Stromversorgung einer MCU aus einer Batterie ohne Regler

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Ich habe einige Entwicklungsplatinen (zum Beispiel das BL652- Entwicklungskit ) für Low-Power-Chips gesehen, bei denen die Batterie ohne Regler direkt an die MCU angeschlossen ist.

Im Beispielfall handelt es sich bei der verwendeten Batterie um eine 3V CR2032. Das Datenblatt für die MCU definiert die folgenden Parameter:

datasheet page 16.
Absolute Maximum Ratings            Min           Max
Voltage at VDD_nRF pin             -0.3           3.9

datasheet page 17.
Recommended Operating Parameters    Min    Typ    Max
VDD_nRF                             1.8    3.3    3.6

Ich interpretiere das als "If your battery voltage drops to a value between 0-1.7 it isn't defined what will happen".

Ich mache mir deshalb Sorgen, weil ich Regler mit den Power Good- Pins gesehen habe und im Datenblatt keine expliziten Aussagen gefunden habe, dass die MCU aus dem Beispiel nicht durch die Unterspannung beschädigt wird.

Wie kann ich entscheiden, ob ein Regler zwischen einer Batterie und einer Last benötigt wird, um zu gewährleisten, dass beim Absinken der Batteriespannung keine Schäden auftreten?

power-supply batteries voltage-regulator

— TheMeaningfulEngineer
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Ich bin ein Amateur, aber mein Eindruck ist, dass die Aufsichtsbehörden ein paar Dinge tun. Erstens beschränken sie die zugeführte Spannung auf einen bestimmten Bereich. Wenn die Versorgungsspannung jedoch „weggeht“, kann sie nicht auf magische Weise wieder angezeigt werden. Ein Stromausfall, sei es durch eine Batterie oder eine andere Quelle, ist immer noch ein Stromausfall. Zweitens reduzieren sie jede Welligkeit auf ein akzeptables Maß. Batterien haben dieses Problem nicht wirklich. Ich glaube nicht, dass Sie ein höheres Risiko haben, direkt mit einer Batterie zu arbeiten, als mit einem Labornetzteil.

— UnconditionallyReinstateMonica

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Wenn die Batteriespannung auf einen Wert zwischen 0 und 1,7 sinkt, ist nicht definiert, was passieren wird

Dies ist oft wahr, aber es wird mit Sicherheit nichts zerstören. Denn wenn es destruktiv wäre, wäre die minimale Vdd in "Absolute Maximum Ratings" als positiver Wert angegeben worden (was ich in keinem Datenblatt gesehen habe, und ich hoffe, dass ich das in meinem Leben nie sehen werde - es würde nicht " Sinn machen).

An diesem Punkt ist sichergestellt, dass die MCU nicht durch Unterspannung zerstört wird. Es kann sich jedoch immer noch unregelmäßig verhalten (wodurch möglicherweise andere externe Schaltkreise beschädigt werden).

In dieser Art von MCU gibt es häufig eine Funktion, die als " Brownout-Erkennung " oder manchmal als "Unterspannungssperre" bezeichnet wird. Dies ist eine Funktion, die die Versorgungsspannung überwacht und sicherstellt, dass der Chip im zurückgesetzten Zustand gehalten wird, wenn die Spannung unter einem bestimmten Wert liegt (manchmal programmierbar).

Gute Nachricht: Es gibt eine solche Funktion auf dem speziellen Chip, den Sie verwenden. Siehe Kapitel 5.1 im Datenblatt, das Sie verlinkt haben.

Daher benötigen Sie in Ihrem speziellen Fall keinen Regler mit "Power Good" -Erfassung oder eine zusätzliche Versorgungsüberwachungsschaltung.

Beachten Sie, dass es winzige Chips gibt, die diese Funktion bieten, ohne Spannungsregler zu sein, wenn in der MCU die Brown-Out-Erkennung nicht enthalten ist (häufig in Kombination mit einem zeitgesteuerten Power-On-Reset-Generator).

— Trüb verlor den Glauben an SE
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Zusätzlich können externe Stromversorgungsüberwacher verwendet werden, falls die MCU diese Funktionen nicht bietet.

— scld

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Bei Chips, die dies nicht erkennen, reicht in der Regel ein Unterspannungsschutz zwischen Akku und Gerät aus. Sie sind nicht kompliziert, teuer oder macht hungrig.

— Mast

Könnte es nicht ein Latch-up mit einer niedrigeren Versorgungsspannung geben (das würde mit einer höheren nicht passieren)?

— Peter Mortensen

@PeterMortensen Nein, es sei denn, es handelt sich um sehr ungewöhnliche Chips und um sehr spezielle Fälle (die im Datenblatt mehrmals deutlich angegeben werden). Wenn der Chip einen Fehler aufweist, kann es auf keinen Fall zu einem Latch-up kommen Unterspannung. Dies ist auch deshalb nicht sinnvoll, weil es beim Einschalten einige Zeit dauert, bis die Versorgung von 0 V auf den Nennwert (gleiches gilt beim Ausschalten) angestiegen ist. Sie können es nicht vermeiden. Wenn Sie bei jedem Einschalten Ihres Systems das Risiko einer Unterbrechung eingehen, ist dies schlecht. Das Schlimmste, was passieren kann, ist ein unberechenbares Verhalten. Dieses Risiko wird jedoch durch den Brown-Out-Detektor beseitigt.

— Dim verlor das Vertrauen in SE

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... zwischen 0-1.7 ist nicht definiert, was passieren wird

Tatsächlich gibt es unter 1,8 V keine Garantie dafür, was passieren wird.

Machen Sie sich keine Sorgen über Schäden, dies sind die Betriebsparameter . Um Schäden zu vermeiden, dürfen Sie die Maximalwerte nicht überschreiten , die nicht im verknüpften Blatt enthalten sind. Wenn Sie die verwendeten Chips kennen, können Sie deren Datenblätter nachschlagen und die maximalen Bewertungen anzeigen. Ich bin noch nicht auf einen Chip gestoßen, der durch eine zu niedrige Versorgungsspannung Schaden nehmen kann.

Sie möchten, dass Ihr Produkt "weiß" und reagiert, wenn der Akku zu schwach ist. Fügen Sie eine Batterieerkennungsschaltung hinzu (oder verwenden Sie die interne), die den Reset nur dann auslöst, wenn die Batteriespannung hoch genug ist.

— Bimpelrekkie
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Man fragt sich, was passiert, wenn Vdd über die empfohlene Spezifikation von 3,6 V auf die absolute Spezifikation von 3,9 V ansteigt . Datenblätter sagen selten (wenn überhaupt). Ich vermute, dass der Hersteller sagen würde: "Hey, wir testen bis zu 3.6V, es funktioniert möglicherweise immer noch über".

— Glen_geek

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@glen_geek Das Problem hat eine garantierte Lebensdauer . Es ist nicht unmöglich, dass ein IC mit den Spezifikationen. Sie erwähnen, wird auch bei Vdd = 5 V gut funktionieren. Aber es kann nur eine Stunde, einen Tag, eine Woche, einen Monat oder ein Jahr dauern. Der Hersteller garantiert nur eine bestimmte Lebensdauer (z. B. 10 Jahre Dauerbetrieb bei 125 Grad Celsius) bei 3,6 V. Wenn der IC immer unter 50 ° C liegt, können Sie mit einer noch längeren Lebensdauer rechnen. Bei höheren Vdd und Temperaturen schädigen Effekte wie heiße Ladungsträger und Elektromigration den IC im Inneren langsam. Bei den empfohlenen Bedingungen handelt es sich nicht um ein solches Problem.

— Bimpelrekkie

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Es gibt keine Garantie dafür, dass Ihr Prozessor nicht überlastet und den Speicher verschlüsselt oder unangenehme und möglicherweise schädliche Wellenformen an den GPIO-Pins liefert. Es wird garantiert , dass das Mikro wird nicht physikalisch beschädigt werden, aber es könnte dazu führen , Beschädigung eines weichen oder möglicherweise mit schlechtem Design, eine harten Natur.

Wenn Ihr batteriebetriebenes Mikro beispielsweise die Temperatur in einem Terrarium über einen MOSFET regelt, der als Fernthermostat fungiert, und das Mikro festsitzt, können die Reptilien getötet werden, wenn die Batterie leer wird. Ein extremes Beispiel, und in Wirklichkeit sollte es viele Garantien dafür geben. Es ist auch selten, dass ein batteriebetriebenes Mikro etwas außerhalb von sich selbst beschädigen kann. Ein häufigeres Beispiel wäre das Verwürfeln von batteriegepuffertem RAM oder von EEPROM.

Um sicherzustellen, dass dies niemals passiert, müssen Sie das Mikro für Spannungen unter 1,80 V sperren (im Reset-Modus halten). Da die Schaltung, die das macht, nicht genau ist (es gibt immer eine Toleranz für die Schwelle), können Sie 2,0 V oder 1,90 V wählen. +/- 0,2 oder 0,1 V. Normalerweise gibt es auch eine gewisse Hysterese, so dass sie möglicherweise sogar auf 2,2 V und auf 1,9 V zurückgesetzt wird. Es gibt normalerweise auch eine minimale Rücksetzimpulsbreite, damit ein ordnungsgemäßes Zurücksetzen auftritt, so dass auch garantiert werden sollte.

Sie erhalten den größten Teil des Safts aus einem CR2032, selbst bei niedrigen Temperaturen, indem Sie etwa 2,4 oder 2,5 V abschneiden. Es gibt also keinen Grund, ihn so nahe zu legen.

— Spehro Pefhany
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