Наименее дорогой способ повысить напряжение постоянного тока

Существует техника, называемая зарядовым насосом , с помощью которой вы можете удвоить напряжение, но это даст вам только 3 В от 1,5-вольтовой ячейки и еще меньше от 1,2-вольтовой ячейки. Я все еще упоминаю об этом, потому что некоторые микроконтроллеры в наши дни будут работать с напряжениями до 2 В. Насос заряда может подавать только ограниченный ток, достаточный для питания микроконтроллера, но устройства с дополнительным питанием, такие как двигатели или реле, отсутствуют. Напряжение также падает под нагрузкой. Так что не идеал. LM2660 представляет собой насос заряда переключаемых конденсаторов.

Лучшим решением является импульсный стабилизатор . Они существуют в двух основных топологиях: «понижающая» для перехода от более высокого к более низкому напряжению и «повышающая» для перехода от более низкого напряжения к более высокому. Итак, вам нужен регулятор наддува. Основные производители включают Linear Technologies (более дорогой) и National Semiconductor (недавно приобретенный Texas Instruments). LM2623 может работать при входном напряжении до 0,8 В.

О токе и времени автономной работы. Я предполагаю, что вы работаете с батареями 1,5 В. Те, что на моем столе, рассчитаны на 2300 мАч, поэтому давайте использовать это значение. Также предположим, что вашему микроконтроллеру и дополнительным устройствам требуется 100 мА при напряжении 3,3 В. Это 330 мВт. Если коммутатор имеет КПД 85%, это означает, что он потребляет 330 мВт/0,85 = 390 мВт от батареи. Это при 1,5 В, поэтому вы будете потреблять 260 мА от батареи. Аккумулятор рассчитан на 2300 мАч, поэтому ваше устройство может работать на 2300 мАч/260 мА = 9 часов без подзарядки.
Если вы планируете довольно сильно нагружать батарею, я бы оставил ниже 2300 мА, что разрядит ее за 1 час.

Чтобы получить более высокое напряжение от такой батареи, требуется особый тип импульсного источника питания, называемый «повышающий преобразователь». Это использует индуктор, чтобы сделать всплески более высокого напряжения. Принцип тот же, что и при ударе молотком с гораздо более высоким давлением, чем ваша рука может непосредственно воздействовать на гвоздь.

Есть чипы, которые объединяют многое из этого. Linear Technologies, ST Micro, TI и многие другие производят такие чипы. Некоторые из предложений от Microchip довольно хороши в узком диапазоне напряжений, как у вас.

Создание более высокого напряжения — это нормально, но эти микросхемы по-прежнему ограничены основными законами физики. Они не могут обеспечить большую мощность на выходе, чем на входе. Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на ток, выходной ток должен уменьшаться по мере роста напряжения. Как и в случае с молотком, ваша рука должна совершать гораздо большее движение, чем гвоздь, в обмен на большее усилие. Конечно, будут и потери. Все, что выше 90%, уже хорошо. Предположим, например, что ваш повышающий переключатель имеет эффективность 80% и выдает 3,3 В при 100 мА из 1,3 В на входе. 3,3 В * 100 мА = 330 мВт. С учетом потерь в коммутаторе 330 мВт / 80% = 413 мВт. 413 мВт / 1,3 В = 317 мА, то есть ток, который будет потребляться от батареи.

В этом примере ток батареи составляет 317 мА, что находится в пределах диапазона, который тип AA может поддерживать некоторое время. Чтобы понять, как долго проработает батарея, нужно посмотреть на емкость батареи. Это выражается в текущем*времени, например, в мА-часах. Допустим, ваша батарея типа АА имеет емкость 2 Ач. В первом приближении 2 Ач/317 мА = 6,3 часа работы. Однако есть много вещей, которые портят этот базовый анализ. Во-первых, ток не будет 317 мА за весь срок службы батареи. Когда напряжение батареи становится ниже, импульсный источник питания потребляет больше тока. Температура также сильно влияет на емкость батареи. Если это предназначено для работы на открытом воздухе в холодных условиях, вы можете получить только 1/2 или меньше номинальной емкости аккумулятора. Сам ток тоже влияет на емкость. 300 мА для AA, вероятно, не до такой степени, чтобы значительно снизить емкость, но 1A, безусловно, будет. Вы можете получить 2,0 Ач при 300 мА, но только 1,6 Ач при 800 мА. Я придумываю числа. Это, вероятно, не совсем смешно для большинства батарей типа АА, но вам действительно нужно самостоятельно взглянуть на техническое описание батареи.

Приведенные ответы либо не будут работать в реальных версиях того, что вы описываете, либо далеко не самые дешевые.

Техническое описание Стивена LM2623 является разумным выбором и будет начинаться с 1,1 В и работать с 0,9 В, но ИС стоит около 60 центов.

Если вам действительно нужна самая низкая стоимость, то правильно спроектированная версия Joule Thief — хороший кандидат. Я использую это имя, так как оно приведет вас к множеству вариантов, но первоначальная форма не очень эффективна. Однако, как только у вас появится идея, вы можете просмотреть варианты и выбрать один.

«Joule Thief» представляет собой автоколебательный повышающий преобразователь с одним транзистором, использующий основную обмотку индуктора и обмотку обратной связи индуктора. Для использования своими руками вы можете собрать его бесплатно практически из любого современного электронного устройства, выброшенного на слом, или, если вы покупаете новые или излишки деталей, вы можете построить его с деталями от 10 до 20 центов.

Вот хороший пример страницы DIY Joule Thief.

Композитное изображение ниже состоит из 3 изображений со страницы выше:

Другие - Вы можете построить повышающие преобразователи с одним транзистором и двумя отдельными катушками индуктивности - преимущество в том, что нет необходимости в двух обмотках. А в классическом генераторе Колпитца используется катушка индуктивности без отвода.
Номер здесь и

Другие версии:

Хороший

Несколько миллионов других

Википедия:

Добавлен:

Базовый похититель Джоуля не является чудесным дизайном. Его выдающаяся особенность заключается в том, что он действительно работает во многих случаях, тем самым вводя преобразования энергии, импульсные источники питания, повышающие преобразователи и многое другое для многих относительно неопытных и необразованных любителей электроники.

Различные мысли о регулируемых версиях можно найти, просмотрев этот сборник (YMWV).

Я наткнулся на несколько предыдущих ответов Joule Thief по обмену стеками, которые, похоже, имеют некоторое отношение. Поиск «Joule Thief» на этом сайте выдаст еще несколько.

Как я могу рассчитать вора Джоуля

альтернативное исправление: Как я могу рассчитать вора Джоуля

Оба декабря 2012 г.

Различные драйверы от одной ячейки до светодиодов здесь

Самые дешевые микросхемы для повышающих преобразователей, которые я знаю, это 34063 и MCP1640. Выход MCP1640 достигает только 5 В, но он более эффективен и кажется проще в использовании (меньше внешних частей), чем 34063, за исключением того, что MCP1640 доступен только в виде SMD.

Кнопка тире

Кнопка приборной панели [Amazon] работает при напряжении 3,3 В, повышенном по сравнению с номинальным напряжением батареи 1,5 В, потребляя от батареи 200–300 мА во включенном состоянии и 2,3 мкА в спящем режиме. Это означает, что батарея ~ 1200 мАч должна обеспечивать питание устройства не менее четырех часов во включенном состоянии и десятилетия в режиме сна. Поскольку при активации кнопка включается только на несколько секунд, ее, вероятно, можно использовать около 1000 раз, прежде чем батарея разрядится. Таким образом, кнопка должна устареть задолго до того, как разрядится батарея.

[Было] указано, что U1, вероятно, является повышающим преобразователем TI TPS61201; габариты, маркировка упаковки и распиновка кажутся подходящими.

От разборки кнопки Amazon Dash

На eBay или AliExpress есть много дешевых и веселых (или, может быть, неприятных?) схем, если вы ищете «USB Boost Circuit» или что-то подобное. Они продаются как готовое устройство за 0,30–2 доллара в зависимости от того, сколько вы хотите, обычно они имеют размеры около 25 мм x 19 мм, и если вы внимательно посмотрите на фотографии, вы иногда можете прочитать код продукта управляющей ИС и понять, что это такое (хотя лучше некоторые Поставщики AliExpress предоставят таблицу данных в списке). Практически каждый из них будет иметь резисторный делитель, который масштабирует выходное напряжение до опорного напряжения, а изменение резистора на одной ножке делителя позволит вам получить 3 В3 вместо 5 В, как они поставляются.

Я купил 50, чтобы снизить цену, выпаял разъемы USB, припаял двойные держатели AA (по 0,19 доллара), и теперь у меня есть запас дешевых блоков питания, которые я могу установить на любое напряжение, которое мне нужно для проекта. Я не думаю, что вы действительно можете превзойти 0,50 доллара за блок питания.

ETA: Вам не нужно использовать техническое описание, чтобы найти делитель напряжения или рассчитать для него новые значения, должно быть очевидно, что является делителем (т.е. пара резисторов от одного вывода IC, один резистор к земле, один к выходному напряжению) и опорное напряжение, на которое они нацелены, может быть рассчитано из существующего делителя и установленного в настоящее время выхода 5 В. У меня, например, есть$15k\Omega$заземлить и$47k\Omega$для вывода, поэтому у меня есть опорное напряжение$\frac{15}{47+15}\times5V \approx 1.2V$, и, таким образом, чтобы получить выход 3V3, мы можем (по счастливому стечению обстоятельств) заменить любой резистор на$27k\Omega$в зависимости от того, хотите ли вы быть немного выше или ниже, чем 3V3.

Подумайте о том, чтобы переключиться на батарею с нужным напряжением и, возможно, на вторую для зуммера.

(Если вам действительно нужно 1,2 В / 1,5 В для чего-то еще в той же цепи, то это не применяется)