Свежие обсуждения
Источники питания

Чем питать "сонный" МК ?

1 4 8

DWD: Что, сильно ошибся?.
Да!
На 100% потреления спящего МК.

 

Окончательный вариант микромощного стабилизатора (в аттаче).

Собственно, всё то же самое, только добавлена периферия.

Так как напряжение смещение на затвор регулирующего транзистора VT1 подаётся через резистор R1 прямо со входа, то помехи и пульсации легко пролазят на выход стабилизатора. Блокировать их можно установкой конденсатора между затвором VT1 и корпусом или как на схеме (С1).
Вариант на схеме лучше - требуемая ёмкость может быть на порядок меньше, время выхода на режим меньше (~0,1с по сравнению с ~1c) и лучше реакция на изменение нагрузки.

Подавление помех порядка 60дБ - при периодической или однократной импульсной помехе амплитудой 10В, "сидящей" на питающем напряжении 14В, помеха на выходе стабилизатора 10мВ (без конденсатора С1 - почти 1В).

Выход нужно шунтировать конденсатором ёмкостью не менее 10мкФ.
При меньшей ёмкости (1мкФ) ухудшается реакция на резкое увеличение тока нагрузки (реакция на сброс нагрузки отличная даже вообще без конденсатора - благодаря С1).
С указанным на схеме конденсатором на 22мкФ и резким изменением нагрузки от холостого хода до 50мА перепад напряжения на выходе не превышает 0,15В длительностью ~0,6мс.
Правда перепад не апериодический а колебательный, но это не возбуд, так как схема устойчива вообще без конденсаторов. Сказывается простота коррекции на конденсаторе С1 - просто конденсатор, да ещё и без расчётов-подборов.

В общем - мне подходит...

Номиналы схемы можно варьировать в зависимости от задачи.
Например, при запитке МК с маломощной обвязкой, когда потребляемый ток не превышает несколько мА, можно на порядок увеличить сопротивления всех резисторов для уменьшения собственного потребления тока стабилизатором до 0,9мкА.
Если нагрузка более менее стабильна по времени и(или) не меняется резко, то можно на порядок уменьшить ёмкости выходных блокировочных конденсаторов.

При увеличении тока нагрузки сопротивление R1 придётся уменьшать, что вызовет увеличение потребляемого тока. Если ещё и нагрузка резко меняется, то нужно увеличивать ёмкости блокировочных конденсаторов на выходе.

Конденсаторы на входе - как обычно. При питании от сети - одно, при батарейном - другое, или вообще не ставить.

Стоимость стабилизатора посчитайте сами, в зависимости от местных цен, а то с этим кризисом уже не знаешь к чему привязываться...
По стоимости деталей у меня получается:
2N7002 - 2*0.32грн=0,64грн
Конденсатор 0805 X7R 100nF/50V - 0,12грн
Резисторы 0805 5% - 3*0,04грн=0,12грн
Итого: 0,64+0,12+0,12=0,88грн.

Меньше одного "рубля" местных денег...
Что в 8 раз дешевле приведенных ранее микромощных TPS715 и MCP1702 и сравнимо или в 2 раза дешевле чем обычные 78L05 в корпусах ТО-92 или SMD соответственно.

Ставить резисторы R2 и R3 с меньшим, чем 5% допуском вряд ли нужно, так как у полевиков разброс порогового напряжения может быть больше. Например, для двух полевиков, снятых с комповой материнки (стояли рядом) измеренные пороговые напряжения получились 1,6В и 1,7В - почти 6% разница.
Хотя, при предварительном измерении порогового напряжения (достаточно измерить только VT2), резисторы с допуском 1% позволят с первого раза "угадать" выходное напряжение.

Кстати, номиналы резисторов делителя R2, R3 вычисляем из соотношения:
Uн/Uпор=R2/R3+1, где
Uн - выходное напряжение,
Uпор - пороговое напряжение транзистора VT2.

178320.djvu

 

У Вас отчяпятка...
должно быть так:
Iвх = 9мкА+Iвых.

т.е. Этот стабилизатор можно исп. как питатель практически для любых МК,
если мощность выделяющаяся на рег. тр-ре не превышает его "пасспорта".
и не только в режиме lowPower \ sleep .

А вот бы сюда еще и комплиментарный RESET замутить...

И еще,
мин входное напряжение 8В. Многовато.
Учитывая, что из популярных
9В батареек\акк можно "высосать" и до 7Вольт.

 

Cheeeper: У Вас отчяпятка...
должно быть так:
Iвх = 9мкА+Iвых.

Точно! Очепятка... Жаль, что уже не исправить...

Cheeeper: ...стабилизатор можно исп. как питатель практически для любых МК...
и не только в режиме lowPower \ sleep .

Да. Минимальный ток нагрузки равен нулю.
Без нагрузки выходной ток соответствует току делителя R2, R3 - 1,7мкА, и может быть уменьшен на порядок, то есть - почти до тока утечки затвора (0,1мкА).

Максимальный ток нагрузки зависит от транзистора VT1 и резистора R1.
При указанных на схеме деталях (VT1=2N7002, R1=1МОм) ток ограничен уровнем 27мА мощностью транзистора и 50мА сопротивлением резистора.
Для резистора понятие "ограничен" означает, что выходное напряжение остаётся в пределах некоторого допуска. Чем больше R1, тем больше падает выходное напряжение под нагрузкой.

Cheeeper: А вот бы сюда еще и комплиментарный RESET замутить...

Попробуйте...

Cheeeper: ...мин входное напряжение 8В. Многовато.

Ну, я "сочинял" под свои потребности - питание от автомобильного аккумулятора.
Минимальное входное напряжение для регулирующего транзистора, работающего в режиме истокового повторителя, принципиально не может быть меньше суммы выходного и порогового напряжений, да ещё плюс падение на самом транзисторе, которое, "благодаря" подаче смещения прямо со стока (через R1), так же не может быть малым.
В моём экземпляре минимальное напряжение получилось 7В при пороговом 1,6В.

Уменьшить входное можно только изменением схемы - для регулирующего транзистора использовать режим "с общим истоком", взяв полевик с Р-каналом. Придётся переработать и остальное.
И вообще, наверно можно применять и биполярные транзисторы в микротоковом режиме...
Нужно будет попробовать промоделировать.

Кстати, в приведенной схеме пробовал тполевик VT2 заменять биполярным.
Работает, но хуже стабильность выходного напряжения - как при изменении входного, так и при изменении нагрузки. И очень уж сильная зависимость от температуры.

Кстати, в аттаче график зависимости выходного напряжения приведенного стабилизатора от напряжения питания и температуры. Это результаты моделирования.

Указаны крайние значения выходного напряжения для разных температур для значений входного напряжения 8В и 14В.
Видно, что изменение выходного напряжения от входного не превышает 0,02В.
Зависимость от температруры хуже, но не превышает 0,1В на каждые 40 градусов.
При уменьшении температуры выходное напряжение увеличивается.

178333.djvu

 

DWD: и MCP1702
Только у MCP1703 точность - 0.4 %, а в остальном... все хорошо.

 

Ещё немного о микромощном стабилизаторе на полевиках.

У версии с биполярными транзисторами стабильность напряжения явно хуже, хотя есть возможность уменьшить потребляемый ток из-за меньших утечек.
В смешанной версии, когда один из полевиков заменяется биполярным транзистором, так же существенно падает стабильность. Даже с транзисторами с большими коэффициентами усиления.

Различные ухищрения по улучшению не дают толковых результатов, а лишь усложняют схему.
Получается, что приведенный вариант оказался самым оптимальным по соотношению цена-качество-простота.

Единственное, что иногда стоит сделать, так это добавить термостабилизацию из двух деталей - диода 1N4148 и резистора на 10МОм.
Диод и резистор включены последовательно, и эта цепочка ставится параллельно резистору R3 (по ранее приведенной схеме). Диод, естественно, в обратной полярности (анодом к минусу).

Проверить в реале работу термостабилизаци не могу из-за отсутствия холодильника... Разве что прогревать феном.
В общем, проверялось только моделированием. Результат в аттаче.

На графике показана зависимость выходного напряжения стабилизатора от напряжения питания в диапазоне от 10В до 50В с шагом 5В, и от температуры в диапазоне от -50 до +100 градусов.
Зелёным - зависимость без коррекции, а красным - с коррекцией.

По графику видно, что коррекция начинает работать при температурах выше +20 градусов и не позволяет выходному напряжению опускаться ниже 5В.
Темпеартурная стабильность улучшается не на много, но и затраты копеечные как по стоимости деталей, так и монтажу.

Получить полную независимость выходного напряжения от температуры можно заменой диода на полевик (такой же, как и VT2), включив его двухполюсником с замыканием стока с затвором (исток соединяется с минусом, затвор и сток через резистор к затвору VT2). Последовательный резистор уменьшается до 1...10КОм.

В этом случае зависимость ровная как стол во всём диапазоне температур...
Но ниже плинтуса падает стабильность выходного напряжения при изменении входного...
Скажем, при входном 8В и выходном 5В, увеличение входного до 50В вызывает увеличение выходного на 1,5В!!! то есть, до 6,5В.

Такая компенсация подойдёт только при требовании относительной стабильности, когда запитываемое устройство свободно держит такие перепады, или при батарейном питании, когда входное напряжение принципиально не может сильно измениться, но очень высокие требования к температурной стабильности.

В общем, наверно, только для батарейного питания такая стабилизация и подойдёт. Да и то, в случае, когда необходимо получить нулевую зависимость выходного напряжения от температуры.

Зависимости для этого случая не привожу. Если кому станет интересно - нарисую...

178930.djvu

 

Мне этот стабилизатор на полевиках нравится всё больше и больше...

Немножко экспериментируем:
Схема та же, меняем только детали - на место VT1 вместо 2N7002 (60В, 0,18А) ставим IRLML2803 (30В, 1,2А). Выходное напряжение не изменилось вообще.

В результате увеличивается нагрузочная способность - запросто 230мА.
С одной стороны - закономерно, ведь полевик мощнее, но почему при этом стабильность улучшилась?
Если с транзистором 2N7002 выходное напряжение падало с 5,24В до 5,13В при подключении нагрузки 100Ом, то с IRLML2803 и той же нагрузкой напряжение падает до 5,23В.
То есть, с первым полевиком напряжение просаживалось на 5,24В-5,13В=0,11В, а со вторым - всего на 5,24В-5,23В=0,01В при токе 50мА.

Мало того, при нагрузке резистором 22Ом напряжение просело всего до 5,21В, а это ток 5,21В/22Ом=237мА. Правда, с прогревом напряжение уже падает и может отпаяться один из выводов. Думаю, радиатор, в виде печатной платы исправит ситуацию.
То есть, IRLML2803 при большем диапазоне токов (0-237мА) даёт меньшую просадку (5,24В-5,21В=0,03В) по сравнению с 2N7002 (0-50мА, просадка 0,11В).

Краш-тест IRLML2803:
Нагрузка 10Ом - выходное напряжение сначала 5,18В, затем в течение пары секунд уменьшается до 5.15В, ток - 5.15В/10Ом=0,515А. Транзистор начинает дымить и секунды через 3 срабатывает тепловая "защита" - отпаивается вывод стока (провод 0,3мм длиной 5см).
Посадка напряжения из-за перегрева полевика, так как на нём выделяется мощность (14В-5,15В)*0,515А=4,6Вт.
Кратковременно выдерживает ток до 1А с просадкой напряжения до 4,76В (нагрузка 5,1Ом).

При сбросе мощной нагрузки (ток выше 0,3А) выходное напряжение сначала подскакивает до 8-13В затем в течение нескольких секунд снижается до номинального. Следствия перегрева - полевик некоторое время почти не управляем.
Но это при полном сбросе нагрузки. Если же на выходе висит постоянная нагрузка в 50мА, то при сбросе мощной нагрузки напряжение не подскакивает выше 6В.
То есть, при больших мощностях нужен хороший теплоотвод, что, собственно, и так понятно...

Ещё нужна защита от перегрузок. Хотя бы в виде резистора.
Пока последовательно со стоком висел резистор на 5,1Ом полевик не боялся перегрузок и КЗ (при нагрузке 1Ом выходное напряжение падало до 2В, а это ток 2В/1Ом=2А).
Без резистора случайный коротыш вибил полевик - все переходы звонятся между собой с сопротивлениями 30-100Ом.
Жечь полевик я не собирался, просто навесной монтаж не способствует осторожности...

В общем, нужно искать более современные полевики, так как новая технология позволяет улучшить качественные показатели (нагрузочная способность и стабильность) такого простого стабилизатора. Правда, за счёт удорожания - IRLML2803, например, стоит в 3 раза дороже 2N7002.

Ну и на последок самое "вкусное"...
С полевиком IRLML2803 прекрасно работает резистор смещения на 10МОм вместо 1МОм (R1).
На выходном токе это, практически, не отражается ни как. Только выходное напряжение изменилось - вместо 5,24В стало 4,76В. Но это легко исправляется подбором номиналов резисторов R2, R3.
Может, получится поставить ещё большее сопротивление? Попробую на досуге...
Кстати, почти все вышеописанные эксперименты проводились уже с резистором R1 на 10МОм.

То есть, увеличив все резисторы на порядок (R1, R3 - 10МОм, R2 - 20МОм) потребляемый ток стабилизатора уже можно свести к 0,8мкА! При питании 14В.

Как там у Пушкина: "Ай да Пушкин, ай да сукин сын..."
Ай да стабилизатор...
Теперь им можно, наверно, питать любой "сонный" МК.

 

DWD: Теперь им можно, наверно, питать любой "сонный" МК.
Не , не уговорили !

Теперь, добейтесь повторяемости, вот тогда можно будет сказать:DWD: Ай да стабилизатор
А так, не хочется мне 1000 резисторов подбирать, лучше $ 500 заплатить за готовые LDO.
Тем более, подбирать придется мне, а платить директору.

 

Alexey: Не , не уговорили !

И не собирался...
Я, просто, рад, что неожиданно просто решил эту проблему для себя.
Вот и поделился радостью.
Теперь только удивляюсь, как раньше, чуть ли, не выпрашивал продавцов привезти что-то микротоковое, да подешевле.

Alexey: Теперь, добейтесь повторяемости...

Повторяемости чего?
Как уже говорилось, регулирующий полевик и резистор его смещения R1 - не критичны абсолютно.
Замена этого полевика на любой другой ни как не меняет выходное напряжение, влияет только на ток, а R1 заменяется на любой номинал, хоть на диод в обратном включении (правда при этом исключена работа на морозе).

Номиналы делителя R2, R3 так же нет необходимости подбирать. Даже допуск 5% позволяет с достаточной точностью выставить выходное напряжение, я уже молчу про 1%.
Пару кликов на бухгалтерском калькуляторе и номиналы делителя готовы. А так как для него важны не абсолютные значения, а относительные, то можно привязаться к номиналам исходя из складских запасов и желаемого потребляемого тока.

Так что не понятно, что Вы имели в виду, говоря, что: "...не хочется мне 1000 резисторов подбирать, лучше $ 500 заплатить за готовые LDO."

А если: "...подбирать придется мне, а платить директору.", то подойдите к нему с предложением сократить расходы до $250, взяв на себя обязанность "подбора резисторов", но с условием, что $125 будут Ваши. То, что это слишком дорого за "подбор", ему, разумеется, знать не обязательно...
Все будут только довольны - шеф, что заплатит в 2 раза меньше, а Вы - что за копеечную работу получите приличную сумму...

Единственное, что действительно придётся подбирать, так это пороговое напряжение транзистора VT2. Но делается это за пару минут и без необходимости предварительного определения порогового напряжения - в готовый макет ставите номиналы, какие есть, получив на выходе какое-то напряжение, вычисляете значение порогового напряжения, затем вычисляете значение одного резистора для получения требуемого напряжения.
Всё...

Если это большая партия, то полевики из одной ленты будут отличаться не сильно. В крайнем случае, для пущей уверенности, можно сделать случайную выборку транзисторов из ленты для оценки разброса порогового напряжения. Сразу станет ясно какой допуск потребуется для резисторов R2, R3 - 5% или 1%.

 

DWD не поверите , сижу листаю последний номер "Электрика" , и....
Статья "Экономичный стабилизатор напряжения" :
Параметры: выход - +5 В, ток покоя (собственное потребление) - не более 30 мкА,
выходной ток - от 1 мкА до 1 А...
Схема чуть более навороченная, но принцип тот же...
Я нисколько не сомневаюсь что Вы сами всё сделали, причём у Всех на глазах...
Говорят в истори такие случаи были... радио, телефон, и теперь стабилизатор