Как запитать GSM модем от литий-полимерного аккумулятора?

Мой опыт (через четыре разных сотовых модема, как GSM, так и CMDA) заключается в том, что они предназначены для работы непосредственно от батареи. Для серии AirPrime SL808x (в качестве примера, поскольку я не работал с SL6087), VCC_3V6 (который используется для усилителя мощности) имеет номинал от 3,3 В до 4,3 В максимум, с типичным значением 3,6 В - - это точно соответствует номинальному литий-полимерному аккумулятору 3,7 В, который может достигать 4,2 В при полной зарядке.

С другой стороны, цифровая часть модуля ячейки (логические уровни) работает от шины 1,8 В, которая генерируется внутри. Он также выводится на вывод VREF_1V8 (макс. 1 мА).

Таким образом, вам вообще не нужен мощный повышающе-понижающий стабилизатор. Если вам нужно более 1 мА для питания вашей схемы преобразования логического уровня (при условии, что логические уровни 3,3 В где-то еще), вам нужно будет предоставить стабилизатор LDO для генерации 1,8 В от шины 3,3 В.

В общем, вам нужно перейти от

Vin = 2.7 V to 4.23 V

к

Vout = 3.6 V  
Iout_peak = 2 A  
Iout_average = 500 mA.

Если вы используете большой конденсатор на выходе, способный обеспечить пиковое значение 2 А без слишком большой потери напряжения, вы сможете использовать повышающе-понижающий стабилизатор, обеспечивающий на выходе средний ток 500 мА. Например, вам может подойти LTC3536 (который может выдавать до 1 А при входном напряжении 2,7 В), и он есть в наличии.

Выберите выходной конденсатор следующим образом:

$C=\dfrac{I·\Delta t}{\Delta V}=\dfrac{2·0.0012}{\Delta V}$,

где$\Delta V$это падение напряжения, которое вы себе позволяете, при этом выходе 3,6 В. Чем меньшее падение вы допускаете, тем выше нужная емкость. Например, чтобы иметь падение всего 0,2 В, вам понадобится 12 мФ (= 12000 мкФ). Кроме того, конденсатор должен иметь низкое ESR, чтобы иметь возможность отдавать 2 А в нагрузку.

Поскольку LTC3536 имеет регулируемое выходное напряжение, вы, вероятно, захотите добиться напряжения Vout чуть выше 3,6 В, чтобы компенсировать падение напряжения на конденсаторе, или даже значительно увеличить значение Vout и использовать LDO на 3,6 В (но способный обеспечить пиковое значение 2 А) между большой крышкой и нагрузкой, чтобы полностью скрыть падение на этом конденсаторе. Это позволит вам использовать более низкие емкости.

Существует много регуляторов, способных регулировать повышающе-понижающее напряжение. Не ограничивайте свой поиск только стабилизаторами повышающе-понижающего типа, вы также можете сделать это с топологией SEPIC или обратноходовой. Это также легко сделать с инвертирующей топологией: подключите батарею так, чтобы она обеспечивала от -3 до -4,2 В, и вы можете выводить практически любое положительное напряжение (включая 3,6 В), которое вам нужно.

Если вас интересует часть LT, похоже, есть много вариантов. Я выполнил поиск импульсного регулятора для минимального входа 3 В, максимального входа 5 В, выхода 3,6 В и максимального тока 2,2 А, который дал 644 результата - и все эти предложения от одной компании!

Несмотря на эти предложения, у вас есть несколько больших и быстрых скачков тока от 2 мА в спящем режиме до 2,2 А в активном токе. Вполне вероятно, что и вашей батарее, и вашему регулятору будет трудно быстро отрегулировать это. Поэтому я бы рекомендовал повышать (всегда, чтобы у вас был простой повышающий регулятор) до 5 В, поставить большой конденсатор (скажем, 220 мкФ) на эту шину и использовать LDO для вывода 3,6 В. Конденсатор все равно будет падать при внезапной нагрузке, но LDO стабилизирует выходной сигнал, и коммутатор сработает до того, как конденсатор сядет слишком сильно. Падение составляет всего 1,4 В, так что ваша эффективность все еще довольно высока, а рассеивание мощности не так уж плохо.

Поскольку это ваша первая попытка, вероятно, будет хорошей идеей сделать ее немного перестроенной, а позже вы сможете повторить проект, чтобы получить самые маленькие и наиболее эффективные высокочастотные понижающе-повышающие преобразователи, которые могут справиться с таким поведением нагрузки.

Для аналогичного проекта (питание только от батареи, GSM, время автономной работы ~ 10 дней) я думаю о питании GSM (вход от 3,2 до 4,8 В, пики 2 А) напрямую от батарей (3 АА вплотную = 4,5 вольт & ~ 3Ач) только с большим конденсатором. Таким образом, у меня не будет никакого потребления от любых LDO, батарея способна обеспечить столько тока, сколько у нее есть, и большой конденсатор (возможно, суперказитор) поможет. Большое внимание будет уделено спящим режимам.

100% практически работающее решение: -

На самом деле модули GSM очень совместимы с одноэлементными литий-ионными / литий-полимерными батареями, так как их рабочее напряжение составляет 3,6–4,2 В, а не 5/3,3. Вы можете напрямую подключить аккумулятор к модулю GSM. Но здесь важно то, что вам нужно заряжать / разряжать аккумулятор. Просто вы можете использовать автономный линейный литий-ионный / литий-полимерный контроллер управления зарядом MCP73833/4 (см. техническое описание http: // www.microchip.com/TechDoc.aspx?type=datasheet&product=mcp73833 ). Это будет работать очень легко. Имейте в виду, что дорожка Vbat должна быть достаточно широкой с PTH.