Régulateur pour ultra basse consommation

[dje8269]

Bonjour à tous,

dans une bricole, je souhaite alimenter un circuit avec une batterie Lipo.
Avec cette batterie, je souhaite alimenter une électronique, composé d'un petit capteur et d'un µC en 3V.
J'envisageai donc d'utiliser un régulateur linéaire LDO pour obtenir la tension de 3V désirée. La consommation du montage en fonctionnement est de l'ordre de 30µA à 50µA.

quels sont d’après vous les caractéristiques à regarder sur la DS d'un régulateur pour choisir le bon régulateur. L'idée vous l'aurez compris est de consommer le moins possible face à mes 30µA.
Si vous avez une référence de composants ce serait top, sinon le critère spécifique et je me chargerais de fouiller sur un distributeur .

J'ai vu celui la :
https://www.mouser.fr/datasheet/2/60...ff-3124194.pdf

Ils indiquent " Low Quiescent Current: 20μA" est ce utile ?


Merci à vous.
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[bobflux]

Déjà il faut que tu vérifies si tu as besoin d'un LDO. Par exemple un bon vieux AVR style Atmega fonctionne parfaitement de 1.8V à 5.5V donc tu peux mettre la batterie en direct dessus. Si ton micro est en 3V3 et que ta batterie plafonne à 4.2V alors il va te falloir un LDO.

"Quiescent Current" c'est ce que ton LDO consomme constamment à ne rien faire, donc déterminant pour ton utilisation "basse consommation". Il serait de bon goût que ça soit très inférieur à la consommation moyenne de ton montage.

Ensuite il faut regarder la consommation en pic. Par exemple ton micro est en mode sleep, il consomme 1µA, mais quand ils se réveille il consomme combien avec le capteur et tout ? 1mA, 100mA?... 500mA si c'est un ESP32?

Une fois ton courant maximum connu, il te faut un LDO qui a une tension de déchet (dropout) assez basse pour que, lorsque ce courant est demandé, la tension de sortie ne s'écroule pas en dessous du minimum accepté par le micro.

Il faut donc regarder le dropout au courant maximum demandé par ton montage dans la datasheet.

LT1761 est un composant assez ancien, à base de PNP, et comme quasiment tous les LDO PNP il va saturer le transistor quand la tension d'entrée est un peu basse, et donc il va avoir un dropout plus élevé et aussi une consommation plus élevée, ce qui est l'inverse de ce que tu veux.

Il vaut mieux un composant à base de PMOS qui va utiliser un courant constant, et quand la tension de l'accu est basse le PMOS devient simplement une résistance entre l'entrée et la sortie.

Ensuite on élimine tout ce qui n'est pas stable avec des condensateurs céramique en sortie, qui demande une ESR particulière, etc.

Enfin il faut regarder les graphes de "transient response" dans la datasheet car les LDO basse consommation ont tendance à être un peu lents. Donc quand ton micro sort du sleep pour passer en mode actif, la tension de sortie du LDO va chuter. De combien, c'est la question. Il vaut mieux surdimensionner le condensateur en sortie.

Si tu réponds à la question "courant max en sortie" et aussi ton épicerie préférée (farnell, mouser...) je vais essayer de t'en trouver un.

[dje8269]

Bonsoir Bobflux,

Merci pour l’intérêt porté à mon questionnement.

Pour l'épicier j'aime bien mouser , le site va vite et les filtres sont bons.

Le courant max sera de 50µA a peut prêt en sommeil ( 99% du temps).
Réveillé je dirais quelques 100µA max pendant quelques millisecondes seulement.

Mon but est de peaufiner la veille, pour ne pas avoir à recharger souvent. Certains vont me dire quelques µA c'est pas grave, oui mais la batterie ne fait 50mAh .
Et j'envisage plusieurs semaines d'autonomie.

J'ai pris notes de tes excellentes remarques et je vais cherché en ce sens pour moi aussi en proposer.

Merci

[bobflux]

Les consommations à vide (Quiescent current) cités dans le moteur de recherche de mouser sont toutes fausses lol.

Celles de digikey sont bonnes.

https://www.mouser.fr/ProductDetail/...71ZLgWAg%3D%3D

https://www.mouser.fr/ProductDetail/...N8jvyLjQ%3D%3D

https://www.mouser.fr/ProductDetail/...iNDfPZhQ%3D%3D

10µF céramique en sortie

et hop

50µA en sleep c'est beaucoup, qui consomme autant ? Le capteur ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[dje8269]

50µA en sleep c'est beaucoup, qui consomme autant ? Le capteur ?

Un petit ecran mono chrome !

j'ai trouve celui-ci qu'en pense tu ?

TPS7A0230

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tp...eetru.com%252F

ULTRA LOW quescient current ils parlent en nano Ampère

[Murayama]

Bonjour!

Si c'est pour être en veille 99%du temps, alors il vaudrait mieux trouver un µP qui consomme moins
en veille. J'ai utilisé MSP430 il y a longtemps, et à l'époque déjà, il me semble que le mode veille
était dans les 100 nA (donc 500 fois moins que vos 50µA). Et quand on le réveille, c'est 250 µA / MHz,
sachant qu'il n'est pas nécessaire de le faire tourner à 1Mhz, on peut rester sur la fréquence RTC
qui nous amène à 8µA à 32kHz en mode actif.
Mais ce qu'il faudrait savoir avant tout, c'est ce que fait votre "bricole". Quelle est la consommation
en mode actif (i.e. pas en veille)?
Et à part ça, je pense aussi qu'un LDO est peut-être inutile, faut voir, suivant la réponse à la question
ci-dessus.

Pascal

J'ajoute qu'un LDO, c'est la pire des solutions pour un système à basse consommation.

[dje8269]

Bonjour Murayama,

Comme indiqué au dessus , le µC n'est pas le plus gourmand. En veille il devrait consommer très peu. environ 1µA . Et au reveil pas bien plus. il doit communiquer en SPI , donc je ne peux pas descendre trop en fréquence.

Pour le moment c'est théorique , juste des ordres de grandeurs.
Actif maximum 100µA
En veille inférieur à 50µA

Le plus gros consommateur est un écran monochrome qui doit être allumé en permanence.

Qui-a-t-il d'autre comme choix autre que le LDO ?

[Murayama]

Bonjour!

Le plus gros consommateur est un écran monochrome qui doit être allumé en permanence.

Ah, effectivement, je n'avais pas lu le 100 µA réveillé. À ce courant là, j'imagine que c'est sans backlight?

Par contre, l'écran monochrome... Quelle taille, quelle résolution?
Je me souviens avoir utilisé de petits écrans (128 x 64 COG, environ 3cmx2), et la consommation était de l'ordre du µA.
Et la consommation était même très inférieur au µA en dehors des transferts SPI.

Mais il faudrait que je retrouve les documentation pour être sûr des chiffres.

Pascal

[dje8269]

Oui c'est exactement ca ! C'est ecnra de recup avec driver integré. Je n'ai pas la datasheet donc je ne suis pas certains de sa conso. J'ai comparé par rapport a d'autre un peu à la louche.
Disons que mes valeurs sont des ordres de grandeur et non des valeurs précises.
Un capteur de t° , un µC et un ecran. tout ca sur batterie de drone pour enfant recuperé de 50mAh , elle est toute petite.

Je pense à la planete je recycle ! lol. en achetant des composants chinois lol

[Murayama]

Bonjour!

Bon, d'autres chiffres seraient nécessaires: le biniou doit tourner combien de temps?
Si c'est juste pour faire un thermomètre digital, il n'est pas nécessaire de mesurer
fréquemment. 1 fois par seconde, c'est du luxe. On peut probablement durer des mois.
En plus, certains µP (MSP430, toujours lui) ont des thermomètres intégrés. Donc pas
besoin de SPI. Réveiller un coup de temps en temps, faire la mise à jour, et se recoucher.

Pascal

[bobflux]

TPS7A0230

Très bien, très basse conso et le passage de 0mA à 50mA ne tombe que de 200mV, c'est le mieux.

Quand ils font le test de 1mA à 50mA c'est trompeur parce que c'est beaucoup plus facile

[dje8269]

Merci pour la confirmation ;

Adjugé pour celui ci !

A retenir le "quiescent current" est sa propre consommation, a partir du moment ou il est alimenté, et que derrière que sa consomme ou non il consommera cette valeur.

[bobflux]

Pour couper les cheveux en quatre la conso du LDO c'est "Ground current" figure 6.3 dans la datasheet. Donc à 100µA en sortie ils donnent 300nA.

[Vincent PETIT]

Bonjour,
Pour un design low-power le MSP430 est imbattable car il est construit sur une architecture Von Neumann contrairement aux autres micros à architecture Harvard connus et qui lui sont comparables (ATMEGA, PIC, ...). Une architecture Von Neumann est moins performante, c'est pour ça qu'elle consomme beaucoup moins et d'ailleurs si le MSP430 est un micro 16bits c'est justement pour rattraper par exemple les perfs des concurrents 8 bits.

Je n'aurai pas choisi un régulateur LDO pour ton application, je me serai tourné plutôt vers un composant spécialisé de ce genre là : MAXM17225 https://www.analog.com/media/en/tech.../MAXM17225.pdf qui va te siffler le jus de ta batterie jusque très bas (je n'ai pas regardé le prix par contre)

Si tu vas à la chasse au gaspillage ce doc est très instructif https://www.silabs.com/documents/pub...capacitors.pdf, tu peux aller direct à la conclusion.

[antek]

MAXM17225

J'ai pas cherché plus loin, mais chez Farnell il est à 70 € HT / pièce

[Vincent PETIT]

70€HT ce doit être la carte d'évaluation. Il est à 3,44€ sur Mouser.

C'est un package assez délicat par contre, il doit y avoir d'autres composants spéciales battery/pile du même genre mais plus facilement soudable. Des trucs genre LTC3537 https://www.analog.com/media/en/tech...ets/3537fd.pdf mais mieux adaptés aux faibles courants.

L'avantage de ces composants spécialisés c'est qu'ils vont allonger la durée de vie de l'appareil en allant jusqu'à l'épuisement de la batterie/piles.

[bobflux]

Si tu mets ça sur l'accu lithium d'OP il va se transformer en pile à usage unique par sur-décharge

[antek]

Pardon, c'est bien la carte . . .

[Vincent PETIT]

Si tu mets ça sur l'accu lithium d'OP il va se transformer en pile à usage unique par sur-décharge

j'avais pas fait attention.
Oui en effet il ne faut pas mettre se composant car l'accu (1S j'imagine) ne peut pas descendre en dessous de ~3V en général

[micapivi]

Bonjour

S'il y a la place pour une batterie d'une taille équivalente au format d'une pile AAA (je n'en ai pas trouvé de plus petit)
il serait possible de se passer du régulateur de tension en utilisant un élément de batterie de type LiFePO4