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Titolo: Regolatore a basso consumo

Ciao a tutti.
Devo alimentare un piccolo congegno radio a batteria , posso usare 9 o 12 V
indifferentemente ma dato che utilizzo un Pic 12c508 che comanda il tutto
devo per forza alimentarlo a 5V.
Ho bisogno quindi di un regolatore a bassissimo consumo per non far
consumare la batteria in 3 o 4 giorni,pur se il pic e' per la maggior parte
del tempo in Sleep mode.
Mi dite per favore quale tipo e/o modello si puo' adattare per minimizzare i
consumi della batteria???
O ci sono soluzioni alternative??
Ciao e grazie.

 ha scritto nel messaggio
news:9l2Aa.30902$lK4.9...@twister1.libero.it...

LM2936Z-5.0 National Semiconductors Ultra-Low Quiescent Current 5V Regulator
http://www.national.com/pf/LM/LM2936-5.0.html
lo trovi su RS codice 181-8947 costa 2.31? al pezzo (1+), il package è il
classico TO92.
lo trovi su Distrelec codice 641561costa 4.37? al pezzo (1+), il package è
il classico TO92.
Consumi (quiescent current) per tensione in ingresso compresa fra 8 V e 24
V:
Io=100uA Iq=15uA
Io=10mA Iq=0.5mA
Io=50mA Iq=2.5mA
General Description
The LM2936 ultra-low quiescent current regulator features low dropout
voltage and low current in the standby mode. With less than 15 µA quiescent
current at a 100 µA load, the LM2936 is ideally suited for automotive and
other battery operated systems. The LM2936 retains all of the features that
are common to low dropout regulators including a low dropout PNP pass
device, short circuit protection, reverse battery protection, and thermal
shutdown. The LM2936 has a 40V maximum operating voltage limit, a -40°C to
+125°C operating temperature range, and ±3% output voltage tolerance over
the entire output current, input voltage, and temperature range. The LM2936
is available in a TO-92 package, a SO-8 surface mount package, and a TO-252
surface mount power package.
Features
Ultra low quiescent current (IQ <= 15 µA for IO = 100 µA)
Fixed 5V, 50 mA output
±2% Initial output tolerance
±3% Output tolerance over line, load, and temperature
Dropout voltage typically 200 mV @ IO = 50 mA
Reverse battery protection
-50V reverse transient protection
Internal short circuit current limit
Internal thermal shutdown protection
40V operating voltage limit
60V operating voltage limit for LM2936HV
Shutdown Pin available with LM2936BM package
Ciao
Pow


Avevo cominciato un post, poi si e` piantato tutto e l'ho perso!
Una soluzione a massimo risparmio energetico (e notevole complessita`), 
e` quella descritta dopo. La convenienza di questa soluzione dipende dal 
mission profile del sistema, quanto consuma il micro e per quanto e` 
attivo nel tempo.
Il circuito prevede un lineare, come diceva powermos, per tenere la 
situazione di stand by. Quando il micro parte, a software (oppure 
automaticamente con un circuito ausiliario che pero` sconsiglio), viene 
acceso uno switching che fornisce l'alimentazione quando il consumo e` 
elevato. Prima di tornare il sleep mode, il micro spegne lo switching e 
torna ad essere alimentato dal regolatore lineare.
Come switching si puo` usare un LTC 1474.
Se il consumo e` anche solo 2 mA, l'alimentazione primaria e` a 12V e 
rimane acceso per piu` del 2% del tempo, allora questa soluzione consuma 
meno (conti da riverificare).
-- 
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, darüber muß man schweigen.
(L. Wittgenstein)


Confrontando il data-sheet del LM2936-5.0 con quello del regolatore
switching LTC1474-5
osservo:
LM2936-5.0 autoconsumo in sleep mode (Iout<=100uA) Iqsleep = 15 uA
LTC1474-5  autoconsumo in sleep mode  (no load supply current) Iqsleep = 15
uA
da questo punto di vista mi sembra che si equivalgano, l'unica differenza è
se imposto la
modalità Shutdown (Vrun=0V) sul regolatore LTC1474 per il quale si ha una
Iq=12 uA, in prima
approssimazione considero solo la modalità Sleep ed assumo che le Iq dei due
regolatori siano
quindi identiche a 15 uA.
L'altra situazione è relativa al funzionamento attivo, quindi in presenza di
richiesta di corrente da parte del carico connesso al regolatore (quando il
uP viene svegliato ed esce dalla modalità sleep).
In questo caso, dal confronto dei due data-sheet si ha:
LM2936-5.0 autoconsumo in funzionamento con Iout=50 mA ->  Iqon = 2.5 mA
LTC1474-5  autoconsumo in funzionamento (Active mode) Iqon = 175 uA
Per valutare quale dei due sistemi convenga e se la convenienza si ha solo
per un certo periodo di tempo minimo, ipotizzo il funzionamento prima solo
con il regolatore lineare ed in seguito considero l'architettura mista
costituita dal regolatore lineare e da quello a commutazione. In particolare
per quest'ultima si
ipotizza che il regolatore lineare entri in funzione solo quando
l'assorbimento del sistema è praticamente nullo (quindi nello sleep mode),
mentre il regolatore
a commutazione lavora solo quando il carico richiedere corrente (in tutti
gli altri istanti di tempo in cui il sistema non si trova in sleep mode).
Ulteriore ipotesi:
per valutare il consumo della batteria considero la quantità di carica
totale assorbita dal sistema di regolazione + carico.
Equivalentemente si potrebbe considerare subito la corrente media assorbita
in ingresso al sistema.
Caso del regolatore lineare LM2936-5.0
-----------------------------------------
Il diagramma con i simboli utilizzati nel seguito dell'esposizione è
riportato di seguito:
[FIDOCAD ]
LI 20 15 20 65
LI 20 65 150 65
MC 150 65 0 0 074
MC 20 15 3 0 074
TY 155 65 5 2 0 0 0 * Time
LI 20 50 65 50
LI 65 50 65 35
LI 65 35 135 35
LI 65 55 65 80
LI 20 65 20 70
MC 60 75 0 0 074
LI 25 75 60 75
MC 25 75 2 0 074
TY 40 70 5 2 0 0 0 * Tsleep
TY 70 85 5 2 0 0 0 * Ttot
LI 20 70 20 95
LI 135 35 135 95
LI 25 90 130 90
MC 25 90 2 0 074
MC 130 90 0 0 074
MC 70 75 2 0 074
MC 130 75 0 0 074
LI 70 75 130 75
TY 100 70 5 2 0 0 0 * Ton
TY 10 35 5 2 0 0 0 * Ion
TY 10 45 5 2 0 0 0 * Iq
TY 10 5 5 2 0 0 0 * Iin
Nel caso in cui il sistema di regolazione risulta costituito dal solo
regolatore lineare, durante la modalità sleep, la carica totale erogata
dalla batteria
risulta data da:
Qsleeplin=Iqsleeplin*Tsleeplin
mentre durante il funzionamento a regime si ha:
Qonlin=(Iqonlin+Iout)*Tonlin
La carica totale erogata dalla batteria a tensione Vin vale quindi:
Qtotlin=Qsleeplin+Qonlin=Iqsleeplin*Tsleeplin+(Iqonlin+Io)*Tonlin (1)
avendo indicato con Io la corrente richiesta dal carico alla tensione di
uscita Vo.
Caso del regolatore misto switching LTC1474-5 + lineare LM2936-5.0
-------------------------------------------------------------------------
Ripetendo il ragionamento fatto nel caso del regolatore lineare si ha per la
fase di sleep:
Qsleepmisto=(Iqsleeplin+Iqsleepsw)*Tsleepmisto
Nel caso di funzionamento attivo (Active mode) tutta la corrente attraverso
il carico viene gestita dal regolatore a commutazione, il regolatore
lineare rimane in sleep, si ha quindi:
Qonmisto=(Iqsleeplin+Iqonsw+Iinsw)*Tonsw
se si ipotizza che il regolatore abbia efficienza eta, la corrente di
ingresso è esprimibile
in funzione della corrente di uscita come segue:
Iinmisto=Io*Vo/(Vin*eta)
che sostituita nella relazione che fornisce Qonsw consente di scrivere:
Qonmisto=[Iqonsw+Io*Vo/(Vin*eta)]*Tonsw
La carica totale erogata dalla batteria a tensione Vin vale:
Qtotmisto= (Iqsleeplin+Iqsleepsw)*Tsleepmisto +
[Iqsleeplin+Iqonsw+Io*Vo/(Vin*eta)]*Tonmisto (2)
A questo punto è utile osservare quanto segue:
Ttot=Tsleeplin+Tonlin            (3)
Ttot=Tsleepmisto+Tonmisto    (4)
Sostituendo al posto di Tsleeplin e Tsleepmisto le relazioni che si ricavano
dalla (3) e la (4) e sostituendo rispettivamente
nella (1) e la (2) si ottiene:
Qtotlin=Iqsleeplin*Ttot+(Iqonlin+Io-Iqsleeplin)*Tonlin
Qtotmisto=(Iqsleeplin+Iqsleepsw)*Ttot+[Iqonsw+Io*Vo/(eta*Vin)-Iqsleepsw]*Ton
misto
Le correnti medie assorbite dalla batteria si ottengono dividendo le
quantità di carica per il tempo Ttot ottenendo:
Iinlin=Iqsleeplin+(Iqonlin+Io-Iqsleeplin)*(Tonlin/Ttot)
Iinmisto=Iqsleeplin+Iqsleepsw+[Iqonsw+Io*Vo/(eta*Vin)-Iqsleepsw]*(Tonmisto/T
tot)
Sostituendo i calori numerici ed ipotizzando una Io=50 mA si ha:
Iinlin=15u+(2.5m+50m-15u)*(Tonlin/Ttot)=15u+52.485m*(Tonlin/Ttot)    (5)
Iinmisto=15u+15u+[175u+50m*0.502-15u]*(Tonmisto/Ttot)=30u+0.02526*(Tonmisto/
Ttot)    (6)
Analizzando le equazioni che esprimono la corrente media in ingresso nel
caso lineare e nel caso misto è possibile notare che per
tempi di funzionamento prossimi allo zero la corrente del sistema con il
regolatore lineare è inferiore a quella del sistema misto, al crescere
del tempo di funzionamento il sistema misto consuma di meno di quello
lineare, il punto di incrocio si trova uguagliando la (5) e la (6) dove
al posto di Ton/Ttot si pone x:
30u+0.02526*x=15u+52.5m*x
da cui si ottiene:
x=5.5/10000 -> 0.055%
Mah speriamo che le falangine rimangano intere ...
Saluti
Pow
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Ama il tuo mestiere con passione
E' il significato della tua vita
Auguste Rodin (1840-1917)

 Mah speriamo che le falangine rimangano intere ...
Direi che vada tutto bene, fatto in modo molto piu` accurato e preciso 
di quanto avessi fatto io. Avevo considerato una corrente di uscita di 
circa 2 mA, che e` quanto all'incirca consuma il micro da solo a 4 MHz. 
Non ero stato a cercare tutti i dati precisi sui data sheet, ma solo che 
la corrente a quiescent era dalle parti di 10 uA per ciascuno, e che il 
rendimento dello switching con quelle correnti era dalle parti di non 
ricordo piu` quanto (80%?).
Ho solo una osservazione. Al posto di usare Ton e Ttot avevo usato solo 
delta, il loro rapporto, perche' e` quello che serve.
Inoltre non avevo fatto nessuna ipotesi di come fare il collegamento fra 
le due uscite dei regolatori.
Grazie



Grazie a Franco!!!!!! Come sempre ho imparato una cosa nuova e come sempre è
stato un piacere.


 ha scritto nel messaggio
news:3ED27C43...@hotmail.com...
[CUT]
ma .... questa volta niente premio ;-) ? paperi intriganti?
Saluti
Pow


ma ... questa volta nessun premio ;-) ? Qualche papero intrigante?
Saluti
Pow
