Il CubeX con i suoi svariati componenti, tra microcontrollore, sensori, RFID transceiver, schermo OLED, etc, etc… necessita di diverse tensioni e correnti. E’ proprio per questo che bisogna progettare con cura lo stadio di alimentazione per poter fornire l’energia necessaria per il corretto funzionamento di ogni singolo componente.
Inizierei con l’analizzare le tensioni e le correnti richieste da ogni singolo componente o gruppi di componenti:
– PIC32MX795F512H -> range tensione: 2.3 – 3.6 V consumo max: 120mA circa ad 80MHz
– TRF7970A -> range tensione: 2.7 – 5.5 V consumo max: 130mA @ 200mW fullPower
– sensori vari (accelerometro, barometro, etc…) -> range tensione: 1.95 – 3.6 V consumo max: 1-10mA
– schermo OLED -> range tensione 1.65 – 3.3V consumo max: 300uA + tensione VCC: 10V consumo max: 15mA
Visto che verrà utilizzata una singola cella al litio, la tensione disponibile in ingresso al sistema avrà un range da 3.7V con batteria carica fino a 2.7V con batteria scarica.
Per alimentare il microprocessore, i vari sensori e lo schermo OLED ho optato per l’MCP1824T della Microchip, un regolatore lineare a basso dropout (200mV) con tensione fissa a 2.5V.
In questo modo sono sicuro di poter fornire una tensione di 2.5V in qualsiasi condizione si trovi la batteria. Inoltre l’MCP1824T è in grado di fornire ben 300mA, più che sufficiente per alimentare tutti i dispositivi sopra elencati che utilizzeranno i 2.5V come alimentazione principale.
Ecco un video dove eseguo il primo test di alimentazione dell’MCP1824T in un PCB sperimentale:
Per quanto riguarda il TRF7970A, per poter sfruttare tutta la potenza disponibile (200mW) è necessario alimentarlo a 5V costanti, quindi sono andato in cerca di un convertitore DC/DC che mi permettesse di avere in uscita 5V con un range in ingresso pari a quello della cella al litio: 2.7 -3.7 V.
La mia scelta è caduta sul TPS61202 della Texas Instruments, un boost converter a tensione fissa di 5V capace di erogare ben 600mA con tensioni in input maggiori di 3V e 300mA con tensioni in input maggiori di 2.4V.
Come si vede nella foto, necessita solamente di un’induttanza esterna e tre condensatori di bypass.
Questo è il video in cui testo per la prima volta le capacità del TPS61202:
Visto la disponibilità dei 5V utilizzando il TC1240A della Microchip posso inoltre raddoppiare la tensione ed ottenere i 10V necessari allo schermo OLED.
Il TC1240A è in grado di raddoppiare la tensione che è presente in input. Accetta tensioni da 2.5 a 5.5V e può erogare al massimo 20mA. L’OLED con tutti i pixel accesi consuma al massimo 15mA quindi riesco a coprire il suo fabbisogno energetico 🙂
Nel prossimo articolo parlerò della scelta dei sensori destinati ad essere installati nel CubeX tra cui un ottimo accelerometro digitale ed un barometro di precisione!
Ciao!