Wie versorgt man ein GSM-Modem mit einem Li-Po-Akku?

Meine Erfahrung (über vier verschiedene Mobilfunkmodems, sowohl GSM als auch CMDA) ist, dass sie direkt über die Batterie betrieben werden sollen. Für die AirPrime SL808x-Serie (als Beispiel, da ich nicht mit dem SL6087 gearbeitet habe) ist VCC_3V6 (das für den Leistungsverstärker verwendet wird) mit 3,3 V min. bis 4,3 V max. bewertet, mit einem typischen Wert von 3,6 V - - dies entspricht einem nominalen 3,7-V-Li-Po-Akku, der bei voller Ladung 4,2 Volt erreichen kann.

Der digitale Teil des Zellenmoduls (Logikpegel) hingegen wird von einer intern erzeugten 1,8-V-Schiene abgeführt. Es wird auch auf dem VREF_1V8-Pin ausgegeben (max. 1 mA).

Sie brauchen also überhaupt keinen Hochleistungs-Buck-Boost-Regler. Wenn Sie mehr als 1 mA benötigen, um Ihre Logikpegel-Umwandlungsschaltung mit Strom zu versorgen (unter der Annahme von 3,3-V-Logikpegeln an anderer Stelle), müssen Sie einen LDO-Regler bereitstellen, um 1,8 V aus der 3,3-V-Schiene zu erzeugen.

Zusammenfassend müssen Sie von gehen

Vin = 2.7 V to 4.23 V

Zu

Vout = 3.6 V  
Iout_peak = 2 A  
Iout_average = 500 mA.

Wenn Sie am Ausgang einen großen Kondensator verwenden, der die 2-A-Spitze liefern kann, ohne zu viel Spannung zu verlieren, können Sie am Ausgang einen Buck-Boost-Regler verwenden, der durchschnittlich 500 mA liefert. Zum Beispiel könnte der LTC3536 für Sie arbeiten (der bis zu 1 A bei 2,7 V Eingang liefern kann) und er ist auf Lager.

Wählen Sie den Ausgangskondensator auf diese Weise:

$C=\dfrac{I·\Delta t}{\Delta V}=\dfrac{2·0.0012}{\Delta V}$,

Wo$\Delta V$ist der Spannungsabfall, den Sie sich bei diesem 3,6-V-Ausgang erlauben. Je kleiner der zulässige Abfall ist, desto höher ist die benötigte Kapazität. Um beispielsweise einen Abfall von nur 0,2 V zu haben, benötigen Sie 12 mF (= 12000 uF). Außerdem muss der Kondensator einen niedrigen ESR haben, um 2 A an die Last liefern zu können.

Da der LTC3536 eine einstellbare Ausgangsspannung hat, möchten Sie wahrscheinlich eine etwas höhere Vout als 3,6 V anstreben, um den Abfall des Kondensators zu kompensieren, oder sogar eine deutlich höhere Vout, und einen 3,6-V-LDO verwenden (aber in der Lage liefern 2 A Spitze) zwischen der großen Kappe und der Last, um den Abfall an diesem Kondensator vollständig zu verbergen. Dadurch können Sie niedrigere Kapazitäten verwenden.

Es gibt viele Regler, die zur Buck-Boost-Regelung fähig sind. Beschränken Sie Ihre Suche nicht nur auf Buck-Boost-Regler, Sie können dies auch mit einer SEPIC- oder Flyback-Topologie tun. Dies ist auch mit einer invertierenden Topologie einfach zu bewerkstelligen: Schließen Sie die Batterie so an, dass sie -3 bis -4,2 V liefert, und Sie können fast jede positive Spannung (einschließlich 3,6 V) ausgeben, die Sie möchten.

Wenn Sie an einem LT-Teil interessiert sind, sieht es so aus, als gäbe es viele Optionen. Ich habe eine Schaltreglersuche nach 3 V minimalem Eingang, 5 V maximalem Eingang, 3,6 V Ausgang und 2,2 A maximalem Strom durchgeführt, die 644 Ergebnisse lieferte - und diese Angebote stammen alle von einem Unternehmen!

Ungeachtet dieser Angebote haben Sie einige große und schnelle Stromspitzen von 2 mA Schlafstrom bis 2,2 A Wirkstrom. Es ist wahrscheinlich, dass sowohl Ihre Batterie als auch Ihr Regler Schwierigkeiten haben werden, sich so schnell anzupassen. Daher würde ich empfehlen, auf 5 V zu erhöhen (immer, also haben Sie nur einen einfachen Boost-Regler), einen großen Kondensator (z. B. 220 uF) auf diese Schiene zu setzen und einen LDO zur Ausgabe von 3,6 V zu verwenden. Der Kondensator wird unter der plötzlichen Last immer noch durchhängen, aber der LDO wird den Ausgang stabilisieren und der Umschalter wird eingreifen, bevor der Kondensator zu weit durchhängt. Es ist nur ein Abfall von 1,4 V, also ist Ihr Wirkungsgrad immer noch ziemlich gut und die Verlustleistung ist nicht so schlimm.

Da dies Ihr erster Versuch ist, ist es wahrscheinlich eine gute Idee, diesen etwas überbaut zu machen, und später können Sie das Design iterieren, um die kleinsten, effizientesten Hochfrequenz-Abwärts-Aufwärts-Wandler zu erhalten, die mit diesem Lastverhalten umgehen können.

Für ein ähnliches Projekt (nur batteriebetrieben, GSM, Autonomiezeit ~ 10 Tage) denke ich darüber nach, das GSM (3,2 bis 4,8 V Eingang, 2 A Spitzen) direkt von den Batterien zu liefern (3 AA backtoback = 4,5 Volt & ~ 3Ah) mit nur einem großen Kondensator. Auf diese Weise habe ich keinen Verbrauch von LDOs, die Batterie kann so viel Strom liefern, wie sie hat, und der große Kondensator (möglicherweise Supercasitor) hilft. Den Schlafmodi wird große Aufmerksamkeit geschenkt.

100 % praktisch funktionierende Lösung:-

Tatsächlich sind GSM-Module sehr kompatibel mit einzelligen Li-Ion / Li-Polymer-Batterien, da die Betriebsspannung 3,6 V bis 4,2 V beträgt, aber nicht 5/3,3. Sie können den Akku direkt an das GSM-MODUL anschließen. Aber hier ist es wichtig, dass Sie den Akku laden/entladen . www.microchip.com/TechDoc.aspx?type=datasheet&product=mcp73833 ). Es wird sehr einfach funktionieren. Denken Sie daran, dass der Vbat-Track mit PTH breit genug sein sollte.