關于5v降壓3.3與鋰電池升壓5V的問題

ID:1069280 · 發表于 2023-3-31 19:04

目前再做一個項目，遇到些問題，抱著學習交流的態度請教各位壇友。
電源為2個18650@2000ma電池并聯組成，合計4000mah。
本項目中涉及到的用電器件如下（正常工作時總電流約200ma）：

1、4個ws2812編程燈珠（手冊工作電壓為5v，實測3.3v下可正常工作，亮度略微受影響）
2、樂鑫esp32主控mcu。
3、2.8寸并口屏幕。

目前方案外經4056給18650充電，經mos開關電路后至HX3406（dcdc降壓芯片）降壓為3.3v后給屏幕，mcu，2812供電。
但是目前該方案當電池電壓降至3.4v左右時屏幕背光會產生亮度抖動，懷疑可能是因為dcdc降壓壓差過低導致。

現在想對整體方案進行修改，到達壓榨電池性能，增加續航時，同時改善低壓時屏幕背光抖動的現象。

修改思路：
采用tp5400或類似充升一體ic替代原有4056，升壓5v后供2812燈珠。
其余器件繼續由3406進行dcdc降壓或用類似1117等ldo降壓至3.3供mcu和屏幕。

本人能力有限非科班出身，真誠請教各位壇友，歡迎討論互相學習。

1、3.4-3.5v 是否為18650放電合理的終止電壓，有沒有必要為了壓榨剩余不多的電量先升壓5V后再降壓。先升后降是否會造成不必要的損耗。
2、如果升壓5v后，3.3v需求僅為屏幕和mcu，這時應選用ldo還是dcdc，在1.7v壓差下哪種轉換效率高，
歡迎各位踴躍討論，如果有介紹不清楚的地方歡迎提問，我會隨時補充。

ID:642838 · 發表于 2023-3-31 21:23

18650一般放電下限電壓≥2.5V，有保護板都情況下，大于3V。

dcdc的轉換效率大于LDO，LDO是低壓差線性穩壓電路。
直接從電池穩壓輸出，可以選擇升降壓模塊，也可以電池串聯，在接dcdc降壓為3.3v

ID:291668 · 發表于 2023-3-31 22:42

先升再降，電池還是并聯使用為好。可選低壓差的DC轉換器。0.5-1v的

ID:401564 · 發表于 2023-4-1 01:54

1:鋰電池直接給燈帶供電,這是效率最高的方案,鋰電池供電,效率很重要
2:看一下MCU和屏幕,能不能直接用鋰電池供電,如果能,就直接供電,不能再看第3點
3:看一下MCU,能不2.8V或者3.0V供電,能的話,就用2.8V的或者是3.0V的LDO供電,MCU用電并不多
4:屏幕如果能用鋰電池直接供電就直接供電,如果不能,就用TP5400升壓再供電
5:不管哪個器件,優先選擇鋰電池直接供電,不行,才想其它的辦法

ID:230500 · 發表于 2023-4-1 09:20

18650的放電下限2.6V；如果要完全使用完4000Ma 最好的方法是兩節電池串聯后再降壓給電路供電；這樣做的好處是穩定性好；絕對不會出問題；缺點就是由于電壓轉換因為效率的原因會有一定的功率損耗；其次需要額外的降壓芯片以及配套的充放保護電路，成本會增加
效率最高的方法就是用鋰電池直接供電；但是有兩個缺點；1；由于各種器件的下限工作電壓不一致；就會造成電壓降到臨界狀態的時候；造成個別模塊芯片工作不穩定或者不工作；2；其次就是不能完全的把4000Ma的容量使用完全；間接的來說也就是一種功率浪費；比如鋰電池的下限是2.6V；芯片的最低電壓是3.3V；當電池電壓低于3.3V的時候電路就不工作了；那么相當于有0.7V的容量沒有被使用；
所以經過上面分析；優先選擇能低壓工作的芯片和模塊，效率最高；配套的3.7V鋰電充放電路簡單成本低；其次就是改成串聯再降壓供電

ID:230500 · 發表于 2023-4-1 09:28

a399288395 發表于 2023-4-1 09:20
18650的放電下限2.6V；如果要完全使用完4000Ma 最好的方法是兩節電池串聯后再降壓給電路供電；這樣做的好處 ...

其次還有一種折中的辦法；兩節電池還是并聯；可以電池直供的就用電池；不能直供的就轉換電壓后再供電；

ID:401564 · 發表于 2023-4-1 09:34

a399288395 發表于 2023-4-1 09:20
18650的放電下限2.6V；如果要完全使用完4000Ma 最好的方法是兩節電池串聯后再降壓給電路供電；這樣做的好處 ...

別亂扯
為什么4.20V的鋰電池要叫"3.7V2000mAh"?
不管你放電的電流是多少,當電池電壓下降到3.0V或者以下時,電量基本是沒有了,你就算是放到2.4V,它也放不了多少電,估計是5%都不到,很多電池保護板的保護電壓是2.8V或者是3.0V的,你以為人家不會設計保護板嗎?
串聯也一樣的要DC-DC,效率不見得會高,拿保護板和充電的錢去買好點的升壓IC,一樣的有90%的效率,降壓型DC-DC的效率大多也就是90%左右

ID:1069280 · 發表于 2023-4-1 10:02

odfggf 發表于 2023-3-31 21:23
18650一般放電下限電壓≥2.5V，有保護板都情況下，大于3V。

dcdc的轉換效率大于LDO，LDO是低壓差線性穩 ...

謝謝，可是充電接口為usb接口，5V輸入，如果串聯的話可能充電部分要增加升壓電路，可以推薦個經濟實惠皮實耐用適合量產的充電IC嗎，謝謝

ID:1069280 · 發表于 2023-4-1 10:03

li64331218 發表于 2023-3-31 22:42
先升再降，電池還是并聯使用為好。可選低壓差的DC轉換器。0.5-1v的

目前選用的HX3406已經是低壓差的dcdc了，可能選型選的不太好，可以推薦個嗎，我們比較一下謝謝，

ID:230500 · 發表于 2023-4-1 10:05

Y_G_G 發表于 2023-4-1 09:34
別亂扯
為什么4.20V的鋰電池要叫"3.7V2000mAh"?
不管你放電的電流是多少,當電池電壓下降到3.0V或者以下 ...

你說是的就是的吧；你自己去看下DW01 ；DW06D的規格書；看看過放的保護閾值是多少；

ID:1069280 · 發表于 2023-4-1 10:10

Y_G_G 發表于 2023-4-1 01:54
1:鋰電池直接給燈帶供電,這是效率最高的方案,鋰電池供電,效率很重要
2:看一下MCU和屏幕,能不能直接用鋰電 ...

確實是個好方案，之前沒有想到， mcu和屏幕可以用3v來驅動，我覺得應該是可行的，可是ldo從效率的角度上說是不是沒有dcdc高，這樣雖然可以減少低壓時對系統帶來的影響，但是由于效率問題丟失了一部分電量，看來沒有十全十美的方案，都要進行取舍。謝謝受教了，

ID:1069280 · 發表于 2023-4-1 10:16

a399288395 發表于 2023-4-1 09:20
18650的放電下限2.6V；如果要完全使用完4000Ma 最好的方法是兩節電池串聯后再降壓給電路供電；這樣做的好處 ...

解釋的很詳細非常到單位，那么如果采用串聯方案的話，我認為是優先選擇dcdc降5v供2812，那么5降3的方案您認為是ldo好還是dcdc號呢，或者有無某種IC可以5和3同時輸出。謝謝

ID:401564 · 發表于 2023-4-1 12:01

a399288395 發表于 2023-4-1 10:05
你說是的就是的吧；你自己去看下DW01 ；DW06D的規格書；看看過放的保護閾值是多少；

不是我說是就是,那是是過放保護,國產的的保護IC基本是2.4V左右
但并不是說每次都要放電到2.4V讓保護板來關機的
它只是一個保護而已,正常的使用,單片機是要有ADC去檢測電池電壓的,低于3.0V就可以關機了
正常來說,恒流的情況下,4.20V放電到3.0V能放兩個小時的話,3.0V再放到2.40V,最多就是幾分鐘的事情,不會超過10分鐘,不信你試一下
但每次都放電到2.40V,放電總時長提高個三五分鐘,電池容易壞,整體效果并不好

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關于5v降壓3.3與鋰電池升壓5V的問題