Могу ли я уменьшить напряжение с 3,3 В до 1,8 В, используя аккумулятор на 1,5 В?

TL;ДР; Ваш друг рассказывает вам, как уничтожить батарею, потенциально насильственно. Вместо этого используйте правильную схему регулятора напряжения.

Аккумуляторы не предназначены для использования в качестве регуляторов напряжения. Хотя это правда, что в идеальном мире предложенная вами схема будет работать (в конце концов, идеальная батарея падает номинальное напряжение при любом токе), на практике все обстоит немного иначе.

Весь ток, потребляемый от источника питания 1,8 В, должен будет течь от источника питания 3,3 В к клемме + батареи, а затем из клеммы батареи -. По сути, это приводит к зарядному току в аккумуляторе. Аккумулятор работает как нагрузка.

Есть причина, по которой на батареях напечатано предупреждение «Не перезаряжать», их зарядка может вызвать вентиляцию потенциально насильственным образом. Конечно грязный.

Теперь вам будет интересно, а что, если бы я использовал перезаряжаемую батарею. Поначалу, наверное, работало бы нормально. Однако выходное напряжение будет падать по мере зарядки аккумулятора.

Напряжение на аккумуляторе будет продолжать увеличиваться до тех пор, пока на нем не упадет полное напряжение 3,3 В, или пока аккумулятор не будет поврежден зарядкой от перенапряжения.

В любом случае это не даст вам стабильного выходного напряжения, так как напряжение элемента будет меняться в зависимости от тока, потребляемого нагрузкой. На самом деле это мало чем отличается от использования резистора в качестве регулятора, который работает не очень хорошо.

Правильным решением является использование схемы регулятора напряжения. Есть много дизайнов. Шунтирующие стабилизаторы на стабилитронах, интегральные схемы линейных регуляторов (например, LM317), стабилизаторы напряжения серии транзисторов.

Позвольте мне показать вам, почему использование батареи таким образом — плохая идея. Следующее моделирование показывает пример с нагрузкой 100 мА. Как вы можете видеть, это заставляет ток 100 мА течь в батарее.

Если вы используете щелочную батарею, это вызовет зарядку, которая в конечном итоге вызовет нагрев батареи, и она может взорваться или, как минимум, лопнуть уплотнение и дать утечку.

Если вы попробовали технологию перезаряжаемых батарей, например, литиевых, они вскоре переразрядятся, и они, вероятно, даже загорятся при слишком большой зарядке.

Существует безопасный способ использования батареи для регулирования выходного напряжения в такой схеме. Если вы можете тщательно оценить свои требования к току нагрузки, вы можете разместить балластный резистор параллельно батарее, как показано ниже. Вы должны выбрать балластный резистор таким образом, чтобы ток батареи всегда разряжал батарею, когда ток нагрузки изменяется от нуля до любого максимального тока, который требуется вашей нагрузке. Я показал значения, подходящие для нагрузки до 50 мА.

Таким образом, батарея работает как шунтовой регулятор. Балластное сопротивление расточительно расходует энергию батареи, но оно достигает цели ОП, заключающейся в том, чтобы получить 1,8 В для быстрого однократного применения.

На бумаге это выглядит так, как должно быть, но...

Выходное напряжение такого устройства может быть немного меньше, чем вы могли бы ожидать. Батарея может выдавать 1,5 В при номинальной нагрузке, но для возврата тока в нее может потребоваться небольшой дополнительный потенциал, который в вашей схеме будет получен за счет выходного напряжения.

Тем не менее, что делает эту идею плохой (потенциально опасной) , так это то, что, когда вы запускаете зарядный ток в одноразовую батарею, вы вызываете химические реакции внутри батареи, для которых она никогда не была предназначена. Вероятной реакцией будет образование тепла и взрывоопасных газов, от которых ячейка не сможет избавиться. Это может привести к нарастанию давления до тех пор, пока ячейка не разорвется (взорвется), высвобождая потенциально вредные, вызывающие коррозию и/или горючие химические вещества.

Даже использование перезаряжаемой батареи таким образом — плохая идея, потому что напряжение на ее клеммах будет варьироваться в зависимости от состояния ее заряда, давая вам не очень предсказуемое выходное напряжение, и, опять же, вы рискуете перезарядить ее потенциалом аналогичного заряда. последствия; перезарядка обычно вызывает (опять же) химические реакции, для которых батарея не предназначена. Аккумуляторы безопасно заряжаются только в цепи, разработанной с учетом этой цели.

Вы уверены, что ваш друг не предлагал это?

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Щелочная батарея 1,5 В ближе к 1,65 при полной зарядке и не под большой нагрузкой. И это может быть достаточно близко к 1,8 В, чтобы работать для ваших нужд. Обратитесь к спецификации. Или, если это несущественный хобби-проект, может быть, вы просто создадите его и посмотрите, работает ли он.

Или, возможно, предложение было:

^{смоделируйте эту схему}

Любой из этих подходов будет работать. В отличие от схемы, которую вы нарисовали, они не полагаются на запуск батареи «назад» для ее зарядки.

если это слабый ток, и у вашего 3 на 3 достаточно мощности, просто используйте резистивный делитель, скажем, 83 Ом на + и 100 Ом на землю. Центральная точка даст вам 1 на 8. Да, это будет свисать, когда вы рисуете ток, и в долгосрочной перспективе это неприятно. Но это будет работать в течение нескольких циклов, которые вам нужны. Значения reisitor могут быть масштабированы в соответствии с тем, что у вас есть.

Как описано в других ответах, самое главное, что вы должны понять, это то, что вы непреднамеренно заряжаете эту батарею. Предполагая, что батарея не предназначена для зарядки, вы ожидаете возгорания при длительном использовании.

Вместо этого метода существует множество методов, в которых используются «регуляторы напряжения». Вместо этого взгляните на LM334. При правильном смещении резистора вы можете получить идеальное выходное напряжение 1,8 В.

Помните, что EEPROM может работать неправильно, если источник питания нестабилен. Возможно, вы ломаете голову над своей простой ошибкой, выбрав неправильный источник питания.

Независимо от проблемы с батареей:

Если у вас есть выбор кремниевых диодов и/или светодиодов, их можно использовать для достижения нужного вам падения напряжения. Возможно, вам понадобится какой-нибудь резистор, параллельный микросхеме, чтобы получить прямое напряжение диода на стабильном участке кривой.

Имейте в виду, что большинство интегральных схем абсолютно не выдерживают входных напряжений, превышающих их напряжение питания.

Если это хакерский проект выходного дня, я бы сказал, что ответ будет громким ДА, ВЫ МОЖЕТЕ , пока вы не сможете добраться до магазинов в понедельник.

Хотя вы одновременно заряжаете аккумулятор, EEPROMS не потребляют столько тока, поэтому вы будете заряжать аккумулятор при низком токе. Я сделал это сам, но не для EEPROMS. Иначе у вас завалялся стабилитрон на 1,5В?

NB: Кроме того, обязательно отключите питание 3,3 В, прежде чем выключать его, иначе вы можете подать -1,5 В на EEPROM :)