Am wenigsten teure Möglichkeit, die Gleichspannung zu erhöhen

Was wäre der günstigste Weg, um eine Gleichspannung zu steigern?

Ziel ist es, 1,2 V / 1,5 V (von einer AA / AAA-Zelle) auf 3,3 V zu konvertieren, um einen kleinen 8-Bit-Mikroprozessor wie Atmel ATtiny45 oder ATtiny2313 und (falls möglich) 6 V für die Stromversorgung eines Summers zu betreiben.

Welchen maximalen Strom könnte man aus einer Alkalibatterie ziehen, nachdem man sie auf 3,3 V / 6 V erhöht hat?

Wie könnte ich abschließend die Lebensdauer der Alkalibatterie bei einem bestimmten Verbrauch berechnen?

Es gibt eine Technik namens Ladungspumpe, mit der Sie einen Spannungsverdoppler herstellen können, die jedoch nur 3 V von einer 1,5-V-Zelle und noch weniger von einer 1,2-V-Zelle liefert. Ich erwähne es immer noch, weil heutzutage mehrere Mikrocontroller mit Spannungen bis zu 2 V arbeiten. Eine Ladungspumpe kann nur einen begrenzten Strom liefern, der ausreicht, um den Mikrocontroller mit Strom zu versorgen, aber zusätzliche Stromversorgungsgeräte wie Motoren oder Relais sind ausgefallen. Die Spannung fällt auch unter Last ab. Also nicht ideal. Die LM2660 ist eine Ladungspumpe mit geschaltetem Kondensator.

Die bessere Lösung ist ein Schaltregler . Diese existieren in zwei Haupttopologien: "Buck", um von einer höheren zu einer niedrigeren Spannung zu gelangen, und "Boost", um von einer niedrigeren Spannung zu einer höheren zu gelangen. Sie möchten also einen Boost-Regler. Zu den wichtigsten Herstellern zählen Linear Technologies (teurer) und National Semiconductor (kürzlich von Texas Instruments übernommen). Der LM2623 kann mit Eingangsspannungen von nur 0,8 V betrieben werden.

Über Strom und Akkulaufzeit. Ich gehe davon aus, dass Sie mit 1,5-V-Batterien arbeiten. Die hier auf meinem Tisch sind für 2300 mAh ausgelegt. Verwenden wir also diesen Wert. Nehmen wir auch an, Ihr Mikrocontroller plus Extras benötigen 100mA bei 3,3V. Das sind 330mW. Wenn der Umschalter zu 85% effizient ist, bezieht er 330 mW / 0,85 = 390 mW aus der Batterie. Das ist bei 1,5 V, also ziehen Sie 260 mA aus der Batterie. Der Akku hat eine Nennleistung von 2300 mAh. Das Gerät kann dann mit einer Ladung 2300 mAh / 260 mA = 9 Stunden lang betrieben werden.
Wenn Sie vorhaben, die Batterie ziemlich stark zu laden, würde ich unter 2300mA bleiben, wodurch sich die Batterie in 1 Stunde entleert.

Um aus einer solchen Batterie eine höhere Spannung zu erzeugen, ist eine bestimmte Art von Schaltnetzteil erforderlich, das als "Boost Converter" bezeichnet wird. Hierbei wird eine Induktivität verwendet, um Spannungsspitzen zu erzeugen. Das Konzept ist dasselbe, wie ein Hammer Spritzer mit viel höherem Druck erzeugt, als Ihr Arm dem Nagel direkt zuführen kann.

Es gibt Chips, die viel davon integrieren. Linear Technologies, ST Micro, TI und verschiedene andere stellen solche Chips her. Einige der Angebote von Microchip sind in einem engen Spannungsbereich recht gut, wie Sie es getan haben.

Höhere Spannungen zu erzeugen ist in Ordnung, aber diese Chips sind immer noch auf die Grundgesetze der Physik beschränkt. Sie können nicht mehr Leistung aus als einspeisen. Da die Spannung gleich der Stromstärke ist, muss der Ausgangsstrom mit steigender Spannung abnehmen. Genau wie beim Hammer muss Ihr Arm viel mehr Bewegung ausüben, als dem Nagel im Gegenzug übertragen wird, um eine höhere Kraft auszuüben. Natürlich wird es auch Verluste geben. Alles über 90% ist ziemlich gut. Nehmen wir zum Beispiel an, Ihr Boost-Schalter ist zu 80% effizient und liefert 3,3 V bei 100 mA aus 1,3 V in. 3,3 V * 100 mA = 330 mW. Berücksichtigt man den Verlust im Umschalter, beträgt dieser 330 mW / 80% = 413 mW in. 413 mW / 1,3 V = 317 mA. Dies ist der Strom, der aus der Batterie entnommen wird.

In diesem Beispiel beträgt der Batteriestrom 317 mA, was in einem Bereich liegt, den ein AA-Typ für eine Weile aushalten kann. Um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie lange die Batterie hält, müssen Sie sich die Batteriekapazität ansehen. Dies wird in der aktuellen * Zeit ausgedrückt, wie z. B. mA-Stunden. Angenommen, Ihre AA-Batterie hat eine Kapazität von 2 Ah. In erster Näherung 2 Ah / 317 mA = 6,3 Stunden Laufzeit. Es gibt jedoch eine Menge Dinge, die diese grundlegende Analyse durcheinander bringen. Zum einen beträgt der Strom während der gesamten Entladungsdauer der Batterie nicht 317 mA. Wenn die Batteriespannung abnimmt, nimmt das Schaltnetzteil mehr Strom auf. Die Temperatur wirkt sich auch stark auf die Batteriekapazität aus. Wenn dies in einer kalten Umgebung im Freien ausgeführt werden soll, erhalten Sie möglicherweise nur die Hälfte oder weniger der Nennkapazität des Akkus. Der Strom selbst beeinflusst auch die Kapazität. 300mA für eine AA sind wahrscheinlich nicht so hoch, dass sie die Kapazität erheblich verschlechtern, 1A wäre es jedoch mit Sicherheit. Sie könnten 2,0 Ah bei 300 mA erhalten, aber nur 1,6 Ah bei 800 mA. Ich erfinde Zahlen. Diese sind wahrscheinlich für die meisten AA-Batterien nicht völlig lächerlich, aber Sie müssen sich das Datenblatt der Batterie unbedingt selbst ansehen.

Die gegebenen Antworten funktionieren entweder nicht in den von Ihnen beschriebenen realen Versionen oder sind bei weitem nicht zu den niedrigsten Kosten.

Stevens LM2623 Datenblatt ist eine vernünftige Wahl und wird mit 1,1 V beginnen und mit 0,9 V betrieben, aber der IC kostet etwa 60 Cent.

Wenn Sie wirklich die niedrigsten Kosten möchten, ist eine ordnungsgemäß entwickelte Version des Joule Thief ein guter Kandidat. Ich verwende diesen Namen, da er Sie zu vielen verschiedenen Varianten führen wird, aber die ursprüngliche Form ist nicht sehr effizient. Sobald Sie jedoch die Idee haben, können Sie sich die Optionen ansehen und eine auswählen.

Der "Joule Thief" ist ein selbstoszillierender Ein-Transistor-Hochsetzsteller mit einer Induktor-Hauptwicklung und einer Induktor-Rückkopplungswicklung. Für den Heimwerkerbedarf können Sie aus fast jedem modernen verschrotteten elektronischen Gerät eines kostenlos bauen, oder wenn Sie neue oder überschüssige Teile kaufen, können Sie eines mit 10 bis 20 Cent Teilen bauen.

Hier ist ein gutes Beispiel für eine DIY Joule Thief-Seite

Das folgende zusammengesetzte Bild besteht aus 3 Bildern von der obigen Seite:

Sonstiges - Sie können Aufwärtswandler mit einem Transistor und zwei separaten Induktivitäten bauen - Vorteil: Es sind keine zwei Wicklungen erforderlich. Und der klassische Colpitts-Oszillator verwendet eine ungenutzte Induktivität.
Eine Nummer hier und

Andere Versionen:

Gut

Ein paar zig andere

Wikipedia:

Hinzugefügt:

Der grundlegende Joule-Dieb ist kein wunderbares Design. Das herausragende Merkmal ist, dass es in vielen Fällen funktioniert, wodurch Energieumwandlungen, SMPS, Aufwärtswandler und vieles mehr für viele relativ unerfahrene und ungebildete Elektronik-Spielereien eingeführt werden.

Verschiedene Gedanken zu regulierten Versionen finden Sie in dieser Sammlung (YMWV).

Ich bin auf ein paar vorherige Antworten von Joule Thief gestoßen, die relevant zu sein scheinen. Wenn Sie auf dieser Website nach "Joule Thief" suchen, werden einige weitere auftauchen.

Wie kann ich einen Joule Thief berechnen?

Alternative Lösung für: Wie kann ich einen Joule Thief berechnen?

Beide Dezember 2012

Verschiedene Ein-Zellen-LED-Treiber hier

Die billigsten ICs für Aufwärtswandler, die ich kenne, sind der 34063 und der MCP1640. Der Ausgang des MCP1640 reicht nur bis zu 5 V, ist jedoch effizienter und einfacher zu verwenden (weniger externe Teile) als der des 34063, mit der Ausnahme, dass der MCP1640 nur als SMD erhältlich ist.

Die Dash-Taste

Der [Amazon] -Dash-Button wird mit 3,3 V betrieben, die von den nominalen 1,5 V des Akkus angehoben werden. Im eingeschalteten Zustand werden 200–300 mA und im Ruhezustand 2,3 μA aus dem Akku entnommen. Dies bedeutet, dass der ~ 1200-mAh-Akku das Gerät mindestens vier Stunden im eingeschalteten Zustand und Jahrzehnte im Ruhezustand mit Strom versorgen kann. Da die Taste bei Aktivierung nur einige Sekunden lang leuchtet, kann sie wahrscheinlich fast 1000 Mal verwendet werden, bevor der Akku leer ist. Daher sollte der Knopf veraltet sein, lange bevor die Batterie leer ist.

[Es wurde] darauf hingewiesen, dass U1 wahrscheinlich ein TI TPS61201-Aufwärtswandler ist; Der Platzbedarf, die Verpackungsmarkierungen und die Steckerbelegung scheinen zu passen.

Von Amazon Dash Button Teardown

Es gibt viele günstige und fröhliche (oder böse vielleicht?) Schaltkreise bei eBay oder AliExpress, wenn Sie nach einem "USB Boost Circuit" oder ähnlichem suchen. Diese werden als fertiges Gerät für 0,30 - 2 US-Dollar verkauft, je nachdem, wie viele Sie möchten. Sie haben normalerweise eine Größe von 25 mm x 19 mm. Wenn Sie sich die Fotos genau ansehen, können Sie manchmal den IC-Produktcode für die Steuerung lesen und herausfinden, was es ist (obwohl es besser ist als einige) AliExpress Lieferanten stellen das Datenblatt in der Auflistung zur Verfügung). Ziemlich jeder von diesen hat einen Widerstandsteiler, der die Ausgangsspannung auf eine Referenzspannung skaliert. Wenn Sie den Widerstand an einem Zweig des Teilers ändern, erhalten Sie 3V3 anstelle der 5V, als die er geliefert wird.

Ich habe 50 gekauft, um den Preis zu senken, die USB-Buchsen entlötet, auf doppelte AA-Halterungen gelötet (bei 0,19 US-Dollar), und jetzt habe ich einen Vorrat an billigen Netzteilen, die ich auf die Spannung einstellen kann, die ich für ein Projekt benötige. Ich glaube nicht, dass man 0,50 US-Dollar pro Netzteil schlagen kann.

$15k\Omega$$47k\Omega$$\frac{15}{47+15}\times5V \approx 1.2V$$27k\Omega$

Ziehen Sie in Betracht, auf eine Batterie mit der gewünschten Spannung und möglicherweise eine zweite für den Summer umzuschalten.

(Wenn Sie tatsächlich 1,2 V / 1,5 V für etwas anderes in derselben Schaltung benötigen, gilt dies nicht.)