PCB Christmas tree (4 / 10 steg)

Steg 4: Circuit design 2: strömförsörjning

Innan du hoppar i att styrelsen layout design, hade jag fortfarande att överväga strömförsörjningen.

Även om med 2 AAA-batterier i serie verkar enkelt eftersom de ger 3 V, detta gäller bara när batterierna är helt nya, och när de blir äldre, spänningen kommer att sjunka till 1,6 V. Se bifogade grafer på batteriets spänning vs tid för konstant aktuella och konstant effekt applikationer. Båda kurvor är mycket lika, och de visar en snabb spänningsfall vid början och slutet av batteritiden, med en längre, mestadels konstant region i mitten. Diagrammen är hämtade från Energizer E92 AAA batteri datablad.

Så i princip spänningen från ett batteri kan variera mellan 1,6 V och 0,8 V, och är inte i närheten konstant 1,5 V. Eftersom jag inte vill ha någon förändring i LED ljusstyrka på grund av släppa batteriets spänning, plus ATmega chipet är förmodligen också lyckligare med en konstant spänning, jag var tvungen att använda en DC/DC uppsving omvandlare som kan ge en 3,3 V utgång. Välja lämpligt, jag var tvungen att tänka på följande saker:

• är spänningen mellan 3,2 V och 1,6 V
• utspänningen är konstant 3,3 V
• maximal nödvändiga märkström är...

Så vad är maximal ström komponenterna kan dra? Kan kolla databladet för lysdioder, och för ATmega328P. Om visar sig att lysdioder dra max 20 mA varje, och ATmega på 3,3 V och 8 MHz, Tja det är inte uttryckligen det, men det finns en graf att visar levererar aktuella vs frekvens och input driftspänning. Från detta på 3,3 V och 8 MHz klocka ATmega behöver max 4 mA (mycket grov uppskattning). Vi har även en 10 k pullup motstånd, som också kommer att dra 3.3/10000 = 0,33 mA.

Så allt som allt vi kan beräkna en maximal strömförbrukning av 24 × 20 + 4 + 0.33 + s (lite extra från gut känna bara för att vara säker) = 484.33 mA + s ≈ 550 mA. Som verkar faktiskt ganska mycket, och jag hade svårt att hitta en DC/DC omvandlare som faktiskt kunde göra detta. Då jag tänkte lite mer och insåg, att på grund av multiplexing, faktiskt endast 1/3 av lysdioder är på när som helst. Så egentligen är det bara 8 × 20 + 4 + 0.33 + s = 164.33 + s ≈ 200 mA.

Så detta är lite mer realistisk nu, och jag lyckades hitta en omvandlare som passar dessa krav, och jag kunde också köpa det från där jag beställde andra delar: TI TPS61070

Jag bestämde mig på detta baserat på 2 parametes: maximalt utgång nuvarande och effektivitet för 3,3 V utgång när indata är mellan 1,6 V och 3.2 V. Se motsvarande grafer i bifogade figur.

För en mer grundlig förklaring av en expert på batteriets kapacitet se episod #140, och om att välja den lämpliga DC/DC-boostern se episod #139 i EEVblog, rekommenderar jag starkt dem.