9V a 5V regulado ou 6V a 5V regulado? Qual é o mais eficiente?

Eu tenho a opção de escolher uma pilha Duracell 1x 9V ou quatro pilhas Duracell AA. Quero regular a voltagem para 5V com um 7805. Pelo que entendi, os reguladores de voltagem apenas convertem a energia indesejada em calor para atingir a voltagem regulada.

Meu melhor palpite de eficiência é usar as quatro pilhas AA, menos energia desperdiçada e maior mAh. Devo olhar para a tensão de queda dessas diferentes fontes de energia?

Minha aplicação é alimentar um MCU durante o registro de dados sem precisar trocar as baterias com frequência. Seria melhor ter a opção de mAh mais alta, mas com uma tensão mantida.

Existe algum lugar em que eu possa procurar para obter mais informações sobre isso? Ou eu poderia ser iluminado?

Nem é uma boa escolha.

Como você diz, a bateria de 9 V será bastante ineficiente. As baterias de 9V são muito fracas em termos de densidade de energia e você desperdiçará 44% do que recebe no regulador.

4 pilhas AA produzem cerca de 6 V na melhor das hipóteses, o que está bem abaixo do que um regulador 7805 exige como entrada para produzir uma saída confiável de 5 V. Se você seguir esse caminho, precisará de um regulador LDO (baixa desistência). Há uma abundância disponível que pode regular de 6 V a 5 V.

A eficiência é decente o suficiente com as 4 pilhas AA (83%), mas o problema é que você não terá a vida útil completa dessas baterias. Mesmo um LDO precisa de algum espaço para operar, figura aproximadamente 300 mV, embora você precise consultar as fichas de dados para os números reais. Isso significa que suas 4 baterias devem fornecer pelo menos 5,3 V, ou seja, 1,33 V por célula. Ainda resta energia significativa em uma célula AA normal a 1,33 V. A energia que você recebe será usada com eficiência suficiente, mas você deixará muito na bateria.

Então o que fazer? Existem várias opções:

1. Não use 5 V. Por que você quer 5 V, afinal? Os microcontroladores modernos funcionam a partir de 3,3 V, assim como a maioria dos outros circuitos conectados a ele. Eles também tendem a ser mais eficientes em termos de computação / Joule, então você ganha nessa conta também. 4 AA em um LDO de 3,3 V é menos eficiente na tensão final desejada, mas você provavelmente precisará de menos corrente e poderá drenar as baterias até o fim.

2. Use um pequeno comutador. Existem vários chips comutadores pequenos destinados exatamente a esta aplicação. Microchip faz alguns bons que já usei algumas vezes, mas não me lembro do número da peça em cima da minha cabeça. Verifique o guia do seletor. Com um comutador, você não precisa mais igualar a tensão da bateria e a tensão do circuito. Agora você pode usar 2 AA, que ainda contêm mais energia do que uma bateria de 9 V, você pode usar a energia deles com eficiência e sugá-los totalmente para secar. Isso, juntamente com um circuito de 3,3 V, seria a melhor abordagem do ponto de vista de energia. Eu já fiz isso algumas vezes.

Como você afirmou, o 7805, um regulador linear, transforma uma voltagem mais alta em uma mais baixa, com a diferença sendo dissipada como calor. Não é muito eficiente, especialmente com tensões mais altas. Um regulador de comutação é muito mais eficiente.

Quanto ao uso de 4 AAs, assumindo células alcalinas de 1,5v, e não NiCD / NiMH recarregável de 1,2v, você teria 6 volts. 6 Volts não é suficiente para o 7805. Uma opção melhor seria um LDO (Regulador de abandono baixo) comparável. Você deseja / precisa de um que tenha uma queda (diferença mínima de tensão necessária entre entrada e saída) de menos de 1 volt, porque você também precisa considerar as baterias gastando até 5,6v (0,1v por bateria) ou menos após algum uso.

Mas a melhor pergunta é: você precisa de 5v? 4 baterias recarregáveis ​​de 1.2v fornecem 4.8V, que está dentro da faixa operacional de 5v ic. Ou use 3 baterias comuns para 4,5 (ou 2 para 3v) se o seu IC / Microcontrolador tiver uma faixa de entrada mais ampla. Você pode nem precisar de um regulador, dependendo da sua configuração.

A outra opção seria ligar o microcontrolador de 5V a partir de 2 baterias (3v) usando um regulador de aumento, muitos deles com eficiência de 75 a 90%.

O 7805 precisa de uma entrada de 7 V ou mais para regular adequadamente, o que você não obterá de quatro células AA. Um regulador LDO seria mais sensato. Eu usaria as células AA em vez de uma bateria de 9V, elas durarão muito mais tempo.

Muitos MCUs modernos não precisam de um regulador (gasta energia) e podem funcionar a partir de duas células AA.

Ao escolher as baterias, deve-se buscar uma tensão de entrada que, durante toda a vida útil da bateria, esteja sempre acima ou sempre abaixo da tensão desejada. Se você usar um bom chip de fonte de alimentação de comutação (e componentes associados), obterá uma eficiência muito melhor do que com o 7805. Se você precisar de cinco volts, usar uma bateria de 9 volts com um comutador decente permitirá que você funcione até o a bateria está basicamente vazia (0,9 volts por célula). Se você está pensando em um 7805 por motivos de simplicidade, considere usar um módulo de fonte de alimentação de comutação de três pinos, projetado para cair em lugares que normalmente usariam um 7805. O 7805 é bastante obsoleto por apenas sobre qualquer finalidade; mesmo se você quiser algo simples e barato, o uso de outro regulador linear provavelmente dobraria a vida útil de uma bateria de 9 volts antes que um suprimento de +5 começasse a cair; um comutador provavelmente poderia estender ainda mais as coisas.