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Alimentación de múltiples componentes con diferentes requisitos de energía desde una batería recargable

Estoy construyendo un juguete para un bebé que básicamente ejecuta un ESP32, 2 amplificadores de clase D, un módulo de tarjeta SD y un NeoPixel (uno solo). Tiene que funcionar con batería y hasta ahora he descubierto que es más difícil de lo que pensaba…

Aquí están los requisitos de energía de todos los componentes (al menos como yo los entiendo). Traté de armar mi diseño de cómo alimentar esto usando una batería recargable, pero me encantaría saber si lo estoy haciendo bien.

Componente Voltaje de entrada Corriente estimada
Receptor de cargador inalámbrico Clasificado para salida de 1A
TP4056
ESP32 Regulado 3.3V o 5-12V ~80mA
MAX98357A 2,7-5,5 V ? (ver pregunta 3)
Módulo de tarjeta SD de Adafruit 3,3 V o 5 V ~100-150mA? (basado en estimaciones generales)
neopíxel 5V (pero parece funcionar bien con 3.3V) ~30mA

Cuando conecté todo a un powerbank (5V) noté que el voltaje fluctúa cuando reproduzco audio a través de los parlantes. El banco de energía no era el de mayor calidad, por lo que normalmente comencé con 4.8-5V y cuando comencé a reproducir audio, bajó a 4.5V y, a veces, solo provocó que el ESP32 se reiniciara.

Parece que puedo alimentar todos los componentes usando 3.3 o 5V. Asumí que es mejor regular el voltaje solo una vez (todas esas placas tienen reguladores internos), así que se me ocurrió este esquema. Espero que tenga sentido, pero nunca construí algo así antes, así que no tengo idea si es práctico o si hay algo más que me falta.

esquemático

simular este circuito: esquema creado con CircuitLab

  1. El TP4056 me da un voltaje entre 2.4-4.2V. Primero necesito regularlo a 3.3V (principalmente para el ESP32 y la SDCard que parecen ser sensibles a los cambios de voltaje). ¿Cuál es la mejor manera de hacerlo en mi configuración? ¿Es «buck-boost» el convertidor que necesito? Parece que necesito que tenga una salida bastante estable. ¿Es mejor solo regular el voltaje y cortarlo a 3.3V?

    ¿Alguien puede referirme al componente recomendado? Estoy abrumado por muchos tipos de reguladores y muchas partes diferentes.

  2. ¿Está bien conectar los amplificadores al voltaje de la batería sin procesar? Asumí que, dado que necesitan la mayor cantidad de corriente (y causan los picos), tal vez sea mejor alimentarlos por separado de los componentes sensibles y ahorrar parte de la carga en el regulador si no es necesario en su caso.

  3. En cuanto a los amplificadores, están clasificados para 3W. Traté de medir la corriente mientras reproducía un archivo de audio y obtuve un promedio de 200-250 mA. Pero si entiendo bien, eso solo da (250mA * 5V = 1.25W). ¿Está eso dentro del rango normal o me perdí algo? (Reproduje un archivo razonablemente alto).

  4. Sobre todo temo por los peligros de la batería. Si entiendo correctamente, el TP4056 (con el chip de protección DW01) debería ser seguro para usar, ¿verdad? Pensé en agregar otro fusible de 1A (o 2A) en la línea de la batería principal para limitar aún más la corriente extraída total, pero no estoy seguro si no estoy demasiado paranoico.

    No necesito una carga rápida (y el receptor inalámbrico solo da 1A de todos modos). Vi que hay una resistencia con la que puedo jugar para limitar la corriente de carga. ¿Es más seguro si lo bajo a algo así como 500mA o realmente no hará la diferencia?

    ¿Es esa batería (por ejemplo) adecuada para mí? tengo que buscar algo en especifico?

¡Muchas gracias!

1 respuesta
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Debe sumar todas las corrientes para obtener la carga de la batería. También asegúrese de agregar la corriente que consumirá el convertidor SEPIC, ya que está aumentando, será más que la carga. Multiplique su número por al menos 1,3 para obtener su valor actual. Una vez que sepa esto, necesita saber cuánto tiempo necesita funcionar con una carga. En este punto, puede dimensionar su batería y luego elegir el dispositivo de carga apropiado.

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