Могу ли я уменьшить напряжение с 3,3 В до 1,8 В с помощью батареи 1,5 В?

28

Я взаимодействую с EEPROM, который работает через SPI при 1,8 В; К сожалению, у меня нет источника питания 1,8 В, и, поскольку это проект выходного дня, я хотел завершить его, не ходя в магазин.

Я попросил совета у опытного друга, и он предположил, что я могу положить 1,5В батарею АА в цепь, чтобы получить 1,8В.

Это звуковая конфигурация? Я новичок, но по внутренним ощущениям я чувствую, что что-то не так, особенно в отношении текущей интенсивности.

предложенный пример

Редактировать 1: Я знаю, что это плохая идея, но я спрашиваю здесь, чтобы узнать, почему . Я не мог найти подобный вопрос, поэтому я считаю, что было бы полезно иметь здесь в качестве напоминания о том, почему бы не преследовать плохие идеи, подобные этим. Я приму ответ с объяснением, почему бы не сделать это. Я знаю, что это должно быть сделано с помощью регулятора напряжения, я спрашиваю, возможно ли это без него, поэтому ответ может быть да / нет с объяснением. Мне также интересно читать о ком-либо, кто думает, что это возможно.

Редактировать 2: для тех, кто заинтересован в энергопотреблении, EEPROM - это Winbond W25Q64FW, и я буду использовать его через регулятор уровня TXB0108 (сторона B). Что касается записей, я никогда не пробовал эту схему (в частности, после ответов / комментариев, которые я получил), но, тем не менее, мне очень интересно читать, что возможно или нет.

gdm85
источник
11
Вы могли бы, но батарея может взорваться, если бы вы вводили в нее зарядный ток.
Том Карпентер
15
@Bimpelrekkie, если вы внимательно прочитаете, вы заметите, что я прошу подтвердить чью-то идею, о которой у меня есть опасения. Это даже не мое собственное решение ... Я спрашиваю здесь, если это решение является действительным, пожалуйста, давайте оставаться в теме.
gdm85
23
@Bimpelrekkie почему ты на него нападаешь? Он спросил опытного друга, он спрашивает здесь - это именно то, чему учатся другие, не придумывая собственных решений. Ведь это решение даже не его.
Джурис
15
@JamieHanrahan согласно описанию, он оказался более опытным и более опытным, чем OP. Поскольку предложенное решение показалось сомнительным, он переспросил здесь. ОП вел себя в точности так, как и нужно, я не думаю, что он заслужил этот брань за «не учиться у других» и придумывать «собственные решения», поскольку это противоположно тому, что делает ОП.
Джурис
7
Я предлагаю вознаграждение в размере 10 евро за первого человека, который может заставить щелочную батарею АА потребителя взорваться в течение месяца при загрузке, как описано вначале с предполагаемым статическим током потребления двух упомянутых микросхем.
KalleMP

Ответы:

49

TL; DR; Ваш друг говорит вам, как уничтожить батарею, возможно, с применением насилия. Вместо этого используйте правильную схему регулятора напряжения.


Аккумуляторы не предназначены для использования с регуляторами напряжения. Хотя это правда, что в идеальном мире ваша предложенная схема будет работать (в конце концов, идеальная батарея сбрасывает свое номинальное напряжение при любом токе), на практике все немного по-другому.

Весь ток, потребляемый от источника питания 1,8 В, должен течь из источника питания 3,3 В в клемму аккумулятора +, а затем через клемму аккумулятора. Это в действительности приводит зарядный ток в батарею. Аккумулятор действует как нагрузка.

Существует причина, по которой на батареях напечатано предупреждение «Не перезаряжать», зарядка их может привести к вентиляции, потенциально насильственным образом. Конечно, грязный.


Теперь вам будет интересно, но что, если бы я использовал аккумулятор. Первоначально, это, вероятно, будет работать нормально. Однако выходное напряжение будет падать по мере зарядки аккумулятора.

Напряжение на аккумуляторе будет увеличиваться до тех пор, пока на него не упадут полные 3,3 В, или батарея не будет повреждена из-за зарядки перенапряжением.

В любом случае это не даст стабильного выходного напряжения, так как напряжение элемента будет изменяться в зависимости от тока, потребляемого нагрузкой. Это действительно немного отличается от использования резистора в качестве регулятора, который не работает хорошо.


Правильным решением является использование цепи регулятора напряжения. Есть много дизайнов. Шунтирующие регуляторы с использованием стабилитронов, ИС линейных регуляторов (например, LM317), регуляторы напряжения серии транзисторов.

Том Карпентер
источник
1
Я должен записать в ЭСППЗУ несколько раз, поэтому общее время активности составит минуты, когда я закончу с этой схемой. Но, как бы то ни было, я понимаю, что ваше объяснение также применимо Я собираюсь выбрать этот ответ, если ничего лучшего не опубликовано. Спасибо за подробное объяснение.
gdm85
3
Многие виды перезаряжаемых аккумуляторов также будут сильно и беспорядочно выходить из строя при перезарядке.
Звол
4
@zwol Некоторые (NiMH) батареи могут заряжаться бесконечно (TM) при 1 / 10C или меньше (капельная зарядка).
JimmyB
3
Ячейка АА, скорее всего, будет работать в течение недели при управлении небольшим контуром в режиме прямого хода (см. Исправление в другом ответе), а щелочные батарейки для потребителей также можно заряжать «в определенных пределах», и в любом случае это будет не более чем периодический заряд. это будет держать батарею полностью заряженной, пока она больше не понадобится в этом проекте. Не оставляйте подключенный без присмотра, и все будет в порядке.
KalleMP
1
@Molot - или $ 0,02 - стоимость пары 1N4001 (при условии, что 2,1 В находится в диапазоне максимального напряжения для EEPROM).
Жюль
34

Позвольте мне показать вам, почему это плохая идея использовать батарею таким образом. Следующее моделирование показывает пример с нагрузкой 100 мА. Как вы можете видеть, это заставляет ток 100 мА течь и в батарее.

введите описание изображения здесь

Если вы используете щелочную батарею, это вызовет зарядку, которая может привести к нагреву батареи и может взорваться или, как минимум, разорвать уплотнение и протечь.

Если вы попробовали технологию перезаряжаемой батареи, например литиевого типа, она скоро станет перезаряженной, и она может даже загореться, если перезарядится слишком сильно.

Существует безопасный способ использования батареи для регулирования выходного напряжения в такой цепи. Если вы можете тщательно оценить требования к току нагрузки, то можете поместить балластный резистор на аккумулятор, как показано ниже. Вы должны рассчитать балластный резистор так, чтобы ток батареи всегда разряжал батарею, когда ток нагрузки падает от нуля до максимального тока, необходимого вашей нагрузке. Я показал значения, подходящие для нагрузок до 50 мА.

введите описание изображения здесь

Таким образом, аккумулятор работает как шунтирующий регулятор. Балластный резистор является бесполезным расходом энергии батареи, но он достигает цели ОП, заключающейся в том, чтобы получить 1,8 В для быстрого однократного применения.

Майкл Карас
источник
3
Использование перезаряжаемой батареи, а также включение некоторых последовательных диодов в шунтирующий путь, заставит шунт реагировать на состояние заряда батареи, избегая чрезмерной разрядки, позволяя заряжать ее при низком уровне заряда, и избегая перезарядки, когда шунтирует больше при заполнении. Напряжение все равно будет меняться несколько, но меньше.
Бен Фойгт
спасибо за подробный ответ и усилия, приложенные для визуализации. К сожалению, я могу выбрать только один ответ ... но я думаю, что он одинаково хорош и завершает тот, который я выбрал
gdm85
+1 за шунтирующий резистор, что делает его вполне пригодным для использования. Проблема по-прежнему сохраняется, когда питание 3V3 составляет 0 В, а шина становится отрицательной, если она не отключена от реального выключателя.
KalleMP
Если вы собираетесь добавить шунтирующий резистор, вы можете также перейти к следующему шагу и вынуть аккумулятор, чтобы оставить делитель напряжения ...
TripeHound
4
@TripeHound: батарея служит для стабилизации напряжения в делителе. Оно не будет совершенно постоянным, но будет гораздо более последовательным.
Бен Фойгт
4

На бумаге это выглядит так, как было бы, но ...

Выходное напряжение этого устройства может быть немного меньше, чем вы ожидаете. Батарея может выдавать 1,5 В при номинальной нагрузке, но для подачи тока обратно в нее может потребоваться небольшой дополнительный потенциал, который в вашей цепи может возникнуть за счет выходного напряжения.

Независимо от того, что делает эту плохую (потенциально опасную) идею, это то, что когда вы подаете зарядный ток в одноразовую батарею, вы заставляете протекать химические реакции внутри батареи, для которой она никогда не была предназначена. Вероятной реакцией будет образование тепла и взрывоопасных газов, от которых клетка не сможет избавиться. Это может привести к повышению давления до тех пор, пока ячейка не разорвется (не взорвется) с выделением потенциально вредных, едких и / или легковоспламеняющихся химических веществ.

Даже использование перезаряжаемой батареи таким способом является плохой идеей, потому что напряжение на ее клеммах будет меняться в зависимости от состояния ее заряда, давая вам не очень предсказуемое выходное напряжение, и опять же, вы рискуете перезарядить его с потенциалом подобного последствия; чрезмерная зарядка обычно вызывает (опять же) химические реакции, для которых батарея не была разработана. Аккумуляторы заряжаются только в цепи, разработанной для этой цели.

Энтони Х
источник
3

Вы уверены, что ваш друг не предлагал этого?

схематический

смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab

1,5 В щелочная батарея ближе к 1,65 при полной зарядке и не под высокой нагрузкой. И это может быть достаточно близко к 1,8 В, чтобы работать для ваших нужд. Обратитесь к спецификации. Или, если это несущественный хобби-проект, возможно, вы просто создадите его и посмотрите, работает ли он.

Или, возможно, предложение было:

схематический

смоделировать эту схему

Любой из этих подходов будет работать. В отличие от схемы, которую вы нарисовали, они не полагаются на то, что батарея заряжается «назад».

Фил Фрост
источник
Я абсолютный новичок в области электроники, поэтому я, вероятно, упускаю из виду, но ... Вы, кажется, говорите, что (при определенных обстоятельствах) батарея 1,5 В действительно 1,65 В, что достаточно близко к 1,8 В, чтобы наверное работает. Учитывая, что цель состоит в том, чтобы подать напряжение на 1,8 В, для чего предназначены 3,3 В секции ваших цепей? Почему бы просто не использовать батарею самостоятельно?
Дэвид Ричерби
@DavidRicherby Я предполагаю, что все, что связано с этой EEPROM, все, что было построено до сих пор, все еще нуждается в напряжении 3,3 В.
Фил Фрост,
Я сообщил о его рисунке 1: 1; но спасибо за эти схемы, я нахожу их интересными. EEPROM - это Winbond W25Q64FW на стороне переключения B TXB0108, так что да, действительно низкое энергопотребление.
gdm85
2

если это низкий ток, и у вашего 3v3 достаточно накопителя, просто используйте резистивный делитель - скажем, от 83r до + и от 100r до gnd. Центральная точка даст вам 1 на 8. Да, это понизится, поскольку Вы рисуете текущий и длительный срок, это противно. Но это будет работать для тех нескольких циклов, которые вам нужны. Значения reisitor можно масштабировать в соответствии с тем, что у вас есть.

скоро
источник
0

Как описано в других ответах, самое важное, что вы должны понимать, это то, что вы непреднамеренно заряжаете эту батарею. Предполагая, что батарея не предназначена для зарядки, при длительном использовании вы ожидаете появления пламени.

Вместо этого метода есть много методов, которые используют «Регуляторы напряжения». Взгляните на LM334 вместо этого. При правильном смещении резистора вы можете получить идеальный выход 1,8 В.

Помните, что EEPROM могут работать неправильно, если источник питания нестабилен. Вы можете думать о вещах из-за своей простой ошибки - не выбрать правильный источник питания.

deepIglicious
источник
0

Независимо от проблемы с аккумулятором:

Если у вас есть выбор кремниевых диодов и / или светодиодов, они могут быть использованы для достижения необходимого вам падения напряжения. Возможно, вы захотите, чтобы какой-то резистор, параллельный IC, передавал прямое напряжение диода в стабильный участок кривой.

Имейте в виду, что большинство микросхем абсолютно не могут работать с входными напряжениями, которые превышают их напряжение питания.

rackandboneman
источник
0

Если это проект хакерских выходных, я бы сказал, что ответом будет громкое ДА, ВЫ МОЖЕТЕ , пока вы не доберетесь до магазинов в понедельник.

Несмотря на то, что вы заряжаете аккумулятор одновременно, EEPROMS не потребляют такой большой ток, поэтому вы заряжаете аккумулятор при низком токе. Я сделал это сам, хотя не для EEPROMS. В противном случае у вас есть стабилитрон 1,5 В?

NB: Кроме того, обязательно отключите питание 3,3 В перед его отключением, в противном случае вы можете подавать -1,5 В на EEPROM :)

Обратный инженер
источник