Ионистор помогает маленькой батарейке отдавать большой ток

Analog Devices LTC3402

EDN

Некоторым устройствам с батарейным питанием требуется большой ток в течение короткого периода времени, но бóльшую часть времени они проводят в спящем режиме. Даже если среднее потребление тока невелико, большой кратковременный ток нагрузки требует больших батарей. Например, система работает в течение 1.5 секунд каждые 10 часов и во время работы потребляет 500 мА при напряжении 3.3 В. Хотя средний ток составляет всего 21 мкА, маленькая дисковая батарейка с такой большой нагрузкой не справится.

Чтобы решить эту проблему и исключить необходимость в больших батареях, в схеме на Рисунке 1 реализовано постепенное накопление энергии в ионисторе. Устройство отдает энергию, когда это потребуется. Так как внутреннее сопротивление ионистора очень мало, кратковременный ток может легко превысить несколько ампер.

Ионистор помогает маленькой батарейке отдавать большие импульсы энергии.
Рисунок 1. Ионистор помогает маленькой батарейке отдавать большие импульсы энергии.

Поскольку дисковая литиевая батарейка выдает 3 В, а номинальное напряжение ионистора составляет 2.5 В, в схеме используется управляемый напряжением коммутатор, отключающий батарейку, когда напряжение на ионисторе достигает 2.2 В. В конструкции использован ионистор 1.5 Ф/2.5 В типа A1030-2R5155, производимый компанией PowerStor. Микромощный компаратор напряжения IC1 с внутренним источником опорного напряжения 1.245 В измеряет напряжение на ионисторе. Резистор R3 устанавливает ширину петли гистерезиса компаратора, равной 0.5 В. Если напряжение ниже 1.7 В, уровень выходного сигнала компаратора низкий, и, соответственно, p-канальный MOSFET Q1 открыт. В это время батарея заряжает ионистор. Когда напряжение на ионисторе достигает 2.2 В, уровень выхода компаратора становится высоким, и транзистор Q1 закрывается. Этот переход от низкого уровня к высокому в точке A можно использовать в качестве индикатора завершения заряда аккумулятора или для активации другого устройства, например, линии прерывания микроконтроллера.

Q2, другой p-канальный MOSFET, управляет разрядом ионистора. При плавающем входе B ключ разомкнут. Когда устройство с открытым стоком или открытым коллектором подтягивает вход B к земле, ключ замыкается. Поскольку при замкнутом ключе напряжение на ионисторе постоянно снижается, для поддержания стабильного выходного напряжения можно использовать повышающий DC/DC преобразователь. Выбирайте преобразователь с минимально возможным рабочим входным напряжением, чтобы забирать от ионистора максимальную энергию. Например, для получения стабилизированного выходного напряжения 3.3 В можно использовать микросхему LTC3402. После запуска LTC3402 может продолжать работу при входных напряжениях, начиная всего от 0.5 В. Энергия, запасенная в ионисторе, равна

0.5V2C

или

0.5[(2.2 В)2 × 1.5 Ф – (0.5 В)2 × 1.5 Ф] = 3.4 Дж.

Материалы по теме

  1. Datasheet Maxim MAX917
  2. Datasheet ON Semiconductor FDC6312P
  3. Datasheet Analog Devices LTC3402

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Supercapacitor boosts current from small battery

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

LTC3402 Купить ЦенаКупить LTC3402 на РадиоЛоцман.Цены — от 272 до 733
18 предложений от 16 поставщиков
PMIC; преобразователь DC/DC; Uвх: 0,5÷5В; Uвых: 2,6÷5В; MSOP10
ЭИК
Россия
LTC3402EMS#PBF
Linear Technology
от 272 ₽
Элитан
Россия
LTC3402EMS
Analog Devices
325 ₽
Зенер
Россия и страны ТС
LTC3402EMS#PBF
по запросу
Варта
Россия
LTC3402EMS#TR
Linear Technology
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Чет не очень. Ток утечки ионистора? Да почти 1мА микрухи.