Alimentation d'un MCU à partir d'une batterie sans régulateur

13

J'ai vu que certaines cartes de développement (par exemple, le kit de développement BL652 ) pour les puces de faible puissance ont une alimentation par batterie connectée directement au MCU sans régulateur.

Dans le cas de l'exemple, la batterie utilisée est un CR2032 3V. La fiche technique du MCU définit les paramètres suivants:

datasheet page 16.
Absolute Maximum Ratings            Min           Max
Voltage at VDD_nRF pin             -0.3           3.9

datasheet page 17.
Recommended Operating Parameters    Min    Typ    Max
VDD_nRF                             1.8    3.3    3.6

J'interprète cela comme "If your battery voltage drops to a value between 0-1.7 it isn't defined what will happen".

Ce qui m'inquiète, c'est parce que j'ai vu des régulateurs ayant les broches Power Good et je n'ai trouvé aucune déclaration explicite dans la fiche technique que le MCU de l'exemple ne sera pas endommagé par la sous-tension.

Comment puis-je décider si un régulateur est nécessaire entre une batterie et une charge, pour garantir qu'il n'y a pas de dommages lorsque la tension de la batterie commence à chuter?

power-supply batteries voltage-regulator

— TheMeaningfulEngineer
source

4

Je suis vraiment un amateur, mais j'ai l'impression que les régulateurs font deux ou trois choses. Premièrement, ils contraignent la tension fournie à l'intérieur d'une certaine plage. Cependant, si la tension d'alimentation «disparaît», ils ne peuvent pas la faire réapparaître comme par magie. La perte de puissance, que ce soit à partir d'une batterie ou de toute autre source est toujours une perte de puissance. Deuxièmement, ils réduisent toute ondulation à une quantité acceptable. Les batteries n'ont pas vraiment ce problème. Je ne pense pas que vous couriez plus de risques de courir directement à partir d'une batterie que vous ne le seriez à partir de quelque chose comme une alimentation de laboratoire.

— UnconditionallyReinstateMonica du

30

Si la tension de votre batterie tombe à une valeur comprise entre 0 et 1,7, il n'est pas défini ce qui se passera

C'est souvent vrai, mais cela ne détruira certainement rien. Parce que, si c'était destructif, le Vdd min dans "Absolute Maximum Ratings" aurait été donné comme une valeur positive (que je n'ai jamais vue dans aucune fiche technique, et j'espère que je ne verrai jamais cela dans ma vie - ça ne t logique).

Donc, à ce stade, vous êtes assuré que le MCU ne sera pas détruit par une sous-tension. Cependant, il pourrait toujours se comporter de manière irrégulière (endommageant potentiellement d'autres circuits externes).

Maintenant, dans ce type de microcontrôleur, il existe souvent une fonctionnalité appelée " détection de perte de tension", ou, parfois, "verrouillage de sous-tension". Il s'agit d'une fonction qui surveille la tension d'alimentation et garantit que la puce est maintenue dans un état de réinitialisation lorsque la tension est inférieure à un niveau donné (parfois programmable).

Bonne nouvelle: il existe une telle fonctionnalité sur la puce spécifique que vous utilisez. Voir le chapitre 5.1 dans la fiche technique que vous avez liée.

Par conséquent, vous n'avez pas besoin d'avoir un régulateur avec détection de «bonne puissance» ou un circuit de surveillance d'alimentation supplémentaire dans votre cas spécifique.

Notez que, si le MCU n'avait pas la détection de brunissement incluse, il y a de minuscules puces qui offrent simplement cette fonctionnalité (souvent combinée avec un générateur de réinitialisation à la mise sous tension temporisée) sans être des régulateurs de tension.

— faible confiance perdue en SE
source

2

De plus, des superviseurs d'alimentation externes peuvent être utilisés dans le cas où le MCU ne possède pas ces fonctionnalités.

— scld

1

Pour les puces qui ne détectent pas cela, la protection contre les sous-tensions entre la batterie et l'appareil fait généralement l'affaire. Ils ne sont pas compliqués, coûteux ou gourmands en énergie.

— Mât

Ne pourrait-il pas y avoir un verrouillage avec une tension d'alimentation inférieure (cela ne se produirait pas avec une tension plus élevée)?

— Peter Mortensen

@PeterMortensen Non, sauf peut-être sur des puces très inhabituelles et pour des cas très spécifiques (qui seraient clairement indiqués plusieurs fois dans la fiche technique), ou s'il y a un bogue dans la puce, il n'y a aucun moyen qu'il puisse se bloquer à cause de sous-tension. Cela n'aurait pas de sens également car à la mise sous tension, il faut un peu de temps pour que l'alimentation passe de 0 V à sa valeur nominale (même à la mise hors tension). Vous ne pouvez pas l'éviter. Si vous risquez un verrouillage à chaque mise sous tension de votre système, c'est mauvais. Le pire qui puisse arriver est un comportement erratique, mais ce risque est éliminé par le détecteur de brunissement.

— dim perdu confiance en SE

9

... entre 0 et 1,7, il n'est pas défini ce qui se passera

En fait, en dessous de 1,8 V, rien ne garantit ce qui se passera.

Ne vous inquiétez pas des dommages, ce sont les paramètres de fonctionnement . Pour éviter tout dommage, vous ne devez pas dépasser les valeurs maximales , qui ne sont pas incluses dans la feuille liée. Si vous connaissez la ou les puces utilisées, vous pouvez consulter leurs fiches techniques et voir les notes maximales. Je n'ai pas encore rencontré de puce qui peut subir des dommages en raison d'une tension d'alimentation trop faible.

Vous voulez que votre produit "sache" et réagisse quand la batterie est trop faible. Ajoutez un circuit de détection de batterie (ou en utilisant le circuit interne) qui ne libérera la réinitialisation que lorsque la tension de la batterie est suffisamment élevée.

— Bimpelrekkie
source

On se demande ce qui arrive si Vdd dépasse la 3.6V recommandé spec, la 3.9V absolue max spec. Les fiches techniques disent rarement (voire jamais). Je suppose que le fabricant dirait: "Hé, nous testons jusqu'à 3,6 V, cela peut toujours fonctionner ci-dessus".

— glen_geek

3

@glen_geek Le problème est garanti à vie . Il n'est pas impossible qu'un IC avec les spécifications. vous mentionnez que cela fonctionnera bien même à Vdd = 5 V. Mais cela pourrait ne durer qu'une heure, un jour, une semaine, un mois ou un an. Le fabricant ne garantira qu'une certaine durée de vie (par exemple 10 ans de fonctionnement continu à 125 degrés Celsius) à 3,6 V. Si le CI est toujours inférieur à 50 C, vous pouvez vous attendre à une durée de vie encore plus longue. À des Vdd et des températures plus élevées, des effets tels que les vecteurs chauds et l' électromigration endommagent lentement le circuit interne. Aux conditions recommandées, ce n'est pas un tel problème.

— Bimpelrekkie

8

Il n'y a aucune garantie que votre processeur ne fonctionnera pas et ne brouillera pas la mémoire ou ne fournira pas de formes d'ondes désagréables et potentiellement dommageables sur les broches GPIO. Il est garanti que le micro ne sera pas endommagé physiquement, mais il pourrait causer des dommages de nature molle ou, éventuellement, de mauvaise conception, de nature dure.

Par exemple, si votre micro alimenté par batterie contrôle la température dans un terrarium via un MOSFET agissant comme un thermostat à distance et que le micro fonctionne, il pourrait tuer les reptiles si la batterie était déchargée. Un exemple extrême, et en réalité, il devrait y avoir de nombreuses garanties contre cela. Il est également rare qu'un micro alimenté par batterie puisse endommager quoi que ce soit en dehors de lui-même. Un exemple plus courant serait le brouillage de la RAM sauvegardée par batterie ou de l'EEPROM.

Pour vous assurer que cela n'arrive jamais, vous devez inhiber le micro (maintenez-le en position de réinitialisation) pour toute tension inférieure à 1,80 V. Étant donné que le circuit qui le fait ne sera pas exact (il y a toujours une tolérance sur le seuil), vous pouvez choisir 2.0V ou 1.90V. +/- 0,2 ou 0,1 V. Habituellement, il y a aussi une hystérésis, il peut même être réinitialisé à 2,2 V et hors réinitialisation à 1,9 V. Il y a généralement aussi une largeur d'impulsion de réinitialisation minimale pour qu'une réinitialisation correcte se produise, ce qui devrait également être garanti.

Vous obtiendrez la plupart du jus d'un CR2032 même à basse température en coupant environ 2,4 ou 2,5 V, il n'y a donc aucune raison de l'appeler si près.

— Spehro Pefhany
source