Monitoreo de batería de baja corriente

Quiero ejecutar un microcontrolador desde una lipo 1S a través de un regulador lineal de 3V. Sin embargo, necesito medir el voltaje de la batería. El problema con el uso de un divisor de voltaje es que agotaría la batería con el tiempo, lo que puede tener o no un circuito de protección incorporado. Dado que el AVR que estoy usando tiene una impedancia de entrada recomendada de no más de 10K, no puedo hacer el divisor demasiado grande tampoco.

¿Alguien puede sugerir una solución que me permita monitorear este voltaje sin matar una batería sin protección durante un par de meses? El circuito puede entrar en modo de reposo profundo durante un período prolongado, lo que significa que una solución de divisor de voltaje consumiría la mayor cantidad de energía.

Terminé usando la solución de Hanno y Andy. Gracias por todo el aporte. Solo puedo elegir una respuesta por desgracia.

El divisor de voltaje debe unirse a la MCU en modo de reposo profundo ... Esto se puede lograr con un FET del canal P (por ejemplo) ... Cuando la MCU se despierte, querrá medir el voltaje de la batería y qué lo que puede hacer es encender un circuito formado alrededor de un FET del canal P que conecta la batería + V al divisor de voltaje: -

La entrada de ADC se muestra a la derecha y no habrá tensión alcanzándola a menos que la MCU haya activado el BC547 a través de la resistencia de 10k. Sin activación, el canal P FET está apagado y prácticamente abierto. Si puede programar la MCU para que despliegue su pin de control cuando esté dormido, eso debería ser, de lo contrario, agregue otra resistencia (digamos) de 10k desde ese punto a tierra; esto asegura que el FET del canal P esté completamente apagado.

Una pequeña advertencia, elija un canal P fet con baja corriente de fuga cuando esté apagado, de lo contrario habrá un ligero agotamiento de la duración de la batería, pero la mayoría de los pies estarán por debajo de 100nA y muchos en la región de 1nA.

Una última cosa: ¿cómo funciona el regulador de voltaje con su corriente de reserva cuando el micro está apagado? ¿Necesita cuidarlo también?

Cuando necesite averiguar solo cuándo la batería va a estar agotada (o dar una advertencia poco antes), no necesita medir el voltaje directamente. El voltaje de salida del regulador caerá por debajo de 3V antes de que la batería alcance su voltaje mínimo. Entonces podría medir el voltaje de alimentación del microcontrolador.

Dependiendo de sus capacidades reales, puede hacerlo sin usar un divisor de voltaje. Para ver un ejemplo, consulte la hoja de datos de ADC para un PIC12F1822 (en la página 141):

El PIC tiene una referencia de voltaje interno y puede medir su valor (el 'buffer FVR' que entra en el multiplexor). Pero también puede usar el voltaje de suministro como referencia para las mediciones de ADC (el selector ADPREF en la parte superior).

Dado eso, uno simplemente puede medir la referencia de voltaje con respecto al voltaje de suministro, y obtener el voltaje de suministro como resultado. En el caso del 12F1822, la referencia interna es 2.048V, y el ADC tiene una resolución de 10 bits. Entonces, cuando el voltaje de suministro cae por debajo de 3.0V, el resultado del ADC es superior a 699:

Tenga en cuenta que un voltaje de suministro más bajo significa resultados de ADC más altos, ya que el voltaje de entrada y el voltaje de referencia se cambian a la forma habitual. Puede convertir esta fórmula para averiguar el voltaje de suministro real, dado el resultado de ADC.

¿Realmente necesitas el regulador lineal? Ejecutar el µC a voltaje de batería completo hará las cosas mucho más fáciles. Además, el regulador y el µC siempre consumirán energía, incluso en los modos de ahorro de energía, agotando continuamente la batería. Echa un vistazo a las hojas de datos y tenlo en cuenta.

Debido a que la entrada ADC (de un ADC común de muestreo y retención, como en un AVR µC) solo hundirá la corriente cuando realmente muestrea un valor, la baja impedancia de entrada transitoria puede compensarse simplemente agregando un condensador:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

La frecuencia de muestreo máxima, por supuesto, estará limitada de esta manera, ya que el condensador necesitará tiempo para recargarse a través de la resistencia grande antes de que se realice el siguiente muestreo, pero supongo que de todos modos no medirá más de, por ejemplo, una vez por segundo.

El tiempo requerido para recargar el condensador se puede configurar variando su capacidad y / o R1. Mayor R1 = menos "pérdida" de energía + menor máx. frecuencia de muestreo. Una capacidad menor se cargará más rápido para una resistencia determinada, etc.
Deberá maximizar el valor de R1, y luego deberá minimizar el valor de C1 para lograr la frecuencia de muestreo deseada.

La capacidad mínima depende de la cantidad de carga que el ADC extraerá para una muestra, que a su vez está determinada por la capacidad del búfer de muestra del ADC. Para los dispositivos AVR, creo recordar que este valor se especifica en la hoja de datos. Para otros µC, no puedo decirlo, pero el 1µF en el diagrama probablemente será más que suficiente en cualquier caso, y posiblemente puede reducirse en un factor de aproximadamente 10. Las especificaciones del ADC lo dirán.

Editar:

Encontré esto en la hoja de datos de Atmel para el ATmega1284p. El condensador del búfer S&H se especifica en 14 pico- faradios, por lo que un par de nano- faradios para C1 debería ser suficiente.

Ver, por ejemplo, la discusión aquí .