Если вы разрабатываете какое-либо портативное устройство, то вопрос питания возникает сам собою. Существует несколько популярных вариантов от чего можно запитать ваш девайс: Солнечные батареи, аккумуляторы или обычные батарейки. Питание от аккумуляторов является самым оптимальным вариантом на мой взгляд. Стоят они не дорого и купить можно почти где угодно. Я в последнее время отдаю предпочтение аккумуляторам в форм факторе АА. На вид как обычная пальчиковая батарейка. Емкости у них бывают самые разные, как правило от 2000 до 2500 мА/ч. Но тут возникает другая проблема — нехватка места. Ведь в портативном устройстве оно очень ограничено габаритами небольшого корпуса. Зачастую один аккумулятор помещается, а второй уже нет. Полутора вольт устройству скорее всего не хватит, а если контроллерам STM32 тем более. Пришлось поломать голову чтоб подыскать подходящую и самое главное доступную микросхему на которой можно было бы построить повышающий преобразователь напряжения, позволяющий получить 3.3 вольта на выходе из одного аккумулятора с напряжением 1.2 вольта. На глаза мне попалась микросхема NCP1450ASN33T1G. О ней-то и пойдет речь:
Разработчики микросхемы обещают, что на ней можно построить преобразователь который способен выжать аж 1 ампер на выходе, но максимум чего мне удалось от неё добиться так это было 600 мА. При таком токе адски грелся диод и немного дроссель. А всё потому, что я воткнул диод какой попало, а не тот который требовался в даташите. Я знаю только то, что этот диод был шотки. Ключевой транзистор во время работы был холодный, микросхема разумеется тоже. Ну а больше греться там нечему. Если будете использовать танталовые конденсаторы как я, то важно помнить о том, что чёрточка у них это плюс, а не наоборот! Из-за того что диод греет воздух у схемы сильно упал КПД. Я насчитал что-то в районе 75%, в даташите говорится о 86%. Такие дела. Полагаю, что в снижении КПД так же сыграла роль разводка платы, хотя я вроде сделал всё по феншую. Ну не считая больших земляных полигонов везде где такое возможно. Наверняка будет лучше если вы повторите ту разводку которая заботливо нарисована разработчиками микросхемы, она есть в даташите. Ну или можно попробовать допилить мою. Выглядит она вот так:
Сама схема, по которой всё это дело разводилось, взята из даташита. Да и придумать там что-то новое весьма сложно, деталей-то минимум. Самое сложное было найти диковинный заморский транзистор NTGS3446T1. Вместо него пришлось поставить IRLML2502. Втыкать какой попало тут нельзя, далеко не всякий транзистор захочет открываться от такого низкого напряжения на затворе. Дроссель я взял уже готовый, дабы не мучиться с намоткой и рассчётом индуктивности, да и выглядит он красивей самодельного 🙂 Но ни кто не запрещает вам намотать его самому, для рассчёта дросселей рекомендую программу Coil32, отличная штука. Кстати если не найдется подходящий полевик, то можно поставить биполярный транзисистор добавив в цепь базы резистор с конденсатором. Схема по которой собирал я выглядит так:
После сборки всё заработало сразу, плясок с бубном не было. В режиме холостого хода (без нагрузки) при напряжении питания 1.2 вольта, данная схема потребляет ток примеро 200 микроампер, что в принципе очень и очень мало. Сразу хочу отметить один неприятный момент. Эта схема будет высасывать батарейку пока напряжение на ней не упадет ниже 0.6 вольта. Если в качестве источника питания используется обычная одноразовая батарейка — фиг с ней. Но к примеру NiMH аккумуляторы так глубоко разряжать нельзя, это приведет к их неисправности. Таким образом нужно еще предусмотреть контроль напряжения на аккумуляторе например при помощи АЦП контроллера. Поскольку преобразователь импульсный, на выходе присутствуют помехи. Причем их величина зависит от нагрузки. Если ни какой нагрузки нет, то они совсем небольшие:
Но если мы подцепим к выходу преобразователя нихромовую проволоку через которую протекает ток ~ 300 мА то картинка резко меняется:
Я уверен что все это можно отфильтровать и сгладить процентов на 50 точно, но я не заморачивался особо, во всяком случае пока. Считаю что для питания чего-нибудь цифрового вполне пригодно, можно оставить так как есть. Ну и наконец последня осциллограмма для любознательных, тем кому интресно что происходит на затворе транзистора, когда преобразователь работал на пределе своих возможностей (отдавал ~500 мА тока в нагрузку):
Из осциллограммы видно, что коэфициент заполнения ШИМ примерно 90%. Такой коэфициент является максимальным для этой микросхемы, поэтому не удивительно что при попытке выжать что-то большее из неё, срабатывает защита и всё выключается. По идее, выжимать такие сравнительно большие токи смысла особого нет так как батарейка/аккумулятор сядет быстро. Далеко не каждый аккумулятор долго протянет если ему придётся кормить нагрузку которая сжирает пару ампер тока. Ну а обычные батарейки за 15 рублей такой ток просто не смогут выдать. Так что я планирую использовать такой преобразователь если нагрузка не превышает 100 мА. Да и обычно больше не надо, STM32 контроллеры не особо жручие, а вместо светодиодов и светодиодных индикаторов можно использовать ЖК индикаторы которые потребляют гораздо меньше тока. Вопросы и предложения — велкам в комменты.