Elek­tro­ni­ka za za­čet­ni­ke – Mini stikalni napajalnik

Kadar želimo baterijsko napajati neko prenosno napravo, se vedno pojavijo težave z izbiro primernega števila baterijskih členov, saj zelo težko dosežemo točno napetost, pri kateri bi želeli, da naše vezje deluje. Če vzamemo klasične baterije, lahko dosežemo napetost 3 V, 4,5 V in 6 V, nikakor pa standardnih 3,3 V in 5 V, ki se najpogosteje uporabljata z mikrokontrolerji. Poleg tega moramo računati tudi s tem, da bo napetost zaradi praznjenja baterije sčasoma vse nižja, zato nikakor ne moremo reči, da ima takšen vir stabilno napetost.

Pomislimo še na to, da je tudi morebitna referenčna napetost analogno-digitalnega pretvornika v mikrokontrolerju odvisna od napajalne napetosti in že lahko pridemo do zaključka, da ima takšen napajalni vir zelo ozko področje uporabe. Enaka dilema se nam pojavi tudi pri akumulatorskih baterijah, saj imajo posamezni členi nazivno napetost 1,2 V (NiCd in NiMH), 2 V (Pb) in 3,6 V (Li-Ion, Li-Po). To pomeni, da običajnih delovnih napetosti mikrokontrolerjev ne moremo doseči niti s primarnimi niti s sekundarnimi baterijami.

Če bi se morali na hitro odločiti, bi na »prvo žogo« izbrali linearni regulator in toliko baterijskih členov, da bi zadostovalo za stabilno izhodno napetost vse do njihove, recimo 70 % izpraznjenosti. Napetost na posameznem členu s porabo seveda pada in z občasnim merjenjem te napetosti lahko zelo natančno ocenimo, koliko energije še imamo na razpolago. Vendar je v takšni rešitvi precej grenkobe, če pomislimo, da z dragoceno energijo naše male baterije ves čas segrevamo napetostni regulator in je ta energija za vedno izgubljena.

Vzemimo na primer Ni-MH akumulatorske baterije. Če želimo našo prenosno napravico napajati z njimi in zagotavljati stabilno napajalno napetost 5 V, moramo vsaj 5 teh baterij povezati zaporedno, da dosežemo 6 V. Pri NiMH baterijah je spodnja meja napetosti ene celice 1,0 V, če pa jo izpraznemo pod 0,8 V, jo trajno poškodujemo in tega ne moremo več popraviti. S petimi celicami bi tako pri popolnoma izpraznjenih baterijah še vedno imeli na vhodu regulatorja napetost 5 V, vendar to ni dovolj! Na samem regulatorju namreč v vseh primerih ostane od 1,2 do 2,2 V padca napetosti (glej sliko 1!), odvisno od temperature regulatorja in toka, ki teče skozenj.

Če bi se odločili za linearni regulator, bi morali poiskati takšnega s čim manjšo razliko napetosti med vhodno in izhodno napetostjo (low drop out regulator – LDO). Na sliki 2 vidimo karakteristiko takšnega regulatorja in že pri 5,5 V vhodne napetosti lahko pričakujemo na njegovem izhodu stabilnih 5 V.

Celotni članek

Elek­tro­ni­ka za za­čet­ni­ke – Na­pa­ja­nje elek­tron­skih ve­zij IV. (20)

2011_SE186_44