Regolabile da 9 V a 5 V o da 6 V a 5 V? Quale è più efficiente?

Ho una scelta di scegliere 1x batteria Duracell 9V o 4x batterie Duracell AA. Voglio regolare la tensione a 5 V con un 7805. Da quello che ho capito, i regolatori di tensione convertono semplicemente l'energia indesiderata in calore per raggiungere la tensione regolata.

La mia ipotesi migliore per l'efficienza è l'utilizzo delle quattro batterie AA, meno energia sprecata e mAh più elevati. Dovrei esaminare la tensione di caduta per queste diverse fonti di alimentazione?

La mia applicazione è quella di alimentare un MCU durante la registrazione dei dati senza dover cambiare spesso le batterie. Sarebbe meglio avere l'opzione mAh più alta, ma con una tensione mantenuta.

C'è un posto dove posso cercare per ottenere maggiori informazioni su questo? O potrei essere illuminato?

Né è una buona scelta.

Come dici tu, la batteria da 9 V sarà abbastanza inefficiente. Le batterie da 9 V sono piuttosto scarse in termini di densità di energia, quindi sprecherai il 44% di ciò che ottieni nel regolatore.

4 batterie AA produrranno al massimo circa 6 V, che è ben al di sotto di quanto richiesto da un regolatore 7805 come input per ottenere un'uscita affidabile a 5 V. Se segui questa strada, hai bisogno di un regolatore LDO (dropout basso). Ci sono molti disponibili che possono regolare 6 V fino a 5 V.

L'efficienza è abbastanza decente con le 4 batterie AA (83%), ma il problema è che non otterrai la piena durata da queste batterie. Anche un LDO ha bisogno di un po 'di margine per funzionare, cifra approssimativamente di 300 mV, anche se è necessario consultare i fogli dati per le cifre reali. Ciò significa che le tue 4 batterie devono fornire almeno 5,3 V, ovvero 1,33 V per cella. C'è ancora energia significativa rimasta in una normale cella AA a 1,33 V. L'energia che ottieni sarà utilizzata in modo abbastanza efficiente, ma lascerai molto nella batteria.

Quindi che si fa? Esistono diverse opzioni:

1. Non usare 5 V. Perché vuoi comunque 5 V? I moderni microcontrollori funzionano da 3,3 V, così come la maggior parte degli altri circuiti collegati ad esso. Anche questi tendono ad essere più efficienti in termini di calcoli / Joule, quindi vinci anche su quel conto. 4 AA in un LDO da 3,3 V sono meno efficienti nel produrre la tensione nominale finale, ma probabilmente avrai bisogno di meno corrente e sarai in grado di scaricare le batterie fino alla fine.

2. Usa un piccolo switcher. Esistono vari piccoli chip switcher destinati esattamente a questa applicazione. Microchip ne fa alcuni carini che ho usato alcune volte, ma non ricordo il numero di parte sulla parte superiore della mia testa. Controlla la loro guida di selezione. Con uno switcher, non è più necessario abbinare la tensione della batteria e la tensione del circuito. Ora puoi usare 2 AA, che contengono ancora più energia di una batteria da 9 V, puoi usare la loro energia in modo efficiente e puoi succhiarli completamente asciutti. Questo insieme a un circuito a 3,3 V sarebbe l'approccio migliore dal punto di vista della potenza. L'ho fatto da solo alcune volte.

Come hai affermato, il 7805, un regolatore lineare, trasforma una tensione più alta in una più bassa, con la differenza che viene dissipata come calore. Non è molto efficiente, specialmente con tensioni più elevate. Un regolatore di commutazione è molto più efficiente.

Per quanto riguarda l'utilizzo di 4 AA, supponendo celle alcaline da 1,5 V, e non NiCD / NiMH ricaricabile da 1,2 V, avresti 6 volt. 6 Volt non è sufficiente per il 7805. Un'opzione migliore sarebbe un LDO (Low Dropout Regulator) comparabile. Ne vorresti / ne avresti bisogno uno con un drop-out (differenza di tensione minima richiesta tra ingresso e uscita) inferiore a 1 volt, perché devi anche considerare che le batterie si scaricano a 5,6 v (0,1 v per batteria) o meno dopo un po 'di utilizzo.

Ma la domanda migliore è: hai bisogno di 5v? 4 batterie ricaricabili da 1,2 V forniscono 4,8 V, che rientra nella maggior parte del raggio d'azione di 5 V Ic. Oppure usa 3 batterie normali per 4.5 (o 2 per 3v) se il tuo IC / Microcontroller ha un intervallo di input più ampio. Potrebbe non essere nemmeno necessario un regolatore, a seconda della configurazione.

L'altra opzione sarebbe quella di alimentare il tuo microcontrollore 5v da 2 batterie (3v) utilizzando un regolatore step-up, molti dei quali hanno un'efficienza dal 75 al 90%.

Il 7805 necessita di un ingresso di circa 7 V per regolare correttamente, che non si otterrà da quattro celle AA. Un regolatore LDO sarebbe più sensato. Userei le celle AA piuttosto che una batteria da 9 V, dureranno molto più a lungo.

Molte MCU moderne non hanno bisogno di un regolatore (spreca energia) e possono funzionare da due celle AA.

Quando si scelgono le batterie, si dovrebbe cercare di avere una tensione di ingresso che, per tutta la durata della batteria, sarà sempre superiore o sempre inferiore alla tensione target. Se usi un buon chip alimentatore switching (e i componenti associati) otterrai un'efficienza notevolmente migliore rispetto a un 7805. Se hai bisogno di cinque volt, l'uso di una batteria da 9 volt con un commutatore decente ti permetterà di funzionare fino a quando il la batteria è praticamente scarica (0,9 volt per cella). Se stai pensando a un 7805 per motivi di semplicità, dovresti considerare invece di utilizzare un modulo di alimentazione a commutazione a tre pin progettato per cadere in luoghi che normalmente utilizzerebbero un 7805. Il 7805 è piuttosto obsoleto solo per su qualsiasi scopo; anche se vuoi qualcosa di semplice ed economico, l'uso di qualche altro regolatore lineare probabilmente raddoppierebbe la vita che si potrebbe ottenere da una batteria da 9 volt prima che un alimentatore +5 iniziasse ad abbassarsi; uno switcher potrebbe probabilmente estendere ulteriormente le cose.