Alimentando un MCU desde una batería sin un regulador

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He visto algunas placas de desarrollo (por ejemplo, kit de desarrollo BL652 ) para chips de baja potencia que tienen una batería conectada directamente a la MCU sin un regulador.

Para el caso de ejemplo, la batería utilizada es una CR2032 de 3V. La hoja de datos para la MCU define los siguientes parámetros:

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

Estoy interpretando esto como "If your battery voltage drops to a value between 0-1.7 it isn't defined what will happen".

Por qué esto me preocupa es porque he visto reguladores que tienen los pines Power Good y no he encontrado declaraciones explícitas en la hoja de datos de que el MCU del ejemplo no se dañará por la subtensión.

¿Cómo puedo decidir si se necesita un regulador entre una batería y una carga, para garantizar que no haya daños cuando el voltaje de la batería comienza a caer?

power-supply batteries voltage-regulator

— El ingeniero significante
fuente

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Soy un gran aficionado, pero mi impresión es que los reguladores hacen un par de cosas. Primero, restringen el voltaje suministrado dentro de un cierto rango. Sin embargo, si la tensión de alimentación "desaparece", no pueden hacer que reaparezca mágicamente. La pérdida de energía, ya sea de una batería o de cualquier otra fuente, sigue siendo una pérdida de energía. En segundo lugar, reducen cualquier ondulación a una cantidad aceptable. Las baterías realmente no tienen este problema. No creo que corra más riesgo de funcionar directamente con una batería que con una fuente de alimentación de laboratorio.

— Incondicionalmente,

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Si el voltaje de su batería cae a un valor entre 0-1.7, no está definido qué sucederá

Esto es a menudo cierto, pero seguramente no destruirá nada. Porque, si fue destructivo, el Vdd mínimo en "Calificaciones máximas absolutas" se habría dado como un valor positivo (que nunca he visto en ninguna hoja de datos, y espero que nunca lo vea en mi vida, no lo haría) no tiene sentido)

Entonces, en este punto, tiene la garantía de que el MCU no se destruirá con baja tensión. Sin embargo, aún podría comportarse de manera errática (potencialmente dañando otros circuitos externos).

Ahora, en este tipo de MCU, a menudo hay una característica llamada " detección de caída de voltaje" o, a veces, "bloqueo de bajo voltaje". Esta es una característica que monitorea el voltaje de suministro y garantiza que el chip se mantenga en estado de reinicio cuando el voltaje está por debajo de un nivel dado (a veces programable).

Buenas noticias: hay una característica en el chip específico que está utilizando. Consulte el capítulo 5.1 en la hoja de datos que ha vinculado.

Por lo tanto, no necesita tener un regulador con detección de "buena alimentación" o un circuito de monitor de suministro adicional en su caso específico.

Tenga en cuenta que, si el MCU no tenía la detección de caída de voltaje incluida, hay pequeños chips que solo ofrecen esta característica (a menudo combinados con un generador de reinicio de encendido temporizado) sin ser reguladores de voltaje.

— tenue fe perdida en SE
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Además, se pueden utilizar supervisores de alimentación externos en caso de que la MCU no tenga estas características.

— scld

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Para los chips que no detectan esto, la protección contra subtensión entre la batería y el dispositivo suele ser la solución. No son complicados, caros ni hambrientos de poder.

— Mástil

¿No podría haber un bloqueo con un voltaje de suministro más bajo (eso no sucedería con uno más alto)?

— Peter Mortensen

@PeterMortensen No, a menos que tal vez en chips muy inusuales y para casos muy específicos (lo que se indicaría claramente varias veces en la hoja de datos), o si hay un error en el chip, no hay forma de que pueda experimentar un bloqueo debido a subtensión No tendría sentido también porque al encenderlo, toma un poco de tiempo para que el suministro pase de 0V a su valor nominal (lo mismo al apagarlo). No puedes evitarlo. Si corre el riesgo de bloquearse cada vez que se enciende el sistema, es malo. Lo peor que puede suceder es un comportamiento errático, pero este riesgo es eliminado por el detector de oscurecimiento.

— tenue fe perdida en SE

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... entre 0-1.7 no está definido lo que sucederá

En realidad por debajo de 1.8 V no hay garantía de lo que sucederá.

No se preocupe por el daño, estos son los parámetros de funcionamiento . Para evitar daños, no debe exceder las clasificaciones máximas , que no están incluidas en la hoja vinculada. Si conoce los chips que se usan, puede buscar sus hojas de datos y ver las clasificaciones máximas. Todavía tengo que encontrar un chip que pueda sufrir daños por un voltaje de suministro demasiado bajo.

Sin embargo, desea que su producto "sepa" y responda cuando la batería esté demasiado baja. Agregue un circuito de detección de batería (o usando el interno) que solo liberará el reinicio cuando el voltaje de la batería sea lo suficientemente alto.

— Bimpelrekkie
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Uno se pregunta qué sucede si Vdd se eleva por encima de la especificación recomendada de 3.6v , a la especificación máxima absoluta de 3.9v . Las hojas de datos rara vez (si alguna vez) dicen. Mi conjetura es que el fabricante diría, "oye, probamos hasta 3.6v, aún puede funcionar arriba".

— glen_geek

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@glen_geek El problema está garantizado de por vida . No es imposible que un IC con las especificaciones. usted menciona que funcionará bien incluso a Vdd = 5 V. Pero solo puede durar una hora, un día, una semana, un mes o un año. El fabricante solo garantizará una cierta vida útil (por ejemplo, 10 años de operación continua a 125 grados Celsius) a 3.6 V. Si el IC siempre está por debajo de 50 C, entonces puede esperar una vida útil aún más larga. A temperaturas y Vdd más altas, efectos como portadores calientes y electromigración dañan lentamente el IC internamente. En las condiciones recomendadas, estos no son un problema.

— Bimpelrekkie

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No hay garantía de que su procesador no ejecute una memoria desordenada y codificada o proporcione formas de onda dañinas desagradables y posibles en los pines GPIO. Se garantiza que el micro no se dañará físicamente, pero podría causar un daño suave o, posiblemente, con un mal diseño, una naturaleza dura.

Por ejemplo, si su micro alimentado por batería está controlando la temperatura en un terrario a través de un MOSFET, actuando como un termostato remoto y el micro funciona mal, podría matar a los reptiles si la batería se agotara. Un ejemplo extremo, y en realidad debería haber muchas salvaguardas contra eso. También es raro que un micro alimentado por batería pueda dañar algo fuera de sí mismo. Un ejemplo más común sería la codificación de RAM con batería de respaldo o de EEPROM.

Para asegurarse de que nunca suceda, debe inhibir el micro (manténgalo en restablecimiento) para cualquier voltaje que esté por debajo de 1.80V. Dado que el circuito que lo hace no será exacto (siempre hay una tolerancia en el umbral), puede elegir 2.0V o 1.90V. +/- 0.2 o 0.1V. Por lo general, también hay algo de histéresis, por lo que incluso se puede restablecer a 2.2V y sin restablecer a 1.9V. Por lo general, también hay un ancho de pulso de reinicio mínimo para que ocurra un reinicio adecuado, por lo que también debe garantizarse.

Obtendrá la mayor parte del jugo de un CR2032 incluso a baja temperatura cortando aproximadamente 2.4 o 2.5V, por lo que hay pocas razones para llamarlo tan cerca.

— Spehro Pefhany
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