リチウムイオン（またはLiPo）バッテリーからの調整済み3.3V

バックグラウンド

リチウムイオンまたはLiPoバッテリー（おそらく1000 mAhの容量のバッテリー）で回路に電力を供給したいです。これらのバッテリーの電圧は、放電サイクル中に通常4.2Vから2.7Vになります。

私の回路（3.3Vで動作）の最大電流要件は400mAです。ただし、これは約5％の時間で発生するピーク電流のみであると述べるべきです。回路は残りの95％の時間で約5mAしか消費しません。

質問

リチウムイオンバッテリーの（変化する）出力電圧を必要な3.3Vに変換して、最大400 mAのピーク電流で回路に電力を供給する最良の方法は何でしょうか？「最良の方法」とは、バッテリー容量を最大限に活用するための最も効率的な電圧変換を意味します。

私にとって厄介なのは、リチウムイオンバッテリの電圧が、必要な最終電圧を下回ることもあれば、必要な最終電圧を下回ることもあるという事実です。それがこれらの2つのうちの1つだけであれば、おそらくそれぞれLDOレギュレータまたはTPS61200のようなブーストICのいずれかを使用したでしょう。

BUCK-BOOST DC / DCコンバーターを試してください。90％を超える効率で利用できます。TIおよびリニアのWebサイトをご覧ください。あなたを助ける「計算機」があります：

• http://www.ti.com/lsds/ti/analog/powermanagement/power_portal.page
• http://parametric.linear.com/buck-boost_regulator

オプション：

• TPS63031
• TPS63001

• 線形レギュレーターは、代替手段と同様に機能します。

• 適切なレギュレータ部品のオプション（安価で約400-500 mAの電流で200mV未満の低ドロップアウト電圧）には以下が含まれます：TPS73633、TPS73733、TPS79533、TPS79633、LD39080DT33、LD39150PT33、MIC5353-3.3、ADP124ARHZ-3.3

• ほとんどのバッテリー電圧範囲で、効率は90％に近いか、それ以上になります。

• おそらくバッテリー容量の80％以上が利用可能になります。Vbatteryが低下しすぎない場合、LiPoおよびLiIonバッテリーは「消耗が少ない」ため、バッテリーにある程度の容量を残しておくと、バッテリーサイクルの寿命が長くなります。

• 降圧レギュレータは、非常に慎重に設計されていれば効率が向上する可能性がありますが、多くの場合そうではありません。

TPS72633データシート-3.3V出力、<= 5.5V入力を修正。温度範囲全体で400mAで100mVを下回るドロップアウト。Digikeyで約$ 2.55 / 1で、ボリュームとともに低下します。

TPS737xxデータシートは最大1Aで、1Aで130 mVのドロップアウトが一般的です。

LD39080 ...データシート 800 mA、ドロップアウトOK。

負荷は短時間で400 mAピークですが、95％の時間で5 mA以下であると言います。使用したいバッテリー容量を言うことはありませんが、1000 mAhの容量を想定してみましょう。物理的にも携帯電話などでも一般的な非常に大きなバッテリーではありません。

3.3Vが必要な場合は、Vin> = 3.4Vのレギュレーターを簡単に実現でき、さらに3.5Vのレギュレーターを実現できます。

では、室温で0.4 Cの場合、バッテリー容量の何パーセントを得ることができますか？下のグラフに基づく-おそらく、400 mAで75％を超え、1000 mAhバッテリーで5 mAで100％に近い。下記参照。

Vout = 3.3Vおよび90％の効率の場合、Vin = 3.3 x 100％/ 90％= 3.666 = 3.7V。したがって、最大3.7Vの線形レギュレーターは90％以上を提供します。これは、降圧コンバーターで超えることが可能ですが、細心の注意が必要です。Vin = 4.0V、効率= 3.3 / 4 = 82.5％でさえ、Vinがこの値を下回るのに長くはかからないため、ほとんどの場合、リニアレギュレータの効率は90％に近いか上になります。バッテリー容量の大部分。

この場合、Vbattery_minに対するD Pollitの3.7Vの数値は高すぎると感じますが、3.5Vまたは3.4Vの数値を使用すると、バッテリー容量の大部分が提供され、バッテリーサイクルの寿命が長くなります。

温度と負荷の要素としての容量： 400 mA = 0.4C。

下の左のグラフは、元々引用されていた三洋リポのデータシートです。0.5Cの放電では、電圧は約2400 mAhまたは2400/2700 = 2700 Ahの公称容量の88％で3.5V未満に低下します。

右側のグラフは、さまざまな温度でのC / 1（〜= 2700 mA）の電流での放電を示しています。温度が0℃（0℃）の場合、電圧は約1400 mAhで3.5 Vを下回りますが、25℃の場合は約2400 mAhです（左のグラフを参照）。しかし、10 Cと言えば、2000 mAh以上を期待できます。これは、C / 1放電で、この例では400 mA = 0.4Cであり、5 mAの95％放電率は、ほぼ完全な公称容量になります。

次のいずれかの方法を試してみます。

• 3.3Vを下回るまで電圧を上げてから、この値に調整します
• 直列に2つのバッテリーを使用する
• サーカスを再設計してみてください。公称電圧3.3Vの一部のICは2.5Vでも動作します

LFP（フェロリン酸リチウム）バッテリーを入手してください。公称電圧は約3.2Vで、動作電圧範囲は3.0〜3.3Vです。リチウムイオンバッテリーを4.7Vから3.7V未満に消耗させると、放電深度に反比例するため、寿命に悪影響を及ぼします。

正直に言うと、LDOレギュレータで十分でしょう。Li-Poセルが3.3Vに下がると、ほとんどの電力が供給されています（リポ放電曲線を参照）。公称3.3V電源を示す多くのデバイス（esp8266、nrf24l01など）は、3.3Vをはるかに下回って動作します。

実用的な例として、ワイヤレスレギュレーターとBA33BC0Tリニアレギュレーター用のNRF24L01モジュールを使用して、ワイヤレストランスミッターとレシーバー/ディスプレイモジュールで速度計を構築しました。送信機と受信機の両方のセル電圧が受信機のディスプレイに表示され、実際には約3.1-3.0Vをカットします。私は5〜30℃の温度で運転します（これらのデバイスは動作します）。

このLDOレギュレータのデータシートは0.3V-0.5VI / Oの差を引用していると思います（私は思う？）、NRF24L01は3.0V-3.6Vの供給範囲を引用しているので、これはLi-Poプロジェクトに本当に良いです。