Navrhl jsem desku s ESP8266 a eInk displejem pro zobrazení aktuálního počasí a krátkodobé předpovědi.
Využil jsem eInk displej, který vyniká svou nulovou spotřebou v čase spánku. Samotné ESP8266 odebírá pár desítek uA (50uA). Celé zařízení je tedy velmi úsporné a vhodné na bateriové napájení.
Ale jak vyřešit napájení?
Použít lineární stabilizátor s vlastní spotřebou třeba i 1 mA? Kompenzovat to vyšší kapacitou baterií?
Ne a Ne!
Navrhl jsem miniaturní desku se snižujícím měničem (step down) – celý měnič má vlastní spotřebu pouhých 22 uA.
Odkaz na výše zmíněnou meteostanici je zde .
Pokud naopak hledáte zvyšující měnič, mrkněte na tuto desku s MCP1640.
Základem měniče je čip TPS62200 v dobře pájitelném pouzdře SOT23. Dle katalogového listu dosahuje čip účinnosti až 95 %, vstupní napětí může být od 2.5 do 6V. Výstupní napětí je nastavováno rezistory.
Maximální výstupní proud může být až „300 mA“.
Použitý čip má vlastní spotřebu mezi 15 (typical) až 30 (maximum) uA. V mém případě je spotřeba vlastního čipu pouhých 22 uA.
Plošný spoj má stejnou výšku, jako je výška AA držáku baterie, proto nikde nepřekaží.
Na plošném spoji jsou všechny důležité komponenty – vstupní i výstupní kondenzátor, indukčnost i rezistory pro nastavení zpětné vazby – výstupního napětí.
Desku jsem osadil třemi typy indukčností a provedl měření účinnosti.
Nejlépe se osvědčila 10uH pro saturační proud 1.65A – MATSUTA TL SMT54 10uH.
S toutu cívkou byla deska schopna dodat proud až 400 mA s účinností vyšší než 90 %.
Viz obrázek níže.
Schéma:
Pro výpočet výstupního napětí je použit vzorec
Vout = 0.5 * (1 + R1/R2), kde součet R1+R2 musí být menší než 1M
Vstupní kondenzátor C1 – 4u7
Výstupní kondenzátor C2 – 22uF
Indukčnost L1 – 10uH/1.65A
R1 – 510K
R2 – 91K
C3 – 33pF
C4 – 100pF
Výpočet R1, R2, C3 a C4 je dle datasheetu pro výstupní napětí 3.3 V
Na pozici kondenzátoru C1 i C2 je možné zapájet dvě velikosti kondenzátorů – 0805 a 1210.
Podobně tomu je i s indukčnosti, kde jsou dva footprinty.
Výsledek měření této konfigurace je níže.
Strana TOP:
Strana BOTTOM:
Na desce jsem také provedl měření. Cílové výstupní napětí: 3.3V.
Žlutá – vstupní napětí
Modrá – Výstupní napětí
Vstupní napětí 4.2V
Výstupní napětí 3.35V
Výstupní proud 0.05mA
Vstupní napětí 4.2V
Výstupní napětí 3.32V
Výstupní proud 20mA
Vstupní napětí 4.2V
Výstupní napětí 3.26V
Výstupní proud 100mA
Vstupní napětí 4.2V
Výstupní napětí 3.18V
Výstupní proud 150mA
Vstupní napětí 4.2V
Výstupní napětí 3.19V
Výstupní proud 200mA
Vstupní napětí 4.2V
Výstupní napětí 3.17V
Výstupní proud 250mA
Vstupní napětí 4.2V
Výstupní napětí 3.17V
Výstupní proud 300mA
Vstupní napětí 4.2V
Výstupní napětí 3.16V
Výstupní proud 350mA
Vstupní napětí 4.2V
Výstupní napětí 3.11V
Výstupní proud 400mA
Reálné použití:
Jak jsem už zmínil, tento step down měnič používám už několik týdnů s mou meteostanicí a eInk displejem.
Měnič je napájen ze 4 AA baterií a výstupní napětí je 3.1V což je dostatečné napětí jak pro ESP8266, tak i eInk.
Jak můžete vidět, špičkový proud je až 500mA a měnič si s nimi, s pomocí kondenzátorů, hravě poradí.
Pokud máte nějaký dotaz, napište mi na chiptron(zavinac)chipned.cz.
