การจัดการพลังงานสำหรับ CR2032: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

การใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำจำเป็นต้องมีการเอาใจใส่เป็นพิเศษและการดูแลโค้ดไลน์ ส่วนประกอบบางอย่างมีคุณสมบัตินี้ ส่วนอื่นๆ จำเป็นต้องดำเนินการในเวลาอันสั้น แนวคิดหลักเมื่อเราทำงานในแอปพลิเคชันที่ใช้พลังงานต่ำมากคือประเภทของแบตเตอรี่ ทางเลือกนี้ขึ้นอยู่กับ:

- ขนาดของโปรแกรม (ส่วนเครื่องกล)

- ปริมาณพลังงานที่ต้องการ (พารามิเตอร์เป็น mAh)

- อุณหภูมิของพื้นที่ (อุณหภูมิมีผลกับแบตเตอรี่บางประเภท)

- การใช้พลังงาน (พลังงานที่ใช้โดย dispositive)

- ความสามารถในการจ่ายไฟ (ในกระแสไฟที่ต้องการ ให้แบตเตอรี่ใน Amper ได้เท่าไร)

- พื้นที่ความตึงของงานส่วนประกอบ (ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเพื่อเปิดใช้งานส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์)

ระหว่างอักขระเหล่านี้ทั้งหมดที่กล่าวมาแล้ว สิ่งสำคัญที่สุดที่ควรคำนึงถึงคือแรงดันไฟฟ้าของส่วนประกอบทุกชิ้น ดังนั้นเมื่อพลังงานลดลงและพลังงานของแบตเตอรี่ลดลง เราต้องแน่ใจว่าส่วนประกอบทั้งหมดทำงานและตอบสนอง

เช่น หากเราใช้แบตเตอรี่ CR2032 ความจุของแบตเตอรี่คือ 230 mAh และแรงดันไฟฟ้า 3V และควรจะอยู่ในสถานะต่ำและต้องเปลี่ยนเมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงเหลือ 2 โวลต์ จากนั้นเราใช้ NRF24L01+, ATMEGA328P และ DHT11 เพื่อสร้างเครื่องวัดอุณหภูมิแบบไร้สาย โปรเซสเซอร์สามารถทำงานได้ตามปกติกับ NRF2401+ และ atmega328p (ด้วยความถี่ 4Mhz) เพราะสามารถทำงานได้จากแรงดันไฟฟ้า 1.9 แต่สำหรับ DHT11 หากแบตเตอรี่ลดลงต่ำกว่า 3 โวลต์ เซ็นเซอร์จะไม่เสถียรและเราได้รับข้อมูลที่ไม่ถูกต้อง

ในคำแนะนำนี้เรากำลังจะเสนอตัวควบคุมพลังงานต่ำมากสำหรับแบตเตอรี่ CR2032 ที่สามารถจัดการเอาต์พุตเป็น 3 โวลต์เนื่องจากอินพุตต่ำถึง 0.9 โวลต์ ไปใช้กัน

ขั้นตอนที่ 1: IC หลัก

เราจะใช้ TPS6122x จากเครื่องดนตรีเท็กซัส ให้บริการโซลูชันการจ่ายพลังงานที่ได้รับการควบคุมสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่อัลคาไลน์แบบเซลล์เดียว สองเซลล์ หรือสามเซลล์ NiCd หรือ NiMH หรือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหรือลิเธียมโพลิเมอร์หนึ่งเซลล์ มันทำงานด้วยแรงดันไฟขาเข้าตั้งแต่ 0.7 ถึง 5.5 v และให้แรงดันเอาต์พุตที่เสถียร มีอยู่ 3 รุ่น:

- TPS61220: แบบปรับได้ ปรับแรงดันเอาท์พุตได้ตั้งแต่ 1.8 V ถึง 6 V

- TPS61221: เอาต์พุตคงที่ 3.3V ใช้ในคำแนะนำนี้

- TPS61222: 5.0V แรงดันคงที่

มีประสิทธิภาพดีกระแสไฟนิ่งต่ำ: 0.5 μA และกระแสไฟบริโภคต่ำในสถานะปิดเครื่อง: 0.5 μA

เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับอายุการใช้งานที่ยาวนานและสามารถรับประกันความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าได้

ขั้นตอนที่ 2: แผนผังและทำให้มันมีชีวิต

แผนผังมีอยู่ในเอกสารข้อมูลอย่างเป็นทางการ รายละเอียดบางอย่างจะต้องนำมาตามที่สังเกต ตัวเหนี่ยวนำ L และตัวเก็บประจุสองตัวต้องมีคุณภาพดี เมื่อทำ PCB เราจำเป็นต้องทำให้ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำอยู่ใกล้กับชิป เราเพิ่มที่ใส่แบตเตอรี่ และเราดึงอินพุตขึ้นโดยใช้ค่าความต้านทานสูง ดังนั้นคุณจึงสามารถปิดไอซีได้เพียงแค่ดึงพินเปิดใช้งานและตัวต้านทานที่มีค่ามากจะทำให้กระแสไฟต่ำมาก

ฉันออกแบบแผนผังโดยใช้ eagle cad และได้ทำโซลูชันนี้เป็นโมดูลสำหรับการทดสอบและการสร้างต้นแบบ ฉันเพิ่มที่ใส่แบตเตอรี่ CR2032 และทำ PINOUTS ดังนี้:

- GND: กราวด์

- ENABLE: เปิดใช้งาน / decativate ตัวควบคุม

- Vout: เอาต์พุตควบคุมเป็น 3.3V

- VBAT: แบตเตอรี่หมดโดยตรง คุณสามารถใช้แหล่งอื่นเป็นอินพุตสำหรับโมดูลนี้ (ตรวจสอบให้แน่ใจว่าติดตั้งแบตเตอรี่ใด ๆ ไว้)

ขั้นตอนที่ 3: ทำให้มันมีชีวิต

ไอซีหลักที่ใช้ในโปรเจ็กต์นี้มีขนาดเล็กมาก ดังนั้นจึงไม่ง่ายที่จะทำให้มันใน breadboard สำหรับการทดสอบ ดังนั้นแนวคิดคือการสร้าง pcb ที่จัดการแผนผังทั้งหมด และเราเพิ่มฟังก์ชัน pinout เช่น enable, disable, access to อินพุตถ้าเราต้องการใช้แบตเตอรี่ประเภทอื่น

ฉันแบ่งปันแผนผังกับคุณใน EAGLE CAD Link

พินเอาท์:

GND: พื้นดิน

เปิดใช้งาน: โมดูลทำงานโดยตรงหากพินนี้ไม่ได้เชื่อมต่อหรือเชื่อมต่อกับระดับสูง เมื่อดึงตัวควบคุมลงจะหยุดทำงานและเอาต์พุตเชื่อมต่อกับอินพุตหรือแบตเตอรี่

VOUT: แรงดันเอาต์พุตที่กำหนด

VBAT: สามารถใช้เป็นอินพุตได้หากต้องการใช้แหล่งอื่น คุณสามารถอ่านค่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ติดตั้งได้โดยตรง

ขั้นตอนที่ 4: ทดสอบ

บอร์ดสร้างเสร็จและสร้างขึ้นโดยผู้ผลิตแฟบ ฉันทำวิดีโอเป็นอย่างไรบ้าง