Monitoramento de bateria com baixa corrente

Quero executar um microcontrolador de um lipo 1S através de um regulador linear de 3V. Eu preciso medir a voltagem da bateria no entanto. O problema com o uso de um divisor de tensão é que ela descarregaria a bateria ao longo do tempo, o que pode ou não ter um circuito de proteção embutido. Como o AVR que estou usando tem uma impedância de entrada recomendada não superior a 10K, não consigo divisor muito grande também.

Alguém pode sugerir uma solução que me permita monitorar essa tensão sem matar uma bateria desprotegida por alguns meses? O circuito pode entrar no modo de suspensão profunda por um período prolongado, o que significa que uma solução de divisor de tensão consumiria mais energia.

Acabei usando a solução de Hanno e Andy. Obrigado por toda a entrada. Infelizmente, só posso escolher uma resposta.

O divisor de tensão precisa unir-se ao MCU no modo de repouso profundo ... Isso pode ser conseguido com um canal FET P (por exemplo) .... Quando o MCU acorda, ele deseja medir a tensão da bateria. o que pode fazer é ligar um circuito formado em torno de um canal FET P que conecta a bateria + V ao divisor de tensão: -

A entrada ADC é mostrada à direita e não haverá tensão atingindo-a, a menos que o MCU tenha ativado o BC547 através do resistor de 10k. Sem ativação, o canal P FET é desligado e praticamente aberto. Se você puder programar o MCU para puxar para baixo seu pino de controle quando estiver dormindo, adicione outro (digamos) outro resistor de 10k desse ponto ao terra - isso garante que o canal P FET esteja completamente desligado.

Uma pequena palavra de advertência: escolha um canal P fet com baixa corrente de vazamento, caso contrário, haverá um pequeno dreno na vida útil da bateria, mas a maioria dos animais será abaixo de 100nA e muitos na região de 1nA.

Uma coisa final - como o regulador de tensão funciona com sua corrente de espera quando o micro está desligado - você precisa cuidar disso também?

Quando você precisa descobrir apenas quando a bateria está descarregada (ou avisar um pouco antes disso), não é necessário medir diretamente a voltagem. A tensão de saída do regulador cairá abaixo de 3V antes que a bateria atinja sua tensão mínima. Então você pode medir a tensão de alimentação do micro controlador.

Dependendo de suas capacidades reais, você pode fazer isso sem usar um divisor de tensão. Por exemplo, consulte a folha de dados ADC para um PIC12F1822 (na página 141):

O PIC possui uma referência de tensão interna e pode medir seu valor (o 'buffer FVR' que entra no multiplexador). Mas também pode usar a tensão de alimentação como referência para medições ADC (o seletor ADPREF na parte superior).

Dado isso, pode-se simplesmente medir a referência de tensão em relação à tensão de alimentação e obter a tensão de alimentação como resultado. No caso do 12F1822, a referência interna é 2.048V e o ADC possui resolução de 10 bits. Portanto, quando a tensão de alimentação cai abaixo de 3,0V, o resultado da ADC é superior a 699:

Observe que uma tensão de alimentação mais baixa significa resultados mais altos de ADC, pois a tensão de entrada e a referência são trocadas da maneira usual. Você pode converter esta fórmula para descobrir a tensão de alimentação real, considerando o resultado da ADC.

Você realmente precisa do regulador linear? A execução do µC com a tensão total da bateria facilitará muito as coisas. Além disso, o regulador e o µC sempre consumirão energia, mesmo nos modos de economia de energia, consumindo continuamente a bateria. Dê uma olhada nas folhas de dados e lembre-se disso.

Como a entrada ADC (de um ADC comum de amostra e retenção, como a de um AVR µC) só diminui a corrente ao realmente amostrar um valor, a impedância de entrada baixa transitória pode ser compensada simplesmente adicionando um capacitor:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Obviamente, a frequência máxima de amostragem será limitada dessa maneira, pois o capacitor precisará de tempo para recarregar o resistor grande antes que a próxima amostragem seja concluída, mas presumo que você não esteja medindo mais do que, digamos, uma vez por segundo de qualquer maneira.

O tempo necessário para recarregar o capacitor pode ser ajustado variando sua capacidade e / ou R1. R1 maior = menor "perda" de energia + menor valor máx. frequência de amostragem. Capacidade menor será cobrada mais rapidamente por um determinado resistor e assim por diante.
Você deseja maximizar o valor de R1 e, em seguida, pode precisar minimizar o valor de C1 para obter a frequência de amostragem desejada.

A capacidade mínima depende da quantidade de carga que o ADC consumirá para uma amostra, que por sua vez é determinada pela capacidade do buffer de amostra do ADC. Para dispositivos AVR, lembro que esse valor está especificado na folha de dados. Para outros µCs, não sei dizer, mas o 1µF no diagrama provavelmente será mais do que suficiente em qualquer caso e pode ser reduzido por um fator de 10 ou mais. As especificações do ADC dirão.

Editar:

Encontrei isso na folha de dados da Atmel para o ATmega1284p. O capacitor do buffer S&H é especificado para 14 pico- varads, portanto, um par de nano- varads para C1 deve ser suficiente.

Veja, por exemplo, a discussão aqui .