Консультации общего характера по МК, обвязке и алгоритмах

[ARV]

В этой теме я рискну испросить альтернативных моим собственным решений некоторых достаточно простых вопросов, в плане консультаций. Потому как когда не с кем обсудить варианты, частенько приходится изобретать велосипед или топадать в тупик.

Первый вопрос.

Есть микроконтроллер, работающий от 3 до 5 вольт по даташиту, но при 3 вольтах максимум 8 МГц тактовая, при 5В - 16 МГц. Конечно, хотелолсь бы раскрутить его на максимум... но и 8 МГц хватает для задумок.
Есть GSM-модуль SIM800L, работающий при напряжении от 3,3 до 4,1 вольт (не более!).
Есть SD-карта, требующая питания в пределах 2,7 - 3,6В.
Есть литиевый аккумулятор, который "резервно" питает все устройство.
В "нерезервном" режиме все питается от отдельного AC-DC пребразователя 5В от сети.

Задача - минимально напряжно совместить по питанию весь этот колхоз.

Изначально задумка была такова: берем литиевый аккумулятор и запитываем от него все-все-все. То есть аккумулятор подключается к зарядному устройству типа вот такого

и питание схемы идет уже в "буферном" режиме. Пропало зарядное напряжение (сетевое) - автоматически запиталось от аккума все. Зарядное устройство обещает выдать ток до 1А, т.е. с лихвой перекрывает все потребности по питанию и схемы, и заряд аккума.

Кроме SD-карты все совмещается. Вопрос: что делать с картой? Ведь при зарядке аккумулятора напряжение на нем доходит до 4,1 вольта...

[serg_svd]

Я ставил по питанию LDO стабилизатор на 3,3 В и питал от него все потребители, включая микроконтроллер. Обычно я не разгоняю контроллер по-максимуму. В тех поделках, что себе делал, хватало частоты 1 или 4 МГц, реже 8. Поэтому с работой МК на высоких частотах при низком питающем напряжении проблем не было.

[ARV]

тут пришла в голову мысль запитать карту через обычный диод - на нем упадт 0,6 вольт и питание карты придет в соответствие с нормой, а разница по входам будет незаметна. в крайнем случае можно Ом по 10 последовательно с линиями CLK и DI включить...

что скажете по этому поводу?

[Ivanoff-iv]

это конкретная карта такая (до 3,6в) или все? а то у меня в wav звонке микро-сд карта от 3х пальчиковых батареек (4,5в) напрямую работает... уже года 4...

[serg_svd]

[uquote="ARV",url="/forum/viewtopic.php?p=3588017#p3588017"]тут пришла в голову мысль запитать карту через обычный диод[/uquote]
Я бы не стал так делать. Для единичной конструкции экономия копеечная, а вот параметры контроллера или подключаемой периферии могут поплыть. К примеру, для МК поплывет частота ватчдога и встроенного ИОН. Возможно еще что-то, я просто быстро заглянул в даташит на ATmega8A.
Во всяком случае в нормальных заводских устройствах после аккумулятора стоят понижающие/повышающие стабилизаторы.
А решение с диодом, на мой взгляд, очень плохое. Как поведет себя тот же GSM-модуль SIM800L, если напряжение на аккумляторе снизится до 3,3 В, да еще и 0,6 В упадет на диоде?

[ARV]

это конкретная карта такая (до 3,6в) или все?

вся информация, которая попадала мне в руки (из гугла), утверждает, что все карты питаются от 1,8 до 3,6 вольт - это граничные пределы их питания. у меня есть сомнения: неужели в мобильниках стоит куча преобразователей питания и уровней, чтобы зпитывать не от аккумулятора, а отдельно все составняе части?! но инфа-то никуда не девается...

Я бы не стал так делать.

вы совершенно невнимательно прочли то, что я написал: МК и все прочее по питанию совместимо, а вот у SD-карты свои нюансы, и именно (и только) карту я планировал питать заниженным относительно остальной схемы напряжением через диод, ибо только ей 4,1В - много.

[Ivanoff-iv]

в сд картах, похоже, есть встроенные конденсаторы (при втыкании карты в звонок МК даже перезагружается по питанию), как будут они разряжаться в случае резкого снятия напряжения (или кз в питании)? не попалят ли сигнальные выводы?

Добавлено after 2 minutes 29 seconds:
Re: Консультации общего характера по МК, обвязке и алгоритмах
тогда хоть 2 встречно параллельных диода...

[VladislavS]

Возьми процессор, который от 3,3 В нормально работает, и не мучай опу. И да, напряжение питания стабилизировать.

[ARV]

Возьми процессор, который от 3,3 В нормально работает

вы тоже невнимательно читаете вопрос. еще раз: и МК и дополнительные устройства питаются от аккумулятора, который в самом свежезаряженном виде имеет напряжение выше, чем допустимо для SD-карты. что тут не понятно? проблема не в питании МК!

стабилизировать питание от аккумулятора?! потерять часть его емкости просто на КПД стабилизатора?! по-моему, так никто не делает... или делает? все-таки речь не об аккумуляторе 55 Ач, а о небольшом литии примерно 2,4 Ач...

Добавлено after 1 minute 49 seconds:
Re: Консультации общего характера по МК, обвязке и алгоритмах

тогда хоть 2 встречно параллельных диода

разумно... но в целом идея нормальная, по-вашему?

[serg_svd]

вы совершенно невнимательно прочли то, что я написал

Да как раз внимательно и читал. И прикинул допустимые границы питания схемы по указанным устройствам (3,3-3,6 В). Считаю напрямую питать от аккумулятора столь разношерстную компанию очень плохое решение.

неужели в мобильниках стоит куча преобразователей питания и уровней

Я не очень много плат от телефонов ковырял, но там те, что попадались из кнопочных вариантов, содержали в себе минимум 3 LDO стабилизатора с разным уровнем выходного напряжения.

в сд картах, похоже, есть встроенные конденсаторы

Вряд ли. Скорее по питанию что-то коротит.

потерять часть его емкости просто на КПД стабилизатора

Ну и что? По-моему стабильная работа гораздо важнее.
И опять же, меньше чем 3,3 В разрядить аккумулятор может не дать встроенная защита либо в аккумуляторе, либо на указанной китайской плате зарядке. Это тоже потеря ёмкости? Ведь литий вроде как до 3 В на банку можно разряжать, если я не путаю.

[VladislavS]

[uquote="ARV",url="/forum/viewtopic.php?p=3588171#p3588171"]стабилизировать питание от аккумулятора?! потерять часть его емкости просто на КПД стабилизатора?![/uquote]Интересно, как отсутствие стабилизатора повышает КПД при питании микроконтроллера от тех же 4-4.2 В ?

[ARV]

допустимые границы питания схемы по указанным устройствам (3,3-3,6 В). Считаю напрямую питать от аккумулятора столь разношерстную компанию очень плохое решение

почему?
микроконтроллер - 3,3 - 4,1 норма
SIM800L - 3,3 - 4,1 норма
всякое другое - норма
SD-карта - увы, 4,1 - много (много ли на самом деле?!)

только карта выбивается из "шерсти". в принципе, можно и её запитать от стабилизатора, только чем хуже просто через диод или два?

По-моему стабильная работа гораздо важнее

вроде как все условия стабильной работы будут соблюдены... или я что-то упускаю из виду?

Это тоже потеря ёмкости? Ведь литий вроде как до 3 В на банку можно разряжать

может и потеря. но тут вопрос я ставлю иначе: то, что выше 3 вольт будет потрачено только на полезную работу или еще на не являющийся необходимым стабилизатор? и мне кажется, эффективнее от стабилизатора отказаться... а там уж сколько сможет выдержать схема до полной неработоспосбности от разряда аккума, столько и выдержит.

как отсутствие стабилизатора повышает КПД при питании микроконтроллера от тех же 4-4.2 В

кто-то из нас не понимает другого я понимаю ситуацию так:
мы ставим LDO стабилизатор, чтобы из диапазона 3,3 - 4,2 вольта получить стабильно 3,3 (в идеале). иначе говоря, все напряжение, что сверх 3,3В, мы будем гнать в тепло (или тратить на КПД стабилизатора). если отказаться от стабилизатора, то, благодаря тому, что почти все компоненты работают именно в этом диапазоне, ни один микроамперчас не будет потрачен на "лишнее" тепло, только с пользой
я не прав?

[Ivanoff-iv]

у меня напрямую... хотя ИМХО работать будет, тогда резисторы тоже нужны (рассчитать их по разнице напряжений/допустимый ток защитных диодов карты... кстати есть они там?)
если делать общюю шину 3,3в со стабилизатором, то как питать передатчик? он до 2А может кушать в импульсе... у меня сопротивления юсб кабеля (через программатор) хватает, чтобы прибор ушел в циклическую перезагрузку... (даже 2000мкФ конденсатор не спасает) (у меня не 800, а попроще 530...вроде (который без аудиотракта), завтра только гляну).

[VladislavS]

А теперь представь себе, что при напряжении питания 3,3 В микроконтроллер потребляет условно 1 мА. При питании 4 В он тот же 1 мА будет потреблять. Какая разница, где "лишнее" тепло выделится, на стабилизаторе или на микроконтроллере?
Да, стабилизатор тоже что-то потребляет, но это децл.

[Ivanoff-iv]

на самом деле - не прав, в тепло уйдет столькоже (если не больше) только в самих приборах (для примера можно глянуть зависимость потребления авр микроконтроллера от напряжения: больше напряжение-больше ток.)

[ARV]

у меня напрямую...

я как-тов душе тоже надеюсь, что "ничего ей не будет", но червячок сомнения гложет... ведь в докух написано ж...

у меня сопротивления юсб кабеля (через программатор) хватает, чтобы прибор ушел в циклическую перезагрузку... (даже 2000мкФ конденсатор не спасает)

вот именно, пока я пробовал экспериментировать с питанием SIM800L от лабораторного источника, модуль к сети отказывался подключаться. а как только подключил к аккумулятору - все проблемы исчезли, хотя проводки аккума хлипкие, зато короткие.

[VladislavS]

[uquote="Ivanoff-iv",url="/forum/viewtopic.php?p=3588202#p3588202"](для примера можно глянуть зависимость потребления авр микроконтроллера от напряжения: больше напряжение-больше ток.)[/uquote]Кстати да! Нехилая такая разница у AVR-ок.

[serg_svd]

ОК, я не учел прожорливость GSM модуля. Просто не имел с ним дел.
Но тогда я тем более голосую ЗА наличие стабилизатора. Причем двух! Один (к примеру MCP1702-3.3) питает контроллер и карту, и второй, импульсный понижающий DC/DC, способный дать требуемый ток GSM модулю. Так решаем три задачи.
1) даём нормальный уровень напряжения для каждого устройства;
2) защищаем по питанию карту и контроллер от просадки напряжения при работе GSM модуля
3) и даём нормально жить GSM модулю, раз у него питание максимум до 4,1 В, а напряжение при заряде LiIOn аккумулятора на его клеммах может быть немного выше 4,2 В. Опять же зависит от схемы защиты аккумулятора.

[ARV]

на самом деле - не прав, в тепло уйдет столькоже (если не больше) только в самих приборах

гм... логично.

но это на самом деле так? я вот смотрю в даташит на LM1117-3.3 и не пойму... Quiescent Current - это её собственный потребляемый ток? что за покой такой? так вот, этот "ток покоя" у нее 10 мА, в то время как у моего микроконтроллера при 3,3 вольт питания ток 10 мА, а при 4 вольтах 12 мА.

получается, без LDO-стабилизатора я потеряю 2 мА, а с ним - 10 мА... или я опять не прав?

[serg_svd]

1117 тут лучше не применять. Посмотрите MCP1702-3.3. Или, если ток потребления МК и карты до 200 мА, то можно и китайский XC6206P332. Последний стоит практически на всех модулях для ардуины, где требуется пиатние 3,3 В. Можно сдуть с ненужного модуля