Paso 4: Circuito de diseño 2: fuente de alimentación
Antes de saltar en para el diseño de Junta, todavía tenía que considerar la fuente de alimentación.
Aunque utiliza 2 pilas AAA en serie parece sencillo porque dan 3 V, esto sólo es cierto cuando las pilas son nuevas, y cuando consiguen más viejos, la tensión caerá hasta 1.6 V. Ver los gráficos adjuntos batería voltaje vs tiempo de para aplicaciones de potencia actual y constante constante. Ambas curvas son muy similares y muestran una caída de tensión rápida al principio y al final de la vida de la batería, con una región más y sobre todo constante en el medio. Los gráficos son tomados de la hoja de datos de batería Energizer E92 AAA.
Así que básicamente el voltaje de una batería puede variar entre 1,6 V y 0.8 V y es constante en ninguna parte cerca de 1.5 V. Ya que no quería que cualquier cambio en el brillo de LED debido a la tensión de la batería cae, más probablemente el chip ATmega también es más feliz con un suministro constante de alimentación, tuve que usar un convertidor DC/DC que puede proporcionar una salida V 3.3. Para elegir el adecuado, tuve que considerar lo siguiente:
- voltaje de entrada está entre 3.2 V y 1.6 V
- voltaje de salida es constante 3.3 V
- corriente de salida necesaria máxima es...
¿Qué es la corriente máxima que pueden dibujar los componentes? Permite comprobar la hoja de datos de los LEDsy para el ATmega328P. Si resulta que LEDs consumo máximo 20 mA cada uno y el ATmega a 3.3 V y 8 MHz, así no existe explícitamente, pero hay un gráfico que muestra la fuente corriente vs Voltaje entrada y frecuencia de funcionamiento. De esto a 3.3 V y 8 MHz reloj el ATmega necesitaría máximo 4 mA (estimación muy aproximada). También tenemos una resistencia de pullup 10 k, que también sacarán 3.3/10000 = 0.33 mA.
Así que todo se puede estimar un consumo de corriente máximo de 24 × 20 + 4 + 0,33 + s (algunas extra de sensación de tripa para estar seguro) = 484,33 mA + s ≈ 550 mA. Que parece realmente bastante, y tuve un tiempo difícil encontrar un convertidor DC/DC que realmente podría hacerlo. Entonces estaba pensando un poco más y se dio cuenta, que debido a la multiplexación, realmente sólo 1/3 de los LEDs están en cualquier momento. Así que en realidad es sólo 8 × 20 + 4 + 0,33 + s = 164.33 + s ≈ 200 mA.
Esto es un poco más realista y logré encontrar un convertidor que se ajuste a estos requisitos, y también pude comprar desde donde ordenó a las otras partes: TPS61070 de TI
Me decidí por esta basado en 2 parametes: máxima corriente de salida y eficiencia de 3,3 V de salida cuando la entrada está entre 1.6 V y 3.2 V. Ver los gráficos correspondientes en las figuras adjuntas.
Para una explicación más a fondo por un experto en la capacidad de la batería ver episodio #140, y para escoger el apropiado refuerzo de DC/DC ver episodio #139 de EEVblog, altamente recomiendo.
