Oscillateur basse puissance, basse tension, lent (0,1 Hz)?

11

J'ai eu l'occasion d'analyser un circuit très intéressant aujourd'hui en utilisant un transistor unijonction programmable comme minuterie.

L'alimentation varie et le circuit doit fonctionner sous 10uA de courant (sans compter la charge du capuchon). Il déclenche un SCR toutes les 10 à 30 secondes tant que l'alimentation est supérieure à 1,8 V CC et doit fonctionner sur une plage de 1,8 à 7,0 V CC.

Le timing n'est pas critique - environ 10-30 secondes d'intervalle pour déclencher le SCR est très bien (une courte impulsion positive). Plus la tension est basse, plus l'intervalle de temps est long.

Le kicker est l'exigence de faible courant (10uA ou moins), l'exigence de basse tension (1,8 V) et, comme toujours, à faible coût (c'est-à-dire que le remplacement d'un PUT de 10 cents par un microcontrôleur de 30 cents ne serait pas idéal).

Quelles autres options dois-je envisager pour une conception de minuterie bon marché, à faible courant, à basse tension et à faible précision?

transistors oscillator timer

— Adam Davis
source

Cette exigence de courant faible est une vraie contrainte, sinon je mentionnerais le bon vieux minuteur 555 à 170µA @ 5V

— Majenko

1

555 minuteries sont grossières et presque obsolètes. Ils peuvent être bon marché, mais il existe des moyens plus efficaces d'accomplir toutes leurs fonctions.

— Nick T

9

entrez la description de l'image ici

Calcul dynamique du courant à partir de la fiche technique. Le RC tirera probablement environ 0,3 μA en plus du courant statique de Schmitt.

— markrages
source

Oooh, j'aime ça - je vais devoir le prototyper et voir comment ça marche. Avec un peu de travail, je pourrais peut-être me débarrasser du SCR, et le prix de cette pièce en quantité est les genoux de l'abeille. Pour ceux qui envisagent cela à l'avenir, c'est le NC7SZ14 .

— Adam Davis

Remarque: La fuite d'entrée du NC7SZ14 est de + - 1 uA sur sa plage de température. 1 μA à 3 M est 3V. Vous êtes probablement mieux avec un capuchon beaucoup plus grand et une résistance plus petite.

Ω

$\Omega$

— Connor Wolf

Oui, vous devez tester la température. 300kΩ / 330nF fonctionneraient avec une consommation de courant plus élevée. Notez également que le NC7SZ14 est limité à 5,5 V. La plage de tension de 1,8 V à 7 V est une spécification difficile à rencontrer avec des portes CMOS comme celle-ci.

— markrages

7

J'ai fait une fois un minuteur de réveil micropuissance qui prenait moins de 1µA. Je ne pouvais plus trouver le circuit d'origine, mais c'est assez proche de la topologie si je me souviens bien. Cela a du sens de toute façon, que ce soit exactement comme ce que j'utilisais avant ou non.

Cette version attirera quelques µA, mais les résistances sont suffisamment élevées pour que vous ne deviez pas vous soucier des fuites de la carte et de la propreté supplémentaire.

Pendant l'état d'arrêt du temporisateur, qui est la plupart du temps, tous les transistors sont bloqués. C2 se charge lentement du courant à R2. Finalement, cela amène la base de Q2 suffisamment haut pour l'activer, ce qui active Q1, ce qui fait monter le collecteur de Q1. Cet avantage élevé fait deux choses. Tout d'abord, il active le SCR. Deuxièmement, il active temporairement Q3. Q3 charge ensuite C2 qui l'éteint et Q1 s'éteint et le cycle recommence à nouveau.

Les transistors sont mal spécifiés à ces faibles courants, vous devez donc expérimenter. La fréquence de sortie de ce circuit dépend fortement de la tension d'alimentation, mais vous avez dit que c'était OK. Je n'ai pas testé ce circuit exact.

— Olin Lathrop
source

Soyez prudent avec la sélection des pièces pour le condensateur 47 μF. Certains électrolytes bon marché peuvent fuir de quelques μA, ce qui empêcherait ce circuit d'osciller.

— markrages

@Markrages: C'est vrai, c'est pourquoi je n'ai pas spécifié d'électrolyte.

— Olin Lathrop

3

Je viens de signaler un piège évident pour le questionneur, qui est apparemment plutôt contraint par cette conception. (Ce plafond sera la partie la plus chère du circuit.)

— markrages

@Markrages: Oui. Il n'est pas nécessaire qu'elle soit exacte et R2 pourrait être un peu plus élevé si une constante de temps plus longue est nécessaire. Je pensais à deux bouchons en céramique 22uF en parallèle. Il ne verra même pas autant que 1 Volt et peut varier avec la température, donc la céramique la moins chère sera OK. Pourtant, oui, c'est un problème.

— Olin Lathrop

3

J'envisagerais d'utiliser un détecteur de tension à micropuissance / puce de réinitialisation MCU (1-2uA) alimenté par un réseau RC comme oscillateur de relaxation.

— mikeselectricstuff
source

+1 - J'ai déjà utilisé un 12C508 pour quelque chose comme ça; Le ressenti initial était d'utiliser un compteur binaire HC4020 / 4040/4060 pour diviser une autre horloge, mais le courant de repos de cette puce est trop élevé.

— Jason S

C'est mon approche initiale, mais je voulais m'assurer de ne rien manquer de plus évident.

— Adam Davis

3

Voici une seule porte Schmitt - celle de TI - 74LVC1G125 - avec un Icc max 10 uA revendiqué sur 1,65 V - 5,5 V - ce qui est inférieur à votre spécification Vcc max de 7V. MAIS l'autre mis sous garde a la même limitation - donc les deux sont soit inacceptables soit acceptables sur cette base.

Digikey coûte 6 cents en quantité de 3000. Un peu moins à des volumes plus élevés.

La fiche technique du NC7SZ14 est ici . Le courant de fuite au repos semble similaire à la partie ci-dessus.

Bien que les entrées Schmitt autorisent théoriquement toute tension d'entrée sans problèmes, il serait intéressant de savoir si Icc augmente lorsque Vi s'approche de la zone 1/2 Vcc.

— Russell McMahon
source