DC電圧をブーストする最も安価な方法

DC電圧をブーストする最も安価な方法は何でしょうか？

目的は、1.2 V / 1.5 V（AA / AAAセルから）を3.3 Vに変換して、Atmel ATtiny45やATtiny2313などの小型8ビットマイクロプロセッサに電力を供給し、（可能であれば）6 Vをブザーに電力を供給することです。

また、アルカリ電池を3.3 V / 6 Vにブーストした後、アルカリ電池から安全に引き出せる最大電流はどれくらいですか？

最後に、一定の消費量が与えられた場合、アルカリ電池の持続時間をどのように計算できますか？

電圧ダブラーを作成できるチャージポンプと呼ばれる手法がありますが、1.5Vセルからは3Vしか得られず、1.2Vセルからはさらに得られません。最近いくつかのマイクロコントローラが最低2Vの電圧で動作するため、私はまだ言及しています。チャージポンプは、マイクロコントローラに電力を供給するのに十分な限られた電流しか供給できませんが、モーターやリレーなどの余分な電源デバイスは使用できません。負荷がかかると電圧も低下します。理想的ではありません。LM2660は、スイッチト・キャパシタ・チャージ・ポンプです。

より良い解決策は、スイッチングレギュレータです。これらは、2つの主要なトポロジに存在します。「降圧」により高電圧から低電圧に移行し、「ブースト」により低電圧から高電圧に移行します。ブーストレギュレーターが必要です。主要メーカーには、リニアテクノロジー（より高価）とナショナルセミコンダクター（最近テキサス・インスツルメンツが買収）が含まれます。LM2623は、 0.8Vという低入力電圧で動作することができます。

電流とバッテリー寿命について。1.5Vバッテリーで作業していると仮定します。私のテーブルにあるものは2300mAhの定格なので、その値を使用しましょう。また、マイクロコントローラと追加機能に3.3Vで100mAが必要だとしましょう。それは330mWです。スイッチャーの効率が85％の場合、バッテリーから330mW / 0.85 = 390mWを消費します。これは1.5Vなので、バッテリーから260mAを消費します。バッテリーの定格は2300mAhで、デバイスは1回の充電で2300mAh / 260mA = 9時間動作できます。
バッテリーをかなり重くロードする場合、2300mA未満になり、1時間でバッテリーが消耗します。

そのようなバッテリーからより高い電源電圧を作るには、「ブーストコンバーター」と呼ばれる特定のタイプのスイッチング電源が必要です。これは、より高い電圧の噴出を行うためにインダクタを使用します。コンセプトは、ハンマーがあなたの腕が直接爪に届けることができるよりもはるかに高い圧力の噴出を作る方法と同じです。

この多くを統合するチップがあります。リニアテクノロジー、ST Micro、TI、その他さまざまな企業がこのようなチップを製造しています。Microchipの製品の一部は、お持ちの狭い電圧範囲で非常に優れています。

より高い電圧を作ることは問題ありませんが、これらのチップは物理の基本的な法則に制限されたままです。入力よりも多くの電力を供給することはできません。電力は電圧と電流の積なので、電圧が上がると出力電流を下げる必要があります。ハンマーの場合と同様に、より高い力を得るために、腕は爪に与えられるよりもはるかに多くの動きをする必要があります。もちろん、いくらかの損失もあります。90％を超えるものは非常に優れています。例として、ブーストスイッチャーの効率が80％で、1.3V入力から100mA出力で3.3Vを生成するとします。3.3V* 100mA = 330mW。スイッチャーの損失を考慮して、330mW / 80％= 413mW in。413mW / 1.3V = 317mA、これはバッテリーから引き出される電流です。

この例では、バッテリー電流は317mAで、AAタイプがしばらく持続できる範囲内です。バッテリーの持続時間を知るには、バッテリー容量を調べる必要があります。これは、mA時間などのcurrent * timeで表されます。単三電池の容量が2 Ahだとしましょう。最初の近似では、2 Ah / 317 mA =実行時間6.3時間です。ただし、この基本的な分析を台無しにする多くのことがあります。一つには、バッテリーの全放電寿命にわたって電流が317mAにならないということです。バッテリー電圧が低くなると、スイッチング電源により多くの電流が流れます。温度もバッテリー容量に大きく影響します。これが寒い環境で屋外で実行することを意図している場合、定格バッテリー容量の1/2以下しか得られない可能性があります。電流自体も容量に影響します。AAの300mAで容量が大幅に低下することはおそらくありませんが、1Aは確かに低下します。300mAで2.0 Ahが得られる場合がありますが、800mAでは1.6 Ahのみです。私は数字を作っています。これらはおそらくほとんどの単三電池にとってまったくばかげているわけではありませんが、実際に電池のデータシートを確認する必要があります。

与えられた回答は、あなたが説明したものの現実世界のバージョンでは機能しないか、最低コストにはほど遠いでしょう。

StevenのLM2623 データシートは妥当な選択であり、1.1Vで始まり0.9Vで動作しますが、ICの価格は約60セントです。

本当に最低コストを望むなら、ジュール泥棒の適切に設計されたバージョンが良い候補です。この名前を使用すると、多くの亜種につながりますが、元の形式はあまり効率的ではありません。ただし、アイデアが決まったら、オプションを確認して選択できます。

「ジュール泥棒」は、インダクタのメイン巻線とインダクタのフィードバック巻線を使用する1トランジスタの自己発振ブーストコンバータです。DIYで使用する場合は、ほとんどすべての最新の廃電子機器から無料で構築できます。また、新しい部品や余剰部品を購入すると、10〜20セントの部品で構築できます。

ここでDIYジュールシーフページの好例

以下の合成画像は、上のページの3つの画像で構成されています。

その他-1つのトランジスタと2つの個別のインダクタでブーストコンバータを構築できます-2つの巻線が不要な利点があります。そして、古典的なコルピッツ発振器は、タップなしのインダクタを使用しています。
ここに数字と

他のバージョン：

良い

他の数百万人

ウィキペディア：

追加：

基本的なジュール泥棒は素晴らしいデザインではありません。優れた機能は、多くの場合に機能するため、エネルギー変換、SMPS、ブーストコンバーターなどを比較的経験の浅い未教育の電子機器に導入することです。

規制バージョンに関するさまざまな考えは、このコレクション（YMWV）で確認できます。

いくつかの関連性があると思われる以前のスタック交換Joule Thiefの回答をいくつか見つけました。このサイトで「ジュール泥棒」を検索すると、さらにいくつか表示されます。

ジュール泥棒の計算方法

代替修正：ジュール泥棒の計算方法

2012年12月

さまざまな1セルからLEDドライバーへ

私が知っているブーストコンバーター用の最も安価なICは、34063とMCP1640です。MCP1640の出力は5Vまでしか上がりませんが、MCP1640がSMDとしてのみ利用可能であることを除いて、34063よりも効率的で使いやすい（外部部品が少ない）ようです。

ダッシュボタン

[Amazon] Dash Buttonは、バッテリーの公称1.5 Vからブーストされた3.3 Vで動作し、オンのときはバッテリーから200〜300 mA、スリープのときは2.3μAを消費します。つまり、〜1200 mAhのバッテリーは、オンの状態で少なくとも4時間、スリープ状態の何十年もデバイスに電力を供給できるはずです。ボタンはアクティブになったときに数秒間しかオンにならないため、おそらくバッテリーが切れる前に1000回近く使用できます。したがって、ボタンはバッテリーが消耗するずっと前に時代遅れになるはずです。

[それは] U1はおそらくTI TPS61201ブーストコンバーターであることを指摘しました。フットプリント、パッケージマーキング、およびピン配置が適合するようです。

アマゾンダッシュボタンティアダウン

「USB Boost Circuit」などを検索する場合、eBayやAliExpressには安くて陽気な（または厄介なの？）回路がたくさんあります。これらは完成したデバイスとして$ 0.30-$ 2で販売されますが、通常は25mmx19mmです。写真をよく見ると、制御ICの製品コードを読んでそれが何であるかを確認できます（ただし、 AliExpressのサプライヤーがリストにデータシートを提供します）。これらのほとんどすべてに、出力電圧を基準電圧にスケーリングする抵抗分圧器があり、分圧器の片方の抵抗を変更すると、出荷時の5Vではなく3V3になります。

価格を下げるために50個を購入し、USBソケットのはんだ付けを解除し、ダブルAAホルダーにはんだ付けし（0.19ドル）、今ではプロジェクトに必要な電圧に設定できる安価な電源を保管しています。電源ごとに実際に0.50ドルを超えることはできないと思います。

$15k\Omega$$47k\Omega$$\frac{15}{47+15}\times5V \approx 1.2V$$27k\Omega$

必要な電圧のバッテリーに切り替えることを検討し、場合によってはブザー用の2番目のバッテリーに切り替えることを検討してください。

（実際に同じ回路の他の何かに1.2V / 1.5Vが必要な場合、これは適用されません）