저 전류 배터리 모니터링

3V 선형 레귤레이터를 통해 1S lipo에서 마이크로 컨트롤러를 실행하고 싶습니다. 그러나 배터리 전압을 측정해야합니다. 전압 분배기를 사용하는 데 따른 문제점은 시간이 지남에 따라 배터리가 방전되어 보호 회로가 내장되어 있거나 내장되어 있지 않을 수 있다는 것입니다. 사용중인 AVR에 권장되는 입력 임피던스가 10K를 넘지 않기 때문에 분배기가 너무 큽니다.

누구든지 몇 개월 동안 보호되지 않은 배터리를 죽이지 않고이 전압을 모니터링 할 수있는 솔루션을 제안 할 수 있습니까? 회로는 장시간 동안 딥 슬립 모드로 전환되어 전압 분배기 솔루션이 가장 많은 전력을 소비 함을 의미합니다.

Hanno와 Andy의 솔루션을 모두 사용했습니다. 모든 입력에 감사드립니다. 불행하게도 하나의 답변 만 선택할 수 있습니다.

— s3c
소스

답변:

전압 분배기는 MCU를 딥 슬립 모드로 연결 한 다음 P 채널 FET를 통해 달성 할 수 있습니다 (예 :). MCU가 깨어날 때 배터리 전압을 측정해야합니다. 배터리 + V를 분압기에 연결하는 P 채널 FET 주위에 형성된 회로를 켜면됩니다.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

ADC 입력은 오른쪽에 표시되며 MCU가 10k 저항을 통해 BC547을 활성화하지 않으면 전압이 도달하지 않습니다. 활성화하지 않으면 P 채널 FET가 꺼지고 거의 개방 회로가됩니다. 잠들 때 제어 핀에 풀다운을 갖도록 MCU를 프로그래밍 할 수 있다면, 그 지점에서 접지로 다른 10k 저항을 추가하면 P 채널 FET가 완전히 꺼진다.

작은 경고 단어는 꺼져있을 때 누설 전류가 적은 P 채널 페트를 선택하십시오.

마지막으로, 마이크로가 꺼져있을 때 전압 레귤레이터가 대기 전류에서 어떻게 작동합니까?

— 앤디 일명
소스

25uA Q 전류를 갖는 MCP1802를 사용하고 있습니다.이 부분은 제대로 작동합니다. 내가 찾고있는 솔루션의 유형 인 제안에 감사드립니다.

— s3c

왜 단일 N- 채널 페트가 아닌 트랜시버와 함께 P-Chan을 사용 하시겠습니까?

— jme

@jme-ADC 및 MCU는 접지를 기준으로하므로 더 높은 전압 공급을 전환하는 것이 좋습니다. N 채널 장치를 사용하는 경우에도 여전히 최고 저항을 통해 드레인이 있고 MCU가 대기 모드에있을 때 기생 다이오드를 통과합니다.

— Andy 일명

@Andyaka 전류가 ADC 저항으로 흐르지 않도록 다이오드가 반전되도록 N-Fet이 어떤 ID로 반전 되었습니까?

— jme

@jme "왜 로우 사이드 스위치 (예 : N-ch FET 또는 μC i / o 핀)를 사용하지 않습니까?" 좋은 질문입니다. 이유는 다음과 같습니다. 배터리 전압은 Vcc보다 클 수 있습니다. 하단 스위치가 열리면 배터리 전압이 A / D 핀에 나타납니다. 이로 인해 A / D가 손상되거나 A / D 핀의 보호 다이오드를 통해 배터리가 누출 될 수 있습니다. 관련 스레드.

— Nick Alexeev

배터리가 방전 될시기 만 확인해야하거나 바로 전에 경고를 표시해야하는 경우 전압을 직접 측정 할 필요가 없습니다. 배터리가 최소 전압에 도달하기 전에 레귤레이터의 출력 전압이 3V 아래로 떨어집니다. 따라서 마이크로 컨트롤러의 공급 전압을 측정 할 수 있습니다.

실제 기능에 따라 전압 분배기를 사용하지 않고도 그렇게 할 수 있습니다. 예를 들어, PIC12F1822에 대한 ADC 데이터 시트 (141 페이지)를 참조하십시오. ADC 블록 다이어그램

PIC는 내부 전압 레퍼런스를 가지고 있으며 그 값 (멀티플렉서로 들어가는 'FVR 버퍼')을 측정 할 수 있습니다. 그러나 ADC 측정을위한 기준으로 공급 전압을 사용할 수도 있습니다 (위의 ADPREF 선택기).

따라서 공급 전압에 대한 전압 레퍼런스를 간단히 측정하여 결과적으로 공급 전압을 얻을 수 있습니다. 12F1822의 경우 내부 기준은 2.048V이며 ADC는 10 비트 분해능을 갖습니다. 따라서 공급 전압이 3.0V 아래로 떨어지면 ADC 결과가 699보다 높아집니다.

ㅏ 디 씨 아르 자형 이자형 에스 유 엘 티 = 1024 ※ \frac{V_{나는 엔}}{V_{아르 자형 이자형 에프}}

$ADCresult=1024*\frac{V_{in}}{V_{ref}}$

ㅏ 디 씨 아르 자형 이자형 에스 유 엘 티 = 1024 ※ \frac{2.048 V}{V_{에스 유 피 피 엘 와이}}

$ADCresult=1024*\frac{2.048V}{V_{supply}}$

입력 전압과 기준 전압이 일반적인 방식으로 교체되므로 공급 전압이 낮을수록 ADC 결과가 높아집니다. ADC 결과에 따라이 공식을 변환하여 실제 공급 전압을 찾을 수 있습니다.

— hli
소스

리니어 레귤레이터가 정말로 필요합니까? 전체 배터리 전압에서 µC를 실행하면 작업이 훨씬 쉬워집니다. 또한 레귤레이터와 µC는 절전 모드에서도 항상 전력을 소비하여 배터리를 계속 소모합니다. 데이터 시트를보고 염두에 두십시오.

ADCVR 입력 (AVR µC에서와 같은 일반적인 샘플 앤 홀드 ADC)은 실제로 값을 샘플링 할 때 전류 만 싱크 하므로 커패시터를 추가 하여 과도 입력 임피던스를 간단히 보상 할 수 있습니다.

개략도

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

다음 샘플링이 완료되기 전에 커패시터가 큰 저항을 통해 재충전하는 데 시간이 필요하기 때문에 최대 샘플링 주파수는 물론이 방법으로 제한되지만 어쨌든 1 초 이상 측정하지 않을 것이라고 가정합니다.

커패시터를 재충전하는 데 필요한 시간은 용량 및 / 또는 R1을 변경하여 설정할 수 있습니다. 더 큰 R1 = 더 적은 "손실"에너지 + 더 낮은 최대. 샘플링 주파수. 주어진 저항 등에 대해 더 작은 용량이 더 빨리 충전됩니다.
R1의 값을 최대화하고 원하는 샘플링 주파수를 달성하기 위해 C1의 값을 최소화해야 할 수 있습니다.

최소 용량은 ADC가 샘플에 대해 소비하는 전하량에 따라 달라지며, 이는 ADC의 샘플 버퍼 용량에 의해 결정됩니다. AVR 장치의 경우이 값이 데이터 시트에 지정되어 있음을 기억합니다. 다른 µC의 경우 말할 수 없지만 다이어그램의 1µF는 어쨌든 충분할 것이며 아마도 10 배 정도 줄어들 수 있습니다. ADC의 사양이 알려줄 것이다.

편집하다:

나는 ATmega1284p에 대한 Atmel의 데이터 시트에서 이것을 발견했다. S & H 버퍼의 커패시터는 14 피코 패럿으로 지정 되므로 C1에 대한 몇 개의 나노 패럿이 충분해야한다.

ATmega1284p 데이터 시트의 아날로그 입력 회로

예를 들어 여기 에서 논의를 참조 하십시오 .

— 지미
소스

선형 레귤레이터는 초저 전류 전압 검출기에 의해 제어되어 배터리가 특정 값 아래로 떨어지면 회로에서 uC와 레귤레이터를 효과적으로 제거합니다.

— s3c

그러나 µC 공급에 필요한 레귤레이터이거나 Vbat를 통해 µC에 직접 전원을 공급할 수 있으며,이 경우 전압 분배기없이 작동 할 수 있습니다.

— JimmyB

실제로 최소 전력을 사용하도록 장치를 구축하는 방법을 묻는 것이 아니라 LiPo가 파괴되지 않도록하는 방법 만 묻는다는 것을 이해하고 있습니다. 이 올바른지?

— JimmyB

예, uC 공급에는 조정기가 필요합니다. 최소한의 전력을 사용하는 것이 바람직하지만 주요 관심사는 아닙니다.

— s3c

언급 한 전압 검출기의 출력은 어떤 모양입니까?

— JimmyB