 0,55–0,7 V zu senken (je nach Nennstrom der Diode). und Umlaufstrom), um (für 0,6 V) 3,6-2,7 V zu erhalten.

Nach der Diode muss ein Kondensator geschaltet werden, um Rauschen und Stromspitzen zu reduzieren.

Vorausgesetzt, das Endgerät akzeptiert 3,6-2,7 V, was sind die Nachteile dieser Lösung?

Die Vorteile sind geringere Kosten, einfachere Anschlüsse, kein Ruhestrom eines (linearen) Reglers.

In meinem speziellen Fall denke ich an einen ESP8266, der von einem 18650-Li-Ion-Akku gespeist wird: Im Tiefschlaf ist der Ruhestrom des Reglers (2-3 uA) im Vergleich zum Chip selbst (20-30 uA) erheblich. Ein kompakterer Aufbau ist auch ein guter Vorteil.

Das Offensichtliche - Stromverschwendung.
Ein Linearregler hätte dasselbe, schließlich ist eine Art Spannungsabfall erforderlich.
Weil VCC nicht um einen festen Betrag abfällt: Der Abfall hängt vom Laststrom und der Temperatur ab. Es kann manchmal gut genug sein, aber ist es die Analyse und das Risiko von Problemen wert?
@FarO Es würde. Es ist ein allgemeiner Nachteil, nicht im Vergleich zum Linearregler.

Antworten (2)

Der Hauptnachteil ist die Unsicherheit über die Ausgangsspannung.

Erstens kann die Durchlassspannung der Diode über der Temperatur variieren. Beispielsweise ändert die Jelly Bean 1N4004 wahrscheinlich ihre Durchlassspannung um 100 mV, wenn sie sich von 25 °C auf 100 °C erwärmt.

Zweitens, wenn der Lastkreis einen sehr stromsparenden Schlafmodus hat (wie es viele batteriebetriebene Schaltkreise tun), könnte der Diodenabfall deutlich unter dem nominalen Abfall von 0,55 bis 0,7 V liegen, den wir normalerweise annehmen.

Hier ist die IV-Kurve über der Temperatur für ein anderes gemeinsames Teil, 1N4148:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn dies zum Spannungsabfall in einem Gerät mit einem 50-mA-Betriebsmodus und einem 0,1-mA-Schlafmodus mit einem Betriebstemperaturbereich von 0 bis 85 ° C verwendet würde, könnte der Abfall über diese Diode von etwa 0,375 bis 0,9 V reichen, was breiter ist Bereich als der zulässige Vdd-Bereich für viele Chips.

Viele Schaltungen würden durch diese Leistungsspannungsunsicherheit nicht beeinträchtigt. Aber viele andere würden. Und auf jeden Fall ist es viel einfacher, mit der garantierten Genauigkeit von 1 % zu entwerfen, die von Linearreglern verfügbar ist, als sich über 100 mV oder mehr Unsicherheit zu sorgen, die durch die Diodenlösung gegeben ist (aber achten Sie auch auf Linearregler, die nicht gut mit Mikroleistung umgehen). Ladungen).

Ich dachte 0,55 V ist der Bandgap (oder ähnlich) und damit auch der Wert für einen unendlich kleinen Strom. Offensichtlich lag ich falsch.
@FarO, nein, denk an die Shockley-Diodengleichung. V geht auf 0, wenn I auf 0 geht.

Für einen WiFi-Chip bedeuten "Funktion" und "Leistung" über einen Bereich von Versorgungsspannungen zwei verschiedene Dinge. Es gibt immer Leistungskompromisse.

Neben einem geringen Abfall ist auch die Stabilität erforderlich, wenn im Tx-Modus 170 mA gezogen werden oder ein niedriger Leerlaufverbrauch von 0,9 mA während eines leichten Schlafs. Diese Kompromisse gehen mit Erfahrung und einem gründlichen Verständnis der Testspezifikationsbedingungen einher.

Wenn der Eingangsversorgungsbereich 33 % der 3,3 V min Vbat bei 10 % SoC betragen kann, bedeutet dies eine große Bandbreite an Kompromissen. Obwohl der IC auch einen Bereich von 33 % von der minimalen Vdd hat, ist er nicht auf die Batterie abgestimmt, so dass das Hinzufügen eines Offsets eines Diodenabfalls nur den Dynamikbereich erhöht.

Daher ist die einzige Lösung, die ich in Betracht ziehen würde, ein maximaler Abfall von 0,15 V bei 170 mA 3,6 V LDO, so etwas wie dieser 0,15 $ 200 mA LDO

Es sieht eher so aus, als ob Sie einen 0,3-V-Abfall auf 3,3 V uC und 3,6 V auf den WiFi-Chip benötigen.

Ich würde diese Buck-Boost-Lösung in Betracht ziehen.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

200 mA reichen vielleicht nicht aus und 25 uA im Ruhezustand sind sicherlich zu viel, aber ich verstehe die Idee. MCP17xx sind die Option, die ich als Alternative hatte, insbesondere eine 3,0-V-Version.
Was ist Ihre Spezifikation?
Vielleicht bist du mit einem Buck-Boost-Regler besser dran
250 mA, 3,0-3,3 V Ausgang, 3,3-4,2 V Eingang, Ruhestrom nicht vergleichbar mit dem Verbrauch des Gerätes im Ruhezustand (30 uA). Der uC und der WiFi-Chip sind die gleiche Einheit, die externen Sensoren funktionieren auch bis hinunter zu 3,0 V. MCP170x scheint gut zu funktionieren.
Linear hat den Vorteil, dass neben einem Kondensator keine externen Komponenten erforderlich sind, und mit Vo = 3 V Vin = 3,3-4,1 V ist der Wirkungsgrad etwa gleich dem von Schaltreglern.
Aber wie gesagt, die Spannungsstabilität wirkt sich auf die Leistung des WiFi-Chips für die Rx- und Tx-Spezifikationen aus, die nicht immer anders als 1 Spannung angezeigt werden. Ein Buck-Boost-Regler mit guten Filtern wird also besser funktionieren, wenn er richtig ausgelegt ist und mit der Mindestspannung betrieben wird. Wenn die zusätzlichen Stücklistenkosten 2 $ betragen, wen kümmert es, wie viele Teile verwendet werden, es sei denn, Sie planen, eine Million davon herzustellen.
"diese Buck-Boost-Lösung." Klingt nach einer guten Idee, aber ich sehe nur eine Leistungsübersicht. Kein Schema. Übersehe ich etwas?
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