终于解决了干电池供电问题了

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 17:38:24

这几天一直卡在4节干电池供电的问题上，在坛上发了几个求助的贴子，得到不少大神的指点，在此一并谢过！
由于是电池供，对使用时间要求很严，4节干电池要求使用一年。而使用的一个模块又非要5V供电才工作，当电
池电压低于5V时就不稳定了，5V电池还很新啊，不能要求换电池吧！要知道单节电池0.9V才算放完啊！
最开始想到用DC/DC模块，可这个情况又不一样，电池是新的时候要降压，电压低于5V时又要再升压，烦！
今天终于想出一个折中的办法，看下图：不知是否可行，请大神们示下.

zhang0352505 · 发表于 2012-8-8 17:47:24

HT7250不是LDO吗？你至少保证HT7250的输入电压在5.24V左右吧，电池没电的时候4节不是才3.6V吗？这怎么保证电池能用完电。。。

rclong · 发表于 2012-8-8 17:49:21

有种buck-boost拓扑

zhang0352505 · 发表于 2012-8-8 17:50:44

我同意楼上的意见。。

kevinstar888 · 发表于 2012-8-8 17:59:07

干电池不是1.5V一节吗，你4节并联，然后DC/DC到5V不就可以了，还比你原来的容量大很多呢

gzhuli · 发表于 2012-8-8 18:14:56

本帖最后由 gzhuli 于 2012-8-8 18:16 编辑

可升可降的SEPIC拓扑，两个电感可以绕成1:1耦合电感，也可以分开（效率稍低）：

keshipt · 发表于 2012-8-8 18:35:21

帮顶

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 19:17:52

本帖最后由 Mcu_2009 于 2012-8-8 19:27 编辑

不好意思啊，因为要下班没说明下原理。其实我的系统是这样的，为了省电在静态时MCU休眠，并断开所有外围模块的电源，当系统唤醒时所有
模块才恢复供电。所以5V的模块是间断工作的。开始也想到 gzhuli 大湿说的那可降可升的DC/DC芯片，比如TPS63060这种芯片：

可一查手册只有什么SON封装，就算卖回来我也不知怎么连成电路做实验。后来还是想到了上面这种做法。因为所有DC/DC芯片不可能做到100%的效率，
而大部分只有80%多，所以我200mA的电流就要平白增加到240mA.而我的电池是新的时候电压有6V，完全没必要升压，所以上面电路中增加了一个是电压检测，我在唤醒后打开T1场管测下LV—DET这点的电压，如果电压低于5.3V我就置高PUMP—SW来启动MP1541升压到7V左右给HT7250供电。保证HT7250输出5V电压。而高于5.3V时MP1541是不工作的，电流是经过L1和D12直接加到HT7250，为什么是5.3V呢？由于L1和D12有太概0.3V左右的压降。这样最大可能的提高电源的效率，而且还可以把电池的电量窄干.

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 19:25:31

kevinstar888 发表于 2012-8-8 17:59
干电池不是1.5V一节吗，你4节并联，然后DC/DC到5V不就可以了，还比你原来的容量大很多呢 ...

可我还有一个3.3V的MCU要供电呢？

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 19:30:25

gzhuli 发表于 2012-8-8 18:14
可升可降的SEPIC拓扑，两个电感可以绕成1:1耦合电感，也可以分开（效率稍低）：
...

gzhuli 大湿给出的电路还真没见过，MP1541还可以这样用开眼界了。但我怎么看都觉得效率不会高那去，
想想能量经过两次的电变磁，磁变电的转换损失一定不小啊！

gzhuli · 发表于 2012-8-8 19:36:32

Mcu_2009 发表于 2012-8-8 19:17
不好意思啊，因为要下班没说明下原理。其实我的系统是这样的，为了省电在静态时MCU休眠，并断开所有外围模 ...

你忘了DC-DC降压时输入电流是小于输出电流的，5V / 6V = 83%，基本上和LDO的效率打个平手。

gzhuli · 发表于 2012-8-8 19:45:45

本帖最后由 gzhuli 于 2012-8-8 19:50 编辑

Mcu_2009 发表于 2012-8-8 19:30
gzhuli 大湿给出的电路还真没见过，MP1541还可以这样用开眼界了。但我怎么看都觉得效率不会高那去，
想 ...

电感损失不大，倒是那个耦合电容的高频ESR损耗会是主要的制约因素，可能的话用多个小容量MLCC并联减小ESR。
可以参考下TI的应用手册，效率可做到90%水平：
http://www.ti.com.cn/cn/lit/an/zhct127/zhct127.pdf
http://www.ti.com/lit/an/slyt309/slyt309.pdf

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 19:51:03

gzhuli 发表于 2012-8-8 19:36
你忘了DC-DC降压时输入电流是小于输出电流的，5V / 6V = 83%，基本上和LDO的效率打个平手。 ...

那你的意思我的电压低于5.3V时，我先启动DC/DC升压再经过LDO降那要损失两个20%？
如果我就用一个DC/DC芯片去掉LDO，让输入从6V---4V而输出设定为5V这样可能吗？也就是说普通升压DC/DC当输入高出输出会有什么结果

gzhuli · 发表于 2012-8-8 19:53:46

Mcu_2009 发表于 2012-8-8 19:51
那你的意思我的电压低于5.3V时，我先启动DC/DC升压再经过LDO降那要损失两个20%？
如果我就用一个DC/DC芯 ...

是的，双重损耗。
普通boost你自己分析也知道了，输入电压高时电感二极管直接通过去了，根本起不到稳压作用，而SEPIC巧妙的地方就在于那个隔直电容……

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 19:59:23

gzhuli 发表于 2012-8-8 19:53
是的，双重损耗。
普通boost你自己分析也知道了，输入电压高时电感二极管直接通过去了，根本起不到稳压作 ...

哦！也是哦，我怎么没想到它直接过去了呢，谢谢大湿
看来还是要弄几片TPS63061回来试试
你给的那种方法难度大高了，要做到高效电感电容的参数搞不定

Crazy_Rain · 发表于 2012-8-8 20:01:31

gzhuli 发表于 2012-8-8 18:14
可升可降的SEPIC拓扑，两个电感可以绕成1:1耦合电感，也可以分开（效率稍低）：
...

buck-boost一个电感就能搞定，而且容易做到大功率

gzhuli · 发表于 2012-8-8 20:03:48

Crazy_Rain 发表于 2012-8-8 20:01
buck-boost一个电感就能搞定，而且容易做到大功率

问题是楼主要间歇工作，那就是有部分电路是通过另一路LDO从电池供电的，buck-boost成反压了，咋搞？

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 20:05:36

gzhuli 发表于 2012-8-8 20:03
问题是楼主要间歇工作，那就是有部分电路是通过另一路LDO从电池供电的，buck-boost成反压了，咋搞？ ...

是的，MCU是通过一个3.3V的LDO从电池供电的

kevinstar888 · 发表于 2012-8-8 20:06:12

Mcu_2009 发表于 2012-8-8 19:25
可我还有一个3.3V的MCU要供电呢？

5V转3.3的LDO没有吗？大把
1.5转3.3的DC/DC没有吗？大把

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 20:07:28

成反压了，那就是不是意味着模块与MCU之间的通信口电平不同相了？

Crazy_Rain · 发表于 2012-8-8 20:08:44

gzhuli 发表于 2012-8-8 20:03
问题是楼主要间歇工作，那就是有部分电路是通过另一路LDO从电池供电的，buck-boost成反压了，咋搞？ ...

谁说buck-boost是反压的？

我几年前搞过输入+5 — +40V，输出+12V的

gzhuli · 发表于 2012-8-8 20:08:59

Mcu_2009 发表于 2012-8-8 19:59
哦！也是哦，我怎么没想到它直接过去了呢，谢谢大湿
看来还是要弄几片TPS63061回来试试
你给的那种方法难 ...

你功率又不大，对电感电容的要求跟普通DC-DC没差别，两个电感分开效率损失1%左右，问题也不大。

skynet · 发表于 2012-8-8 20:09:27

楼主,我猜你是不是在做 LOCK类的东东呀,还有M1之类的,NXP家的

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 20:11:02

gzhuli 发表于 2012-8-8 20:08
你功率又不大，对电感电容的要求跟普通DC-DC没差别，两个电感分开效率损失1%左右，问题也不大。 ...

这样做能不能提供峰值250mA左右的电流呢？

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 20:14:46

skynet 发表于 2012-8-8 20:09
楼主,我猜你是不是在做 LOCK类的东东呀,还有M1之类的,NXP家的

懒羊羊你好神啊！呵呵！！不过这次不是M1了，是静脉识别

gzhuli · 发表于 2012-8-8 20:15:28

Crazy_Rain 发表于 2012-8-8 20:08
谁说buck-boost是反压的？

我几年前搞过输入+5 — +40V，输出+12V的

正压buck-boost需要4个开关，TPS63061就是这样做的，不用专用IC不可能搭得出来。

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 20:19:01

gzhuli 发表于 2012-8-8 20:15
正压buck-boost需要4个开关，TPS63061就是这样做的，不用专用IC不可能搭得出来。 ...

TPS63061内部确实有4个开关，不过特瑞士有款好象只有两个开关XC9301 XC9302

gzhuli · 发表于 2012-8-8 20:19:17

Mcu_2009 发表于 2012-8-8 20:11
这样做能不能提供峰值250mA左右的电流呢？

可以的，小意思了。

Crazy_Rain · 发表于 2012-8-8 20:20:00

gzhuli 发表于 2012-8-8 20:15
正压buck-boost需要4个开关，TPS63061就是这样做的，不用专用IC不可能搭得出来。 ...

呵呵，让你失望了，我用UC3843设计的，用了两个MOSFET

其实我想说，动动脑筋，用34063外加一个MOSFET也是可以搞出来的：）

skynet · 发表于 2012-8-8 20:20:45

静脉识别,厉害厉害,走在前沿科技上了.去年11月的CPSE乡下人进城,看到过.貌似地球村里面只有日立的才有吧,国内有是有,买日立的模块.价格是天价啊.
那鸡歪模块,贵死了.难道楼主寨出来了?
单片机是430吧,貌似只有这厮能胜任4个电池1年了

gzhuli · 发表于 2012-8-8 20:22:13

Mcu_2009 发表于 2012-8-8 20:19
TPS63061内部确实有4个开关，不过特瑞士有款好象只有两个开关XC9301 XC9302

那是用两个二极管代替MOSFET开关，看那个效率低的，还不如做SEPIC算了……

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 20:22:45

gzhuli 发表于 2012-8-8 20:19
可以的，小意思了。

那我明天搭个电路试试，看效率怎么样

whyjld · 发表于 2012-8-8 20:23:01

学习，感谢楼上各位

spark51 · 发表于 2012-8-8 20:24:09

skynet 发表于 2012-8-8 20:20
静脉识别,厉害厉害,走在前沿科技上了.去年11月的CPSE乡下人进城,看到过.貌似地球村里面只有日立的才有吧,国 ...

此言差矣，世上还有一个叫EFM32的货呢

gzhuli · 发表于 2012-8-8 20:24:52

Crazy_Rain 发表于 2012-8-8 20:20
呵呵，让你失望了，我用UC3843设计的，用了两个MOSFET

其实我想说，动动脑筋，用34063外加一个MOSFET也 ...

那种拓扑在这么小功率下效率不可能超得过SEPIC的，毕竟两个二极管的压降在那。只有4个MOSFET开关效率才能上去，相当于同步整流的原理。

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 20:29:54

gzhuli 发表于 2012-8-8 20:24
那种拓扑在这么小功率下效率不可能超得过SEPIC的，毕竟两个二极管的压降在那。只有4个MOSFET开关效率才能 ...

SEPIC方试对那个隔直电容有没什么要求，胆电容行吗？

skynet · 发表于 2012-8-8 20:30:48

EFM32
败毒1下,好像有点意思啊.后起之秀啊

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-8 20:33:08

skynet 发表于 2012-8-8 20:30
EFM32
败毒1下,好像有点意思啊.后起之秀啊

EFM32是什么没听过？

Crazy_Rain · 发表于 2012-8-8 20:37:11

gzhuli 发表于 2012-8-8 20:24
那种拓扑在这么小功率下效率不可能超得过SEPIC的，毕竟两个二极管的压降在那。只有4个MOSFET开关效率才能 ...

哎。。算了，纠结效率的问题没什么意思，这种问题见仁见智，并不需要把SEPIC和buck-boost对立起来，因为在实际应用的时候，效率其实是由设计人员的功力决定的，并不是说用哪个方案的效率就一定更高

其实对楼主来说，简单，实用，才是最重要的

vjcmain · 发表于 2012-8-8 20:53:02

gzhuli 哥果断是大湿！！！

gzhuli · 发表于 2012-8-8 20:53:09

本帖最后由 gzhuli 于 2012-8-8 23:58 编辑

Mcu_2009 发表于 2012-8-8 20:29
SEPIC方试对那个隔直电容有没什么要求，胆电容行吗？

钽电容不适合走大纹波电流，用陶瓷电容就行了。

gzhuli · 发表于 2012-8-8 20:59:17

Crazy_Rain 发表于 2012-8-8 20:37
哎。。算了，纠结效率的问题没什么意思，这种问题见仁见智，并不需要把SEPIC和buck-boost对立起来，因为 ...

没有对立呀，允许反压的场合绝对是首选buck-boost，简单又高效。

rube · 发表于 2012-8-8 21:35:06

看看。。。。。

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-9 09:50:59

本帖最后由 Mcu_2009 于 2012-8-9 19:29 编辑

gzhuli 发表于 2012-8-8 18:14
可升可降的SEPIC拓扑，两个电感可以绕成1:1耦合电感，也可以分开（效率稍低）：
...

大湿我一上班就按你的拓扑方式搭了个电路测试，C1电容我用了两个474瓷片电容，效果非常好。非常感谢！
整机电流和用LDO基本一样，所以去掉了LDO，修改后比我一楼的方法好多了。开始还但心启动速度会有点慢，因为模块要求在5mS内完成上电，
电压必须达到5V，用示波器测了下，上升速度基本1-2mS秒完成,所以多虑了，而且还可以省掉前面的场管开关，电源直接进MP1541，
有了隔直电容只要失能MP1541后面就断开了，而MP1541的静态工耗只有1uA,基本可以不计。输入电压从1.8V----12V都可以。但测试时发现电压低于
3.6V时就有点吃力，一带200mA的负载电压就拉下来了，其实我只要4V能工作就行，低于4V就该换电池了，今天再测测。。。。。

花椒大料 · 发表于 2012-8-9 09:58:37

记得adi有个专门这样的芯片，记不得型号了

irobot07 · 发表于 2012-8-9 10:21:11

mark！

jackiezeng · 发表于 2012-8-9 10:28:40

其实你可以只升压，不降压，，，你的模块6V能工作吗？可以的话就只升压，如果你输入都超过了你的升压5V ，那模块几乎不工作，输入多少输出就多少，当电池电压低于5V ，模块就会稳定的输出5V

linghu2 · 发表于 2012-8-9 10:33:31

skynet 发表于 2012-8-8 20:30
EFM32
败毒1下,好像有点意思啊.后起之秀啊

STM32L,STM8L,功耗都很低哦

Crazy_Rain · 发表于 2012-8-9 10:49:05

gzhuli 发表于 2012-8-8 20:59
没有对立呀，允许反压的场合绝对是首选buck-boost，简单又高效。

亲，buck-boost只有正压的

你说的那个反压的叫做“polarity inverting boost”

gzhuli · 发表于 2012-8-9 11:01:46

Crazy_Rain 发表于 2012-8-9 10:49
亲，buck-boost只有正压的

你说的那个反压的叫做“polarity inverting boost”

亲，几乎所有的buck-boost原理分析，都是基于最基本的反压拓扑的：

Crazy_Rain · 发表于 2012-8-9 11:32:45

gzhuli 发表于 2012-8-9 11:01
亲，几乎所有的buck-boost原理分析，都是基于最基本的反压拓扑的：

搜了一下，确实是这样，我也挺奇怪，不能确定谁是对的

以下是我看的《Switching Power Supply Design 3rd Edition》截图

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-9 11:44:58

楼上两位都是高手，我也补充了下开关电源的知识，网上对buck-boost原理分析，确是都是基于反压拓扑的：

Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。

图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。

Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。

开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。电感Lf在输入侧，称为升压电感。Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式

Buck/Boost变换器：也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。

Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也为PWM控制方式。

Mcu_2009 · 发表于 2012-8-9 11:48:43

jackiezeng 发表于 2012-8-9 10:28
其实你可以只升压，不降压，，，你的模块6V能工作吗？可以的话就只升压，如果你输入都超过了你的升压5V ， ...

模块的手册上面写着5V+-5%，所以不敢给太高的电压.

pll19840511 · 发表于 2012-8-9 11:55:31

LM5118,BUCK-BOOST

bbsview · 发表于 2012-8-9 12:45:26

学习一下

xy-mcu · 发表于 2012-8-9 14:12:15

学习了。从来没有认真分析过这些。

ledatou · 发表于 2012-8-10 13:26:36

哎呦~学习了！！！

zlqzxl126 · 发表于 2012-8-13 21:48:46

学习了，各位都是牛人啊。

xukai871105 · 发表于 2012-8-13 22:35:52

这段时间也有电池供电的问题困扰我，先看看各位大神提供的线索，自己好好研究一下！

hhuc_dashu · 发表于 2014-1-14 14:52:16

先留个脚印，有时间看下！

xinjihua · 发表于 2014-1-14 16:08:45

有时间看下！

Let · 发表于 2014-1-14 16:54:04

分析得不错

tayuaninc · 发表于 2014-1-17 12:08:14

留个记号

moouse · 发表于 2014-1-17 14:41:39

MARK 学习了。。。

dzrs0620 · 发表于 2014-1-17 15:01:11

kevinstar888 发表于 2012-8-8 17:59
干电池不是1.5V一节吗，你4节并联，然后DC/DC到5V不就可以了，还比你原来的容量大很多呢 ...

+1

cc224 · 发表于 2014-1-17 15:29:20

kevinstar888 发表于 2012-8-8 17:59
干电池不是1.5V一节吗，你4节并联，然后DC/DC到5V不就可以了，还比你原来的容量大很多呢 ...

容量大很多这话说的有点过了吧，你的dc/dc难道能量转换效率大于100%?
这种方案dc/dc一直在工作，lz的要工作一年，静态功率应该很低很低的，dc/dc在这么小功率下估计效率很低吧

spacefram · 发表于 2014-1-17 15:37:20

成本可以的话用凌特的可升可降DC DC，效率高，静态电流小。

esdart · 发表于 2014-1-17 16:30:01

学习了，电池供电

zxc2769 · 发表于 2014-4-5 22:25:55

Mcu_2009 发表于 2012-8-9 09:50
大湿我一上班就按你的拓扑方式搭了个电路测试，C1电容我用了两个474瓷片电容，效果非常好。非常感谢！
整 ...

可以把这个电路共享一下吗？很想能够借鉴一下！

andmain999 · 发表于 2014-5-31 14:34:29

学习下。。

qiuyangf2013 · 发表于 2017-5-13 18:33:46

我现在正在做手持无线设备学习下楼主的电池电路

zhenhuajiang · 发表于 2018-4-2 11:05:39

mark ！！！

Himi · 发表于 2018-4-2 11:19:23

mark!!!!!!!!!!!!!!!!

ziziy · 发表于 2018-4-2 16:54:36

以上多谢各位精彩的讨论，sepic与buck-boost应用

闪耀的空白 · 发表于 2018-4-2 20:22:01

果然不一样，学习了

终于解决了干电池供电问题了

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阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

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