Stap 4: Circuit ontwerp 2: voeding
Voordat springen naar board lay-outontwerp, had ik nog te overwegen van de voeding.
Hoewel met behulp van 2 AAA-batterijen in serie lijkt eenvoudig, omdat ze geven 3 V, dit geldt alleen wanneer de batterijen zijn gloednieuw en wanneer ze ouder, de spanning zal dalen helemaal tot 1,6 V. Zie de bijgevoegde grafieken op batterij spanning vs tijd voor constant huidige en constant vermogen toepassingen. Beide bochten zijn zeer vergelijkbaar, en ze tonen een daling van de snelle spanning aan het begin en het einde van de levensduur van de batterij, met een langer en meestal constante regio in het midden. Grafieken zijn ontleend aan het gegevensblad Energizer E92 AAA-batterij.
Dus eigenlijk het voltage van een batterij kan variëren tussen 1,6 V en 0,8 V, en is nergens in de buurt constante 1,5 V. Aangezien ik niet iedere wijziging in de helderheid van de LED vanwege de accuspanning dropping wilde, plus de ATmega-chip waarschijnlijk ook gelukkiger met een constante voedingsspanning is, had mij voor toepassing een DC/DC boost converter die voor een 3,3 V uitvoer kan zorgen. Om te kiezen een passende, moest ik de volgende zaken in acht nemen:
- Ingangsspanning is tussen 3.2 V en V 1.6
- uitgangsspanning is constant 3,3 V
- Maximale uitgangsstroom voor nodig is...
Dus wat is maximale stroom die de onderdelen kunnen tekenen? Laat controleren het gegevensblad voor de LED's, en voor de ATmega328P. Als blijkt dat de LEDs draw maximaal 20 mA elk, en de ATmega op 3,3 V en 8 MHz, goed het er niet expliciet, maar er een grafiek is dat toont huidige vs bedrijfsspanning van frequentie en input leveren. Hieruit op 3,3 V en 8 MHz klok de ATmega zou moeten maximaal 4 mA (zeer ruwe schatting). We hebben ook een 10 k pullup weerstand, die zal ook trekken 3.3/10000 0,33 = mA.
Dus al met al kunnen we schatten een maximale huidige trekking van 24 × 20 + 4 + 0,33 + s (sommige extra van gut gevoel enkel veilig te zijn) = 484.33 mA + s ≈ 550 mA. Die lijkt echt heel veel, en ik had een harde tijd vinden van een DC/DC-converter die kon dit eigenlijk doen. Toen ik te een beetje meer denken zat, en, dat vanwege de multiplexing, eigenlijk besefte slechts 1/3 van de LED's op elk gewenst moment op zijn. Dus eigenlijk is het alleen 8 × 20 + 4 + 0,33 + s = 164.33 + s ≈ 200 mA.
Dus dit een beetje realistischer nu is, en mij gehanteerd voor vondst een converter die aan deze eisen voldoet, en ik het ook kopen kon van waar ik de andere onderdelen besteld: TI TPS61070
Ik besloot op dit op basis van 2 parametes: Maximale uitgangsstroom en efficiëntie voor 3,3 V uitgang wanneer invoer is tussen 1,6 V en 3.2 V. Zie de bijbehorende grafieken in de bijgevoegde cijfers.
Voor een meer diepgaande uitleg door een deskundige op accucapaciteit Zie aflevering #140en over het kiezen van de juiste DC/DC-booster aflevering #139 van EEVblog, recommend I highly hen.
