notatnik konstruktora
Projektowanie
oszczędnych układów
elektronicznych (2)
Dobór z
ródeł zasilania dla
Dodatkowe materiały
na CD i FTP
urządzeń mobilnych
Wybór odpowiedniej wartości napięcia zasilającego i rodzaju baterii Zakres zmian napięcia może wynosić nawet
 30...+20%, czyli jest znacznie szerszy niż przy
ma zasadnicze znaczenie dla czasu pracy zasilanego niÄ… urzÄ…dzenia.
zasilaniu sieciowym. Oznacza to konieczność
Takie decyzje należy podjąć już na etapie formułowania założeń
stabilizacji napięcia zasilającego układ elektro-
projektowych, ponieważ od nich zależy dobór elementów i przyjętych
niczny. Najprostszym rozwiÄ…zaniem jest stabi-
rozwiązań układowych. Jednak po wykonaniu wstępnego projektu
lizacja obniżająca napięcie baterii. Szczegółowa
urządzenia można precyzyjniej oszacować jego potrzeby zasileniowe.
analiza parametrów ogniw i zależności ener-
W artykule zawarto wiele praktycznych porad ułatwiających
getycznych prowadzi do następujących wnio-
optymalne zaprojektowanie obwodu zasilania o dużej sprawności. sków praktycznych:
1. Przy tej samej procentowej sprawności
Wybór z
ródła i napięcia zasilania Jeżeli chcemy maksymalnie wykorzystać energetycznej stabilizatora liniowego,
Przez ostatnie kilkadziesiąt lat najczęściej pojemność baterii/akumulatorów, to przy pro- niższe napięcie powoduje zmniejszenie
stosowanym przez projektantów z
ródłem zasi- jektowaniu układu zasilającego należy brać pod bezwzględnej wartości strat mocy. Przykła-
lania była nieśmiertelna bateryjka 9 V. Obecnie uwagę nie tylko napięcie znamionowe, ale także dowo, dla obu stabilizatorów z rysunku 5
odchodzi ona do lamusa, i słusznie, bo bateria spadek napięcia podczas rozładowania baterii. sprawność wynosi h=55,6%. Dla Ubat=9 V
6F22 (lub jej alkaliczny odpowiednik 6LR61) Przykładowo, pakiet 4 paluszków alkalicznych i U =5 V straty mocy w stabilizatorze
wy
jest chyba najdroższym i najmniej efektywnym ma napięcie początkowe 6 V, a końcowe 3,6 V. wynoszą 200 mW, natomiast dla Ubat=6 V
z
ródłem zasilania urządzeń elektronicznych. W przypadku akumulatorów, zasilany układ i U =3,3 V straty mocy będą wynosić
wy
Podstawowe parametry najczęściej uży- musi tolerować także odpowiednio wyższe 135 mW (przy takim samym obciążeniu
wanych baterii i akumulatorów zestawiono napięcie, występujące podczas ładowania. 50 mA). W praktyce prąd obciążenia przy
w tabeli 3.
Tabela 3. Parametry baterii i akumulatorów
Pominięto w niej celowo zwykłe baterie
węglowo-cynkowe ze względu na niską jakość Napięcie Tolerowanie Tolerowa-
Napięcie roz- Rezystancja
nominalne niskiej nie dużych
*1) *3)
dostępnych na rynku produktów. Główną wadą
ładowania wewnętrzna
ogniwa temperatury obciążeń
tych baterii jest wylewanie się żrącej zawartości
Bateria alkaliczna 1,5 V 0,9...1 V Dobre 0,2 0,6 V Dobre
do wnętrza zasilanego urządzenia.
*4)
Bateria litowa LiMnO2 3 V 2,8...2,9 V Bardzo dobre 2 3 V SÅ‚abe
Trudno jest podać jednoznaczną wska-
Bateria litowa LiSOCl2 3,6 V 3,5...3,4 V Bardzo dobre 1 2 V SÅ‚abe *4)
zówkę, który rodzaj ogniwa jest najlepszy do
Bardzo
konkretnego zastosowania. Należy brać pod
Akumulator żelowy 2 V 1,7...1,8 V Dobre 0,015 V
dobre
uwagÄ™ nie tylko parametry techniczne, ale
Bardzo
*2)
Akumulator NiCd 1,2 V 1,1...1 V SÅ‚abe 0,15 V
także koszty, wymiary i masę ogniw. Decyzja
dobre
bateria czy akumulator też nie jest łatwa. Aku-
*2)
Akumulator NiMH 1,2 V 1,1...1 V SÅ‚abe 0,7 V Åšrednie
mulatory zapewniÄ… mniejszy koszt eksploatacji
*5)
Akumulator Li-Ion 3, V 2,9...3 V SÅ‚abe 0,3 V Dobre
urządzenia, lecz wymagają większej inwestycji
*1) Wartość uśredniona. Napięcie końcowe zależy od stosunku prądu rozładowania do pojemności
początkowej (zakup akumulatorów i ładowar-
ogniwa. Producenci zwykle podają pojemność i napięcie graniczne dla prądu 0,1 C.
ki). Jeżeli ładowanie ma się odbywać bez de-
*2) Co ok. 10 cykli ładowania zaleca się rozładowanie ogniwa do napięcia 1 V.
montażu akumulatorów, to trzeba rozbudować *3) Zależy od stanu naładowania i od temperatury. Ogniwa różnych producentów mogą mieć
odmienne parametry.
urządzenie o odpowiedni układ kontroli łado-
*4) Typowy prąd obciążenia <2 mA dla baterii pastylkowych. Produkowane są też baterie w wer-
wania. Przy bateriach jednorazowych uprasz-
sjach wysokoprądowych, przeznaczonych do aparatów fotograficznych (np.  Lithium Photo )
cza się układ zasilania, mają one większą po-
*5) Nowa generacja  akumulatory litowo-polimerowe majÄ… podobne parametry elektryczne, lecz
większą trwałość. Podawane przez niektórych producentów bardzo duże wartości pojemności
jemność przy tej samej masie i gabarytach oraz
akumulatorów Li-Po są raczej chwytem reklamowym, chociaż może być ona szybko osiągnięta
lepiej znoszÄ… pracÄ™ w szerokim zakresie tem-
w miarÄ™ rozwoju technologii.
peratury otoczenia.
88 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010
Dobór z
ródeł zasilania dla urządzeń mobilnych
bór baterii. Należy bowiem użyć czterech
ogniw alkalicznych lub NiMH  nie można
zastosować pojedynczych akumulatorów
Li-Ion ani baterii litowych. Przy baterii
o napięciu 6 V lub więcej, duża różnica
między Ubat i U powoduje spadek spraw-
wy
ności stabilizatora liniowego. Optymalnym
napięciem dla układów elektronicznych za-
silanych bateryjnie jest 2,7 lub 3,0 V. Umoż-
rysunek 5. straty mocy w stabilizatorze dla różnego napięcia we/wy liwia to zastosowanie prawie wszystkich
rodzajów ogniw wymienionych w tabeli 3:
3,3 V będzie mniejszy, czyli straty mocy być kondensatory niskoimpedancyjne (Low pojedynczych ogniw litowych LiSOCl2 lub
zmniejszą się jeszcze bardziej. ESR lub tantalowe). Zalecane jest dołącze- akumulatorów Li-Ion (3,6 V), trzech ogniw
2. Zależnie od rodzaju, ogniwa charaktery- nie równolegle kondensatora poliestrowego alkalicznych (4,5 V), trzech lub czterech
zują się określoną rezystancją wewnętrz- o pojemności 0,47...2,2 mF. ogniw akumulatorów NiCd, lub NiMH
ną z przedziału 0,015...3,0 V. Im więcej 3. Typowe dla starszych układów cyfrowych (odpowiednio: 3,6 V; 4,8 V), przy czym za-
ogniw jest połączonych szeregowo, tym napięcie zasilające 5 V jest kłopotliwe chowana jest wówczas wystarczająca dla
większa jest rezystancja wewnętrzna całe- w przypadku zasilania bateryjnego ze sta- stabilizatora różnica napięcia pomiędzy
go pakietu. Na rysunku 6 przedstawiono bilizatorem obniżającym. Uwzględniając Ubat i U . Napięcie zasilania niższe niż
wy
dla porównania charakterystyki rozła- końcowe napięcie rozładowania i spadek 2,7 V jest rzadziej stosowane ze względu na
dowania dwóch ogniw dla stosunkowo napięcia na stabilizatorze, do uzyskania 5 V mniejszą swobodę w doborze elementów
małego prądu ciągłego, na który nałożone należy zastosować minimum 6 ogniw alka- elektronicznych i rozwiązań układowych.
są krótkie impulsy prądowe o wartości licznych (9 V) lub 6 akumulatorów NiCd/ Na przykład popularne procesory z rdze-
0,5 A (podobny jest pobór prądu dla te- NiMH (7,2 V). Sprawność takiego zasilacza niem ARM mają rdzeń zasilany napięciem
lefonu komórkowego czy przetwornicy będzie mała ze względu na dużą różnicę Ubat 1,8 V, ale wymagają zewnętrznego zasilania
impulsowej). Pojedynczy akumulator Li- i U . Ewentualnie można użyć akumulato- 3,3 V. Wprawdzie oferta układów analogo-
wy
-Ion będzie pracował znacznie dłużej niż ra żelowego (6 V), jeżeli jego duże rozmiary wych i cyfrowych z napięciem zasilania
trzy połączone szeregowo akumulatory i ciężar nie są krytyczne, albo dwóch ogniw 2,7...5,5 V jest bogata, lecz tylko nieliczne
NiMH. Przy impulsowym poborze prądu litowych (bateria litowa  fotograficzna 6 V). pracują przy niższej wartości napięcia.
bardzo ważny jest dobór odpowiednich 4. Napięcie zasilania o wartościach 3,3 i 3,6 V 5. Zazwyczaj układy zasilane bateryjnie po-
kondensatorów blokujących. Powinny to także jest kłopotliwe ze względu na do- winny poprawnie pracować w szerokim
R E K L A M A
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010 89
notatnik konstruktora
rysunek 8. Przetwornica pojemnościowa
ze stabilizacją napięcia
rysunek 6. Zależność czasu pracy ogniw od rezystancji wewnętrznej przy impulsowym W przedstawionym przykładzie stabiliza-
rozładowaniu tor impulsowy jest gorszym wyborem niż sta-
bilizator liniowy. W zasilaczu impulsowym
przedziale temperatury. Niestety, jedynym Stabilizator obniżający napięcie  jest więcej elementów, co nie przekłada się na
akumulatorem, który może być ładowany liniowy czy impulsowy? jego lepsze parametry. Wręcz przeciwnie, nie
przy ujemnej temperaturze otoczenia, jest Wybór wcale nie jest łatwy, bo obiegowa pozwala on na pełne wykorzystanie pojemno-
akumulator żelowy. Akumulatory pozosta- opinia o dużo wyższej sprawności stabiliza- ści ogniwa zasilającego. Jeżeli z tego samego
łych rodzajów nie powinny być ładowane torów impulsowych jest prawdziwa tylko dla ogniwa 3,6 V chcemy uzyskać napięcie wyj-
zarówno przy bardzo niskiej, jak i bardzo określonych warunków pracy. Przyjmijmy ściowe 1,8 V przy prądzie obciążenia wyno-
wysokiej temperaturze otoczenia. Może następujące założenia projektowe zasilacza: szącym 120 mA, to korzystniejszy jest stabili-
to mieć znaczenie na przykład w urządze- ogniwo Li-Ion (3,6 V), napięcie wyjściowe zator impulsowy. Stabilizator liniowy będzie
niach bezobsługowych, ładowanych z ba- 2,7 V, prąd obciążenia zmieniający się w prze- miał sprawność od 50% (przy U =3,6 V) do
we
terii słonecznych. Gdy ładowanie nie jest dziale od 15 do 100 mA. Na rysunku 7 przed- 60% (przy 3,0 V), natomiast przetwornica im-
konieczne, to optymalnym rozwiązaniem stawiono schematy dwóch realizacji układo- pulsowa z LM3674 zapewni sprawność 95%
są baterie litowe, dobrze znoszące niską wych stabilizatora: w całym przedziale napięć wejściowych od
i wysoką temperaturę pracy. Dodatkową za- a) Układ z liniowym stabilizatorem  low- 3,6 do 3,0 V. Można wtedy zastosować układ
letą baterii litowych jest płaska charaktery- drop typu LP3985-2.7. Sprawność ukła- o ustalonym napięciu (LM3674-1.8), co elimi-
styka rozładowania. Jeżeli pobór prądu jest du zmienia się od 75% (przy znamiono- nuje elementy zewnętrzne R1, R2, C1, C2.
niewielki, to napięcie baterii nie zmienia się wym napięciu wejściowym 3,6 V) do 90%, Stosowanie zasilaczy impulsowych ob-
więcej niż o 5% w całym cyklu rozładowa- przy rozładowanej baterii (3,0 V). Maksy- niżających napięcie jest celowe dla stosun-
nia, wskutek czego można zrezygnować ze malny spadek napięcia na stabilizatorze kowo dużych prądów obciążenia oraz przy
stabilizatora napięcia. Niestety wadą baterii wynosi 70 mV przy prądzie 100 mA, czyli odpowiednio dużej różnicy między napię-
litowych jest ich wysoka cena. margines napięcia przy stabilizacji jest ciem wejściowym i wyjściowym. Podawaną
6. Pojemność baterii należy dobrać odpo- wystarczający nawet przy napięciu roz- przez producentów zasilaczy impulsowych
wiednio do przewidywanego poboru prą- ładowanego ogniwa wynoszącym 2,9 V.  sprawność do 98% należy traktować bardzo
du (średniego i maksymalnego). Znamio- Pobór prądu przez stabilizator nie prze- ostrożnie, ponieważ dotyczy ona stosunkowo
nowe pojemności baterii i akumulatorów kracza 200 mA, co wpływa w niewielkim wąskiego zakresu napięć wejściowych i wyj-
są zwykle podawane dla prądu 0,1 C lub stopniu na sprawność zasilacza. ściowych oraz prądów obciążenia.
0,05 C (gdzie C [mAh], I [mA]). Im mniej- b) Stabilizator impulsowy  step down o du- Przy prądach obciążenia rzędu 1 mA lub
szy pobór prądu w stosunku do pojemno- żej sprawności z układem LM3674-ADJ. mniej lepiej sprawdzają się stabilizatory linio-
ści, tym lepsze będzie wykorzystanie bate- Sprawność (odczytana z wykresu w kar- we. Wybierając stabilizator do zastosowań mi-
rii. Należy z dużą ostrożnością podchodzić cie katalogowej) zależy od prądu obciąże- kroprądowych, należy zwracać uwagę na jego
do rekordowo dużych pojemności akumu- nia i wynosi 75% przy 15 mA i 95% przy prąd polaryzacji (quiescent current). Jeżeli prąd
latorów NiMH i NiCd, podawanych przez 100 mA. Dla 100 mA wymagany mini- obciążenia wynosi przykładowo 0,5 mA, to za-
dalekowschodnich producentów. Nawet malny spadek napięcia na stabilizatorze stosowanie stabilizatora z prądem polaryzacji
jeżeli te tysiące mAh są prawdziwe, to wynosi ok. 0,6 V, co oznacza minimalne 200 mA znacznie pogorszy sprawność układu
zwykle tylko przy pierwszych kilku łado- napięcie ogniwa 3,3 V (dla obciążenia stabilizacji. Przy obciążeniu 50 mA ten sam stabi-
waniach. Po 5...10 cyklach ładowania/roz- 15 mA spadek napięcia wynosi 0,1 V). lizator może być dobrym wyborem. Nowoczesne
ładowania pojemność tych akumulatorów Pobór prądu przez stabilizator wynosi stabilizatory małej mocy  low-drop mają prądy
potrafi zmniejszyć się 2-krotnie. Pojem- 350 mA. polaryzacji od 1 mA (przy maksymalnym prą-
ność baterii alkalicznych o standardowych
rozmiarach można
znalez
ć w danych
katalogowych jedy-
nie nielicznych pro-
ducentów baterii.
Większość produ-
centów nie publiku-
je tych danych, co
też powinno skłonić
do zastanowienia siÄ™
przy zakupie najtań-
szych baterii. rysunek 7. schematy układów ze stabilizatorem liniowym i impulsowym
90 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010
Dobór z
ródeł zasilania dla urządzeń mobilnych
dzie wyjściowym 10...20 mA) do kilkudziesięciu figuracji podwa-
mA (przy prądzie maksymalnym 50...100 mA). jacza napięcia lub
generatora napięcia
Stabilizatory podwyższające ujemnego. Układ ten
napięcie nie stabilizuje na-
Stabilizatory podwyższające napięcie dają pięcia wyjściowego.
konstruktorom dodatkowe możliwości. Napięcia Może pracować przy
zasilające rzędu 2...5 V mogą być uzyskiwane na- napięciu wejścio-
wet z pojedynczego ogniwa o napięciu 1,5 V. Po- wym z przedziału
dobnie jak dla przetwornic obniżających, istnieją 1,5...5,5 V. Przy ob-
 niewygodne kombinacje napięcia baterii i wyj- ciążeniu do 10 mA
ściowego. O ile nie jest trudne uzyskanie napię- jego sprawność wy-
cia 5 V, to na przykład z baterii litowej lub Li-Ion nosi 96%. Bardziej rysunek 9. impulsowy stabilizator podwyższający napięcie
(3,6 V), trudno będzie uzyskać napięcia niższe od zaawansowanym
4,5 V przy zachowaniu dużej sprawności prze- układem jest MAX1759, w którym zintegrowano ściowym 1,1 V, a po starcie dopuszczalne jest
twarzania. Stosując przetwornice podwyższają- kondensatorowy podwajacz i stabilizator napię- napięcie minimalne 0,8 V. Umożliwia to zasila-
ce, należy pamiętać o bilansie mocy. Na przykład: cia (rysunek 8). Cenną zaletą tego układu jest nie przetwornicy nawet z pojedynczego ogniwa
Ubat=3 V, U =5 V, I =20 mA, h=80%. Z obli- możliwość pracy z napięciami baterii wyższymi 1,5 V. Dla prądów 10...300 mA sprawność prze-
wy wy
czeń wynika, że P =100 mW, a P =125 mW. albo niższymi od napięcia wyjściowego  układ twarzania zmienia się od 75 do 90%, zależnie od
wy we
Średni prąd pobierany z baterii będzie wynosił samoczynnie przełącza się z trybu pracy podwa- różnicy napięcia między U i U .
we wy
41,7 mA dla 3 V oraz 56,8 mA dla baterii rozła- jacza do trybu stabilizatora obniżającego. Spraw-
dowanej do 2,2 V (prawie 3-krotna wartość I ). ność przetwarzania zmienia się od 90 do 50% Stabilizacja dla U =U
wy
we wy
Układy podwyższające napięcie mogą być i jest najniższa dla U =U . Najtrudniejszym zadaniem jest realizacja
we wy
budowane w konfiguracji kondensatorowej pom- Scalone przetwornice indukcyjne podwyż- przetwornicy w przypadku, gdy napięcie baterii
py ładunkowej albo przetwornicy indukcyjnej. szające napięcie są bardzo rozpowszechnione, jest zbliżone do napięcia wyjściowego. Aby uzy-
Układy kondensatorowe są prostsze w budo- jednak w większości są to układy dużej mocy, skać napięcie stabilizowane 3,0 V z baterii 3 V
wie, ale mogą być stosowane przy niewielkich o prądach wyjściowych od jednego do kilku- (2,2 V w stanie rozładowania), można zastosować
prądach obciążenia, zwykle do 10...20 mA. Ty- nastu amperów. Przykładem jest przetwornica kilka rozwiązań układowych:
powym przedstawicielem tej grupy jest układ  step up dedykowana do energooszczędnych 1. Przetwornica transformatorowa  pozwala
LM2660 (zmodernizowana wersja popularnego urządzeń bateryjnych LM2623 (rysunek 9). na dowolne kombinacje napięć we/wy, ale
niegdyś ICL7660), który może pracować w kon- Przetwornica startuje już przy napięciu wej- wykonanie odpowiedniego transformatora
R E K L A M A
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010 91
notatnik konstruktora
jest kłopotliwe. Takie rozwiązanie nadaje
się do urządzeń produkowanych seryjnie,
wtedy transformatory można zamówić u wy-
specjalizowanego producenta. Przetwornice
transformatorowe (w konfiguracji  flyback
lub przeciwsobnej) nadają się do układów
o poborze prądu powyżej 50 mA.
2. Przetwornice podwyższające dopuszczają
pracę przy napięciu wejściowym równym
wyjściowemu, ale sprawność przetwarzania
jest wtedy mała.
3. Przetwornica podwyższająca z 3 V na rysunek 10. stabilizator obniżająco/podwyższający serii tPs63000
3,6...4,0 V plus stabilizator liniowy. Można
zastosować opisany wcześniej LM2623 z do- o dużym chwilowym poborze prądu (serwome- łączności bezprzewodowej, natężenie łącznego
datkowym stabilizatorem, lecz trudno będzie chanizmy, elektromagnesy itp.). Częstotliwość prądu chwilowego wynosi do 150 mA. Urzą-
uzyskać wypadkową sprawność większą niż sygnału zegarowego CPU wynosi 8 MHz, zasi- dzenie jest wyposażone w przełączane stabili-
60%. lanie jest bateryjne 4,8 V (4×NiCd). Mikrokon- zatory: w stanie czuwania i oszczÄ™dnym pracuje
4. Jeżeli bateria 3 V składa się z dwóch ogniw troler może pracować przy napięciu zasilania stabilizator liniowy, natomiast w stanie pełnej
po 1,5 V, to lepszym rozwiązaniem będzie 1,8...5,5 V, czyli praktycznie napięcie zasilania aktywności następuje przełączenie zasilania na
połączenie ich równolegle i zastosowanie nie musi być stabilizowane. Jednak po uważnym stabilizator impulsowy. Stosunkowo wysokie
przetwornicy podwyższającej z 1,5 V na 3 V przestudiowaniu charakterystyk ATmega48PA napięcie baterii umożliwi pracę stabilizatora im-
(np. układy o schematach z rys. 8 albo rys. 9). zauważymy, że pobór prądu w stanie aktywnym pulsowego z dużą sprawnością. Należy zadbać,
5. Zastosowanie nowoczesnego układu prze- wynosi 2,0 mA dla Vcc=3 V oraz 4,2 mA dla aby przełączanie nie spowodowało przeciążeń
twornicy podwyższająco/obniżającej, na Vcc=5 V (tryb zegara: wewnętrzny oscylator RC lub chwilowych zaników napięcia zasilania.
przykład serii TPS63000 (Texas Instru- 8 MHz). Stabilizator pozwoli dwukrotnie obniżyć Można użyć do tego celu na przykład multi-
ments). Na rysunku 10 przedstawiono sche- pobór prądu. Do zasilania mikrokontrolera moż- pleksera zasilania TPS2100 (rysunek 11). Układ
mat aplikacyjny układu TPS63001 o ustalo- na zastosować obniżający stabilizator liniowy 2,7 ten jest wyposażony w tranzystor kluczujący
nym napięciu wyjściowym 3,3 V. Sprawność lub 3,0 V o prądzie wyjściowym 10 mA, który NMOS dla wejścia IN1, a PMOS dla wejścia IN2
przetwarzania zależy od prądu obciążenia. zapewni niewielkie straty mocy, także w stanie oraz w obwody sterujące zapewniające płynne
Dla napięcia wejściowego z przedziału uśpienia CPU. Podzespoły wykonawcze, niewy- przełączenie zasilania bez zaniku napięcia. Do-
2,4...4,2 V sprawność zmienia się od 70% magające stabilizacji napięcia, mogą być zasilane puszczalne prądy obciążenia i prądy polaryza-
przy obciążeniu 1 mA do 93% dla 200 mA. bezpośrednio z baterii. Jeżeli układ wykonawczy cji wynoszą odpowiednio 500 mA/16 mA dla
Stabilizator dynamicznie dostosowuje tryb wymaga stabilizacji, to można dla niego przezna- wejścia IN1 oraz 10 mA/1,5 mA dla IN2. Mikro-
przetwarzania do aktualnych wartości na- czyć osobny stabilizator low-drop z wejściem kontroler może włączyć/wyłączyć odpowiedni
pięcia wejściowego i prądu obciążenia, wy- sterującym Enable. Wtedy jeden element umoż- stabilizator oraz przełączać z
ródło zasilania za
posażony jest w układ miękkiego startu, za- liwi załączanie/wyłączanie obciążenia, stabiliza- pomocą sygnałów sterujących EN1, EN2 i /EN.
bezpieczenia termiczne i prądowe. Wejście cję napięcia i ograniczenie prądu. Przy dużych Multiplekser TPS2100 jest wyposażony w ukła-
PS/SYNC służy do aktywowania specjalnego wartościach prądu pobieranego przez elementy dy monitorujące napięcia na wejściach i auto-
trybu pracy  Power Save , umożliwiającego wykonawcze należy zadbać o odpowiednie za- matyczne przełączanie zasilania, co w niektó-
zwiększenie sprawności przetwarzania przy bezpieczenia przeciążeniowe. Ogniwa pracujące rych przypadkach umożliwia uproszczenie
małych prądach obciążenia. Zastosowa- przy prądzie zwarcia mogą się nagrzać do bar- sterowania do jednego tylko sygnału EN1. Pod-
nie dzielnika rezystorowego na wejściu FB dzo wysokiej temperatury, a nawet eksplodo- czas przełączania zasilanie jest podtrzymywane
umożliwia zmianę napięcia wyjściowego. wać! Dotyczy to szczególnie baterii litowych i al- przez kondensator CL. Jego pojemność powinna
Stabilizator zużywa na własne potrzeby tyl- kalicznych. Akumulatory litowo-jonowe zwykle być dobrana zgodnie z zaleceniami podanymi
ko 40 mA, a prąd w stanie wyłączenia  shut- mają zabezpieczenia wbudowane w pakiet przez w karcie katalogowej TPS2100.
down wynosi 0,1 mA. Podobne układy (tzw. producenta. Najbardziej odporne są akumulatory Po zaprojektowaniu zasilacza możemy
buck-boost converters) oferują także inni pro- NiCd używane przez modelarzy. przejść do szczegółowego projektu zasilanego
ducenci, na przykład Maxim IC (MAX8625) Przykład 2: Przełączanie stabilizatorów. układu. W następnym artykule omówimy za-
i Linear Technology (LTC3440). Założenia: Rejestrator danych wypo- sady doboru elementów elektronicznych do
sażony w mikrokontroler z rdzeniem ARM zastosowań mikroprądowych.
Zmienny prąd obciążenia STM32F103x jest zasilany z baterii  Lithium Jacek Przepiórkowski
W wielu urządzeniach (np. zdalnego stero- Photo 6 V. W stanie wyłączenia (STOP) mi-
wania, pomiarowych, akwizycji danych) wystÄ™- krokontroler pobiera
pują duże zmiany poboru prądu. W stanie czu- prąd 20 mA, a w trybie
wania pobór jest rzędu mA, natomiast podczas oszczędnym z obniżoną
krótkich okresów pełnej aktywności może to być częstotliwością zegara 
na przykład 50 mA lub więcej. Trudno jest zbu- ok. 3 mA. W trybie pełnej
dować stabilizator, który zapewni dużą spraw- aktywności pobór prądu
ność w tak różnych warunkach pracy. wynosi 40 mA dla mi-
Niektóre możliwe rozwiązania układowe krokontrolera (sygnał ze-
najlepiej przedstawić na przykładach. garowy o częstotliwości
Przykład 1: Rozdzielone obwody zasilania. 72 MHz) oraz 30 mA dla
Założenia: W sterowniku modelu samolotu układów peryferyjnych
energooszczędny mikrokontroler AVR typu AT- urządzenia. Podczas pra- rysunek 11. Przełączanie z
ródeł zasilania za pomocą układu
mega48PA steruje urządzeniami wykonawczymi cy dodatkowego modułu tPs2100
92 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010