Силовая электроника для 3,3 В или ниже MSP430 + датчик 10 В

После расспросов я понял, что импульсные стабилизаторы следует использовать для регулирования мощности, подаваемой на MSP430. Мне интересно (я не очень разбираюсь в теме силовой электроники), как я могу запитать MSP430 напряжением 3,3 В или ниже и тензодатчиком 10 В на той же плате от одного и того же источника питания, если это возможно?

Я рассматривал комбинацию импульсного регулятора (TPS60313) с отдельной батареей и линейного регулятора (LM317) для питания тензодатчика с источником питания 12 В или более. Однако это означало бы, что мне нужно было бы иметь 8 батареек типа АА для работы LM317, что немного нелепо с точки зрения упаковки. Также я должен учитывать падение напряжения этих батарей.

Другой вариант — использовать два импульсных регулятора: один TPS60313 для MCU с отдельной батареей (одна батарея AA) и еще один повышающий импульсный регулятор для тензодатчика (конкретный пока не определил, но я провел исследование, указывающее в этот список )

Подводя итог, у меня вопрос: какой маршрут лучше? Указатели были бы великолепны!

Сколько энергии он будет потреблять и как долго вы хотите, чтобы он работал? Это определит, сколько и какого размера батарей использовать, из которых, я думаю, вы сможете выбрать подходящие регуляторы. например, если нужны только 2 x AA, вам нужен повышающий регулятор для 10 В.
Есть ли особые причины для использования отдельных (независимых?) батарей для MCU и тензодатчика? Какое максимальное общее количество элементов AA в вашей системе вас устроит?
Я хочу, чтобы он работал долго... так что проблема заключается в эффективности, и я также хочу, чтобы это был небольшой пакет. Я не хочу иметь отдельные батареи для питания обоих устройств. Просто чтобы добавить ограничения, было бы лучше, если бы эта система работала от 2 батареек АА или максимум от 4.
У вас есть ссылка на тензодатчик 10 В - он может легко работать от 3 В без особых проблем. Я сделал это, предварительно связавшись с производителем, конечно. То, что в спецификации указано 10 В, не означает, что оно должно быть 10 В. Кроме того, если вы переключаетесь в спящий режим в течение длительного времени, вы также можете «усыпить» тензодатчик.
omega.com/Pressure/pdf/LC304.pdf Я связался с производителем, и они сказали, что все в порядке, однако я должен учитывать размер шага АЦП. Спасибо за наводку =)

Ответы (2)

MSP430 будет потреблять максимум около 8-15 мА в активном режиме, если вы не используете радиочастотный микроконтроллер или источник сильного тока от входов/выходов. Если вы программируете устройство на спящий режим большую часть времени в одном из режимов LPM (как и положено для приложения с питанием от батареи и желаете длительного времени работы), большую часть времени MSP430 будет потреблять микроампер тока в спящем режиме. Если вы ограничите тактовую частоту в активном режиме до 1 МГц или даже меньше (возможно, даже 12 кГц при использовании VLO или 32 кГц), энергопотребление в активном режиме будет менее 1 мА.

Используйте спящий режим и время работы в активном режиме с очень низким рабочим циклом. Используйте низкие тактовые частоты и, возможно, низкое напряжение питания, чтобы повысить эффективность использования батареи.

Определите емкость батареи в мА·ч, чтобы выдержать желаемое время работы, принимая во внимание саморазряд/утечку батареи, энергопотребление устройства в спящем режиме и в активном режиме с течением времени (в мА·ч в среднем за день, неделю, месяц, год). Поскольку вы используете батарейки типа АА, вы знаете, какую емкость в мАч и скорость саморазряда ожидать. Вы можете использовать схему AA 3S, чтобы получить от 2,7 В до 4,8 В, или 2S, чтобы получить от 1,8 В до 3,2 В. В случае 3S вы можете использовать LDO с очень низким током покоя (возможно, с пропускной способностью, когда напряжение батареи упало до рабочих допусков MSP430) для питания MSP430 и при этом иметь высокую эффективность использования батареи. Для случаев 2S или 3S вам понадобится какой-нибудь повышающий преобразователь для генерации 10 В для тензодатчика. Если текущее требование при включении достаточно низок, может быть достаточно зарядового насоса, или вы можете использовать небольшой переключатель. Ищите блок с очень низким током в режиме выключения (в диапазоне менее 10 мкА) и выходом, изолированным от входа во время выключения, если вы можете использовать MSP430 для управления выходом повышающего преобразователя из режима выключения только тогда, когда это необходимо весоизмерительной ячейке. быть включенным. Ознакомьтесь с инструментами TI WEBENCH и Switcherpro на их веб-сайте, чтобы помочь в оптимальном выборе деталей. Существуют LDO, специально предназначенные для использования с MSP430, которые имеют очень низкие значения тока покоя и могут обеспечивать ток до 75 мА для MCU. s выходит из режима отключения только тогда, когда весоизмерительная ячейка должна быть включена. Ознакомьтесь с инструментами TI WEBENCH и Switcherpro на их веб-сайте, чтобы помочь в оптимальном выборе деталей. Существуют LDO, специально предназначенные для использования с MSP430, которые имеют очень низкие значения тока покоя и могут обеспечивать ток до 75 мА для MCU. s выходит из режима отключения только тогда, когда весоизмерительная ячейка должна быть включена. Ознакомьтесь с инструментами TI WEBENCH и Switcherpro на их веб-сайте, чтобы помочь в оптимальном выборе деталей. Существуют LDO, специально предназначенные для использования с MSP430, которые имеют очень низкие значения тока покоя и могут обеспечивать ток до 75 мА для MCU.

Изменить: добавление информации о конкретной детали.

TPS780x и TPS782x — это LDO с низким Iq, специально рекомендованные для использования с MSP430, и в примечаниях по применению подробно описаны их преимущества в этих решениях. TPS78227 или TPS78228 дадут регулируемое выходное напряжение до 2,7 или 2,8 В соответственно. В семействе есть члены с более высоким и более низким напряжением. TPS61041 повысит напряжение батареи до уровня, необходимого для вашего датчика, и является достаточно компактным решением. Другие модели со встроенными LDO и/или работой на более высоких частотах доступны, если вам нужно дополнительное шумоподавление.

Двойной разрыв строки дает разрыв абзаца.
Вторая ссылка мертвая...

Некоторые общие соображения.

  • Повышающие преобразователи (индуктивные) обычно должны иметь коэффициент повышения 6 или меньше. В противном случае сделать их стабильными становится сложно. (Еще обсуждение здесь .)
  • Вашему MSP430 нужно регулируемое напряжение? Он может работать непосредственно от болта аккумулятора, хотя он будет меняться по мере разрядки аккумулятора.

Ниже приведены все жизнеспособные варианты. Что лучше, зависит от относительной важности между размером, стоимостью и эффективностью.

2 клетки последовательно

от 1,8 В до 3,2 В

мкКл: непосредственно от батареи, или +3,3 В, индуктивный импульс, +3,3 В.
Тензодатчик: +10 В, индуктивный режим.

3 ячейки последовательно

от 2,7 В до 4,8 В

µC: +3,3 В SEPIC или +2,5 В LDO
Весоизмерительная ячейка: +10 В, индуктивный импульс

4 клетки последовательно

от 3,2 В до 6,4 В

µC: +3,0 В LDO
Весоизмерительная ячейка: +10 В, индуктивный импульс