Moyen le moins cher pour augmenter la tension CC

Quelle serait la façon la moins coûteuse d'augmenter une tension continue?

L'objectif est de convertir 1,2 V / 1,5 V (à partir d'une cellule AA / AAA) en 3,3 V pour alimenter un petit microprocesseur 8 bits, comme Atmel ATtiny45 ou ATtiny2313, et aussi (si possible) 6 V pour alimenter un buzzer.

De plus, quel serait le courant maximal que l'on pourrait tirer en toute sécurité d'une pile alcaline, après l'avoir augmentée à 3,3 V / 6 V?

Enfin, comment calculer la durée de vie de la pile alcaline, compte tenu d'une certaine consommation?

Il existe une technique appelée pompe de charge avec laquelle vous pouvez créer un doubleur de tension, mais cela ne vous donnera que 3 V à partir d'une cellule de 1,5 V, et encore moins à partir de la cellule de 1,2 V. Je le mentionne encore car plusieurs microcontrôleurs fonctionnent de nos jours avec des tensions jusqu'à 2V. Une pompe de charge ne peut fournir qu'un courant limité, suffisant pour alimenter le microcontrôleur, mais des dispositifs d'alimentation supplémentaires tels que des moteurs ou des relais sont hors tension. La tension chutera également sous charge. Donc pas idéal. Le LM2660 est une pompe de charge à condensateur commuté.

La meilleure solution est un régulateur à découpage . Celles-ci existent dans deux topologies principales: "buck" pour passer d'une tension plus élevée à une tension plus basse, et "boost" pour passer d'une tension plus basse à une tension plus élevée. Vous voulez donc un régulateur boost. Les principaux fabricants incluent Linear Technologies (plus cher) et National Semiconductor (récemment acquis par Texas Instruments). Le LM2623 peut fonctionner sur des tensions d'entrée aussi faibles que 0,8 V.

À propos du courant et de la durée de vie de la batterie. Je suppose que vous travaillez avec des piles de 1,5 V. Ceux ici sur ma table sont évalués à 2300mAh, alors utilisons cette valeur. Supposons également que votre microcontrôleur et ses extras nécessitent 100 mA à 3,3 V. C'est 330mW. Si le commutateur est efficace à 85%, cela signifie qu'il tire 330 mW / 0,85 = 390 mW de la batterie. C'est à 1,5 V, vous tirerez donc 260 mA de la batterie. La batterie est évaluée à 2300mAh, alors votre appareil peut fonctionner pour 2300mAh / 260mA = 9 heures avec une seule charge.
Si vous prévoyez de charger la batterie assez lourdement, je resterais en dessous de 2300mA, ce qui la déchargera en 1 heure.

Pour créer une tension d'alimentation plus élevée à partir d'une batterie comme celle-ci, il faut un type particulier d'alimentation à découpage appelé "convertisseur élévateur". Celui-ci utilise une inductance pour faire des jets de tension plus élevée. Le concept est le même: un marteau fait des jets de pression beaucoup plus élevée que ce que votre bras peut délivrer directement à l'ongle.

Il existe des puces qui intègrent une grande partie de cela. Linear Technologies, ST Micro, TI et bien d'autres fabriquent de telles puces. Certaines des offres de Microchip sont assez agréables dans une plage de tension étroite comme vous l'avez fait.

Faire une tension plus élevée est OK, mais ces puces sont toujours limitées aux lois de base de la physique. Ils ne peuvent pas fournir plus de puissance qu'en sortie. Puisque la puissance est la tension multipliée par le courant, le courant de sortie doit diminuer à mesure que la tension augmente. Tout comme avec le marteau, votre bras doit mettre en mouvement beaucoup plus que ce qui est communiqué au clou en échange d'une force plus élevée. Bien sûr, il y aura aussi des pertes. Tout ce qui dépasse 90% est assez bon. Disons à titre d'exemple que votre commutateur de boost est efficace à 80% et qu'il fait 3,3 V à 100 mA à partir de 1,3 V à. 3,3 V * 100 mA = 330 mW. Compte tenu de la perte dans le commutateur, 330 mW / 80% = 413 mW po. 413 mW / 1,3 V = 317 mA, qui est le courant qui sera tiré de la batterie.

Dans cet exemple, le courant de la batterie est de 317 mA, ce qui est dans la plage de ce qu'un type AA peut supporter pendant un certain temps. Pour avoir une idée de la durée de vie de la batterie, vous devez regarder la capacité de la batterie. Ceci est exprimé en temps courant *, comme les mA-heures. Disons que votre batterie AA a une capacité de 2 Ah. En première approximation, 2 Ah / 317 mA = 6,3 heures d'autonomie. Cependant, il y a beaucoup de choses qui gâchent cette analyse de base. D'une part, le courant ne sera pas de 317 mA sur toute la durée de décharge de la batterie. Lorsque la tension de la batterie diminue, l'alimentation à découpage consomme plus de courant. La température affecte également considérablement la capacité de la batterie. Si cela est destiné à fonctionner à l'extérieur dans un environnement froid, vous pourriez n'obtenir que la moitié ou moins de la capacité nominale de la batterie. Le courant lui-même affecte également la capacité. 300mA pour un AA n'est probablement pas au point où il dégrade considérablement la capacité, mais 1A le serait certainement. Vous pouvez obtenir 2,0 Ah à 300mA, mais seulement 1,6 Ah à 800mA. Je fais des chiffres. Ce ne sont probablement pas totalement ridicules pour la plupart des piles AA, mais vous devez vraiment consulter la fiche technique de la batterie vous-même.

Les réponses données ne fonctionneront pas dans les versions réelles de ce que vous décrivez ou sont loin d'être les moins chères.

La fiche technique LM2623 de Steven est un choix raisonnable et commencera à 1,1 V et fonctionnera à 0,9 V, mais le CI coûte environ 60 cents.

Si vous voulez vraiment le coût le plus bas, alors une version correctement conçue du Joule Thief est un bon candidat. J'utilise ce nom car il vous mènera à de nombreuses variantes, mais la forme originale n'est pas très efficace. Cependant, une fois que vous avez l'idée, vous pouvez regarder les options et en choisir une.

Le "Joule Thief" est un convertisseur élévateur auto-oscillant à un transistor utilisant un enroulement principal d'inductance plus un enroulement de rétroaction d'inductance. Pour le bricolage, vous pouvez en construire un gratuitement à partir de presque n'importe quel appareil électronique mis au rebut moderne ou si l'achat de pièces neuves ou excédentaires peut en construire un avec 10 à 20 cents de pièces.

Voici un bon exemple de page DIY Joule Thief

L'image composite ci-dessous est composée de 3 images de la page ci-dessus:

Autres - Vous pouvez construire des convertisseurs boost avec un transistor et deux inductances séparées - l'avantage n'est pas nécessaire pour deux enroulements. Et l'oscillateur Colpitts classique utilise un inducteur inexploité.
Un certain nombre ici et

Autres versions:

Bien

Quelques zillions d'autres

Wikipédia:

Ajoutée:

Le voleur de base Joule n'est pas un design merveilleux. Sa caractéristique exceptionnelle est qu'il fonctionne dans de nombreux cas, introduisant ainsi des conversions d'énergie, des SMPS, des convertisseurs de suralimentation et bien plus encore à de nombreux dabblers électroniques relativement inexpérimentés et sans instruction.

Diverses réflexions sur les versions réglementées peuvent être trouvées en consultant cette collection (YMWV).

Je suis tombé sur quelques réponses d'échange de pile précédentes Joule Thief qui semblent avoir une certaine pertinence. La recherche de "Joule Thief" sur ce site apparaîtra un peu plus.

Comment puis-je calculer un voleur Joule

solution alternative à: Comment calculer un voleur Joule

Les deux décembre 2012

Divers pilotes de cellule à LED ici

Les circuits intégrés les moins chers pour les convertisseurs boost que je connais sont le 34063 et le MCP1640. La sortie du MCP1640 ne monte que jusqu'à 5V, mais elle est plus efficace et semble plus facile à utiliser (moins de pièces externes) que le 34063, sauf que le MCP1640 n'est disponible qu'en SMD.

Le bouton Dash

Le bouton Dash [Amazon] fonctionne à 3,3 V boosté par rapport au 1,5 V nominal de la batterie, tirant 200 à 300 mA de la batterie lorsqu'il est allumé et 2,3 μA lorsqu'il est en veille. Cela signifie que la batterie ~ 1200 mAh devrait être capable d'alimenter l'appareil pendant au moins quatre heures lorsqu'il est allumé et des décennies lorsqu'il est en veille. Étant donné que le bouton n'est activé que pendant quelques secondes lorsqu'il est activé, il peut probablement être utilisé près de 1000 fois avant que la batterie ne meure. Ainsi, le bouton devrait devenir obsolète bien avant que la batterie ne soit épuisée.

[Il a été] souligné que U1 est probablement un convertisseur boost TI TPS61201; l'empreinte, les marquages ​​de l'emballage et le brochage semblent correspondre.

De Amazon Bouton Dash Teardown

Il existe de nombreux circuits bon marché et gais (ou peut-être méchants?) Sur eBay ou AliExpress si vous recherchez un "Circuit Boost USB" ou similaire. Ceux-ci se vendent comme un appareil fini pour 0,30 $ - 2 $ selon le nombre que vous voulez, sont généralement autour de 25 mm x 19 mm, et si vous regardez attentivement les photos, vous pouvez parfois lire le code produit du contrôle IC et déterminer ce que c'est (bien que mieux encore certains Les fournisseurs AliExpress fourniront la fiche technique dans la liste). Presque chacun d'entre eux aura un diviseur de résistance qui met à l'échelle la tension de sortie à une tension de référence et changer la résistance sur une jambe de diviseur vous permettra d'obtenir 3V3 au lieu des 5V qu'ils livrent.

J'en ai acheté 50 pour baisser le prix, dessoudé les prises USB, soudé sur des supports AA doubles (à 0,19 $), et maintenant j'ai une réserve d'alimentations bon marché que je peux régler à la tension dont j'ai besoin pour un projet. Je ne pense pas que vous puissiez vraiment battre 0,50 $ par bloc d'alimentation.

$15k\Omega$$47k\Omega$$\frac{15}{47+15}\times5V \approx 1.2V$$27k\Omega$

Pensez à passer à une batterie à la tension que vous souhaitez, et éventuellement à une seconde pour le buzzer.

(Si vous avez réellement besoin de 1,2 V / 1,5 V pour autre chose dans le même circuit, cela ne s'applique pas)