Cách ít tốn kém nhất để tăng điện áp DC

Điều gì sẽ là cách ít tốn kém nhất để tăng điện áp DC?

Mục đích là để chuyển đổi 1,2 V / 1,5 V (từ một tế bào AA / AAA) thành 3,3 V để cung cấp năng lượng cho bộ vi xử lý 8 bit nhỏ, như Atmel ATtiny45 hoặc ATtiny2313, và cũng có thể (nếu có thể) 6 V để cấp nguồn cho bộ rung.

Ngoài ra, dòng điện tối đa nào có thể rút ra một cách an toàn từ pin kiềm, sau khi tăng nó lên 3,3 V / 6 V?

Cuối cùng, làm thế nào tôi có thể tính toán thời lượng mà pin kiềm sẽ kéo dài, với một mức tiêu thụ nhất định?

Có một kỹ thuật gọi là bơm tích điện mà bạn có thể tạo bộ nhân đôi điện áp, nhưng nó sẽ chỉ cung cấp cho bạn 3V từ một tế bào 1,5V, và thậm chí ít hơn từ tế bào 1,2V. Tôi vẫn đang đề cập đến nó bởi vì một số bộ vi điều khiển ngày nay sẽ hoạt động với điện áp xuống đến 2V. Một bơm sạc chỉ có thể cung cấp dòng điện giới hạn, đủ để cung cấp năng lượng cho vi điều khiển, nhưng các thiết bị năng lượng bổ sung như động cơ hoặc rơle đã hết. Điện áp cũng sẽ giảm dưới tải. Vì vậy, không lý tưởng. Các LM2660 là một máy bơm phí tụ chuyển.

Giải pháp tốt hơn là một bộ điều chỉnh chuyển đổi . Chúng tồn tại trong hai cấu trúc liên kết chính: "buck" để đi từ điện áp cao hơn đến điện áp thấp hơn và "boost" để đi từ điện áp thấp hơn đến cao hơn. Vì vậy, bạn muốn một điều chỉnh tăng. Các nhà sản xuất lớn bao gồm Công nghệ tuyến tính (đắt hơn) và Chất bán dẫn quốc gia (gần đây được mua lại bởi Texas Cụ). Các LM2623 có thể hoạt động trên điện áp đầu vào thấp như 0.8V.

Về hiện tại và tuổi thọ pin. Tôi sẽ cho rằng bạn đang làm việc với pin 1,5V. Những cái ở đây trên bàn của tôi được đánh giá là 2300mAh, vì vậy hãy sử dụng giá trị đó. Ngoài ra, giả sử vi điều khiển cộng với các tính năng bổ sung của bạn cần 100mA ở mức 3,3V. Đó là 330mW. Nếu bộ chuyển đổi có hiệu suất 85% có nghĩa là nó rút 330mW / 0,85 = 390mW từ pin. Đó là 1,5V, vì vậy bạn sẽ rút 260mA từ pin. Pin được đánh giá ở mức 2300mAh, sau đó thiết bị của bạn có thể chạy với tốc độ 2300mAh / 260mA = 9 giờ trong một lần sạc.
Nếu bạn dự định nạp pin khá nhiều, tôi sẽ duy trì dưới 2300mA, sẽ hết pin sau 1 giờ.

Để tạo ra điện áp cao hơn từ pin như thế, cần một loại nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi cụ thể gọi là "bộ chuyển đổi tăng tốc". Điều này sử dụng một cuộn cảm để tạo ra các điện áp cao hơn. Khái niệm này giống như cách một cây búa tạo ra áp lực cao hơn nhiều so với cánh tay của bạn có thể cung cấp trực tiếp cho móng.

Có những con chip tích hợp nhiều thứ này. Công nghệ tuyến tính, ST Micro, TI và nhiều công ty khác tạo ra những con chip như vậy. Một số dịch vụ từ Microchip khá đẹp trong phạm vi điện áp hẹp như bạn có.

Làm cho điện áp cao hơn là OK, nhưng những con chip này vẫn bị giới hạn trong các định luật vật lý cơ bản. Chúng không thể cung cấp nhiều năng lượng hơn so với trong. Vì nguồn là thời gian điện áp, dòng điện đầu ra phải giảm khi điện áp tăng. Giống như với búa, cánh tay của bạn phải đưa ra nhiều chuyển động hơn là được truyền vào móng để đổi lấy lực cao hơn. Tất nhiên sẽ có một số mất mát quá. Bất cứ điều gì trên 90% là khá tốt. Ví dụ, giả sử rằng bộ chuyển đổi tăng tốc của bạn hiệu quả 80% và nó tạo ra 3,3V ở 100mA từ 1,3V trong 3,3V * 100mA = 330mW. Kế toán tổn thất trong bộ chuyển đổi, 330mW / 80% = 413mW. 413mW / 1.3V = 317mA, đây là dòng điện sẽ được rút ra từ pin.

Trong ví dụ này, dòng điện của pin là 317mA, nằm trong phạm vi của loại AA có thể duy trì trong một thời gian. Để có được một số ý tưởng về việc pin sẽ kéo dài bao lâu, bạn phải nhìn vào dung lượng pin. Điều này được thể hiện trong thời gian * hiện tại, như mA-hours. Giả sử pin AA của bạn có dung lượng 2 Ah. Ở lần xấp xỉ đầu tiên, 2 Ah / 317 mA = 6,3 giờ thời gian chạy. Tuy nhiên, có rất nhiều điều làm rối tung các bài phân tích cơ bản này. Đối với một điều, hiện tại sẽ không là 317mA trong toàn bộ thời gian xả của pin. Khi điện áp pin thấp hơn, nguồn điện chuyển đổi sẽ thu được nhiều dòng điện hơn. Nhiệt độ cũng ảnh hưởng lớn đến dung lượng pin. Nếu điều này có nghĩa là chạy ngoài trời trong môi trường lạnh, bạn có thể chỉ nhận được 1/2 hoặc ít hơn dung lượng pin định mức. Bản thân hiện tại ảnh hưởng đến năng lực. 300mA cho một AA có lẽ không đến mức làm suy giảm đáng kể công suất, nhưng 1A chắc chắn sẽ như vậy. Bạn có thể nhận được 2.0 Ah ở 300mA, nhưng chỉ 1.6 Ah ở 800mA. Tôi đang tạo nên những con số. Đây có thể không hoàn toàn vô lý đối với hầu hết các pin AA, nhưng bạn thực sự phải tự nhìn vào bảng dữ liệu pin.

Câu trả lời đưa ra sẽ không hoạt động trong các phiên bản trong thế giới thực của những gì bạn mô tả hoặc cách xa chi phí thấp nhất.

Bảng dữ liệu LM2623 của Steven là một lựa chọn hợp lý và sẽ bắt đầu trên 1.1V và chạy trên 0.9V nhưng IC có giá khoảng 60 cent.

Nếu bạn thực sự muốn có chi phí thấp nhất thì một phiên bản được thiết kế đúng của Joule Thief là một ứng cử viên sáng giá. Tôi sử dụng tên đó vì nó sẽ dẫn bạn đến nhiều biến thể nhưng hình thức ban đầu không hiệu quả lắm. Tuy nhiên, một khi bạn có ý tưởng, bạn có thể nhìn vào các tùy chọn và chọn một.

"Joule Thief" là một bộ chuyển đổi tăng cường tự dao động một bóng bán dẫn sử dụng cuộn dây chính của cuộn cảm cộng với cuộn dây phản hồi của cuộn cảm. Để sử dụng DIY, bạn có thể xây dựng một thiết bị miễn phí từ hầu hết mọi thiết bị điện tử bị loại bỏ hiện đại hoặc nếu mua các bộ phận mới hoặc dư thừa có thể xây dựng một bộ phận có từ 10 đến 20 xu.

Dưới đây là một ví dụ tốt về trang DIY Joule Thief

Hình ảnh tổng hợp bên dưới được tạo thành từ 3 hình ảnh từ trang trên:

Khác - Bạn có thể xây dựng bộ chuyển đổi tăng áp với một bóng bán dẫn và hai cuộn cảm riêng biệt - lợi thế là không cần hai cuộn dây. Và bộ dao động Colpitts cổ điển sử dụng một cuộn cảm chưa được khai thác.
Một số ở đây và

Các phiên bản khác:

Tốt

Một vài triệu người khác

Wikipedia:

Thêm:

Kẻ trộm Joule cơ bản không phải là một thiết kế tuyệt vời. Đặc điểm nổi bật của nó là nó hoạt động trong nhiều trường hợp, qua đó giới thiệu chuyển đổi năng lượng, SMPS, tăng cường bộ chuyển đổi và nhiều hơn nữa cho nhiều bộ chuyển đổi điện tử tương đối thiếu kinh nghiệm và không có giáo dục.

Những suy nghĩ khác nhau về các phiên bản quy định có thể được tìm thấy bằng cách tìm kiếm bộ sưu tập này (YMWV).

Tôi tình cờ thấy một vài câu trả lời ngăn xếp trước đó của Joule Thief có vẻ như có liên quan. Tìm kiếm "Joule Thief" trên trang web này sẽ xuất hiện thêm một vài thứ nữa.

Làm thế nào tôi có thể tính toán một tên trộm Joule

sửa chữa thay thế cho: Làm thế nào tôi có thể tính toán một tên trộm Joule

Cả tháng 12 năm 2012

Nhiều tế bào để trình điều khiển LED ở đây

Các IC rẻ nhất cho bộ chuyển đổi boost mà tôi biết là 34063 và MCP1640. Đầu ra của MCP1640 chỉ tăng lên 5V, nhưng nó hiệu quả hơn và có vẻ dễ sử dụng hơn (ít bộ phận bên ngoài hơn) so với 34063, ngoại trừ MCP1640 chỉ có sẵn dưới dạng SMD.

Nút Dash

Nút Dash [Amazon] hoạt động ở mức 3,3 V được tăng từ mức 1,5 V danh nghĩa của pin, rút ​​200 HP300 mA từ pin khi bật và 2,3 AA khi ngủ. Điều này có nghĩa là pin ~ 1200 mAh sẽ có thể cung cấp năng lượng cho thiết bị trong ít nhất bốn giờ trong khi bật và nhiều thập kỷ khi đang ngủ. Vì nút chỉ bật trong vài giây khi được kích hoạt, nên có thể nó có thể được sử dụng gần 1000 lần trước khi pin chết. Do đó, nút sẽ trở nên lỗi thời từ lâu trước khi pin cạn kiệt.

[Nó đã chỉ ra rằng U1 có lẽ là một bộ chuyển đổi tăng cường TI TPS61201; dấu chân, đánh dấu gói và pinout dường như phù hợp.

Từ Amazon Dash Nút Teardown

Có rất nhiều mạch rẻ tiền và vui vẻ (hoặc có thể khó chịu?) Trên eBay hoặc AliExpress nếu bạn tìm kiếm "Mạch USB Boost" hoặc tương tự. Chúng được bán dưới dạng một thiết bị đã hoàn thành với giá 0,30 - 2 đô la tùy thuộc vào số lượng bạn muốn, thường là khoảng 25mmx19mm, và nếu bạn nhìn kỹ vào các bức ảnh, đôi khi bạn có thể đọc mã sản phẩm IC điều khiển và tìm ra nó là gì (mặc dù vẫn tốt hơn Các nhà cung cấp AliExpress sẽ cung cấp bảng dữ liệu trong danh sách). Khá nhiều trong số này sẽ có một bộ chia điện trở chia tỷ lệ điện áp đầu ra thành điện áp tham chiếu và thay đổi điện trở trên một chân của bộ chia sẽ cho phép bạn có được 3V3 thay vì 5V mà chúng vận chuyển như.

Tôi đã mua 50 cái để giảm giá, giảm giá các ổ cắm USB, được hàn trên hai giá đỡ AA (ở mức 0,19 đô la) và bây giờ tôi có một bộ nguồn cung cấp điện giá rẻ mà tôi có thể đặt ở bất kỳ điện áp nào tôi cần cho một dự án. Tôi không nghĩ rằng bạn thực sự có thể đánh bại $ 0,5 mỗi nguồn cung cấp năng lượng.

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

Cân nhắc chuyển sang pin theo điện áp bạn muốn và có thể là pin thứ hai cho còi.

(Nếu bạn thực sự cần 1,2V / 1,5V cho một thứ khác trong cùng một mạch, thì điều này không áp dụng)