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.
 |
||
| 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.
Купить LTC3402 на РадиоЛоцман.Цены
