Добрый день! Проектирую устройство с GSM модулем SIM800 и резервным питанием от литиевого аккумулятора. Есть понятное желание максимально использовать ёмкость аккумулятора. Но тут возникают вопросики.
С одной стороны читаем в документации на модуль, что его можно питать напрямую от литиевого аккумулятора, правда это говорится в контексте, что не то чтобы так и надо делать, а что, в отличие от других типов химии, это безопасно по предельному напряжению. Рабочий интервал напряжений модуля 3.5-4.3 В, при выходе за него придётся отгребать из буфера UART постоянные low/high-voltage warning'и. Причём ещё 0.1 В в каждую сторону приводит к аварийному отключению модуля.
С другой стороны на банку Samsung ICR18650-26F даётся порог отсечки разряда аж 2.75 В, заряд до 4.2 В. Если прицепить модуль напрямую, то хвост разрядной кривой окажется за пределами интервала рабочих напряжений модуля (а если ещё и температуру взять на нижнем пределе...). А поскольку заряжать аккумулятор предполагается через м/с SPPM BQ24070 или BQ24072 с выходом до 4.4 В, то мы и в верхнюю границу спека упираемся.
Что делать? Вижу варианты:
1) Забить на хвост разрядной кривой. Поставить диод в линию питания модуля и отойти чуть-чуть от верхней границы спека по питанию (и потерять ещё немного энергии). Считать, что потери небольшие. А так ли это?
2) Поставить перед модулем step-up/down конвертер. Потерять энергию на КПД конвертера, но зато высаживать банку до предела. Бонусом иметь возможность аварийной работы при чуть более низких температурах.
На чём остановиться? Может есть более красивое решение?
По поводу п.2, нашёл интересный одноиндукторный конвертер TPS63020. Поругайте за одно этот вариант. Стоит ли пробовать?

По-моему, стоит позаботиться именно о зарядном устройстве, чтобы не было там "до 4.4 В". Ведь предельное напряжение при зарядке Li-Ion =4.2В. Таким образом, всё встанет на свои места: и аккумулятор не сдохнет, и ничего дополнительного городить не придётся.

Вы не поняли. До 4.4 В на выводе питания системы у м/с SPPM в режиме питания от сети. Аккумулятор заряжается встроенной схемой заряда до 4.2 В, естественно. К сожалению, я не смог найти SPPM с системным выходом меньшего напряжения. В большинстве случаев там вообще сквозной канал с простым ключом и на систему подаётся практически то же напряжение, что и на вход SPPM. Конечно, это всегда будет больше, чем 4.2 В.

Я понимаю, что это РАДИКАЛЬНО ОТЛИЧНОЕ РЕШЕНИЕ, но взгляните на этот документ
Если организовать чуть более 4.5 вольта на входе питания зарядки, то после диода окажется 4.3-4.2 и ваш SIM800 сможет работать.

И раз уж мы все равно тут обсуждаем это все, как у вас сделано согласование уровней уарт?

А если питать прямо от аккумулятора?
Ну будет он заряжаться до 95% а не до 100.

Спасибо! Но у меня есть этот аппнот, я его изучил одним из первых. Почитал разного. Решил смотреть в сторону готовых SPPM решений.


С диодом будет плохая стабилизация выходного напряжения при бросках тока в нагрузке. Есть мнение, что GSM-модулю это может оказаться не по нраву.


Пока никак. На первом этапе пытаюсь понять, как сделать грамотное питание. Дальше, видимо, воспользуюсь одним из предлагаемых производителем дизайнов: http://mt-system.ru/sites/default/files/do...esign_v1.08.pdf стр.30


Устройство должно быть максимально надёжно (в разумных пределах) и необслуживаемо. Работа в режиме 24/7. Что будет делать зарядник лития, если ему на хвост прицепить нагрузку с импульсным потреблением до 2 А в произвольные промежутки времени? Я вот не знаю, как это отработает алгоритм цикла заряда. Не хотелось бы через некоторое время найти на месте аккумулятора "воздушный шарик" или того хуже обугленную дырку.

А на чем зарядник?
Если на обычной "глупой" микросхеме, то проблем быть не должно.

Ну, вообще-то, в выше приведённом аппноте довольно подробно написано, почему так делать не надо. Я не знаю, что такое "глупая" микросхема, возможно вы имеете в виду ограничитель CC-CV без контроля конца заряда и защит? По критериям дизайна надёжной необслуживаемой системы такое не подходит.

У меня сейчас вопрос скорее в такую форму переходит.
Исходные данные:
- номинальное напряжение на нагрузке 4.0 В,
- минимальное допустимое напряжение на нагрузке 3.5 В,
- пиковый ток до 2 А в виде импульсов по 577 мкс с периодом 4.615 мс при GSM TX burst,
- средний ток нагрузки - до 0.5 А.
Требуется: обеспечить основное питание нагрузки от источника напряжением 4.4 В и аварийное питание от напряжения Li-ion батареи. Переключение обеспечивается м/с SPPM.

Step-down преобразователь между SPPM и нагрузкой позволяет решить эту задачу, но теряется часть ёмкости батареи в конце разряда. Вопрос: при данных режимах потребления, сколько полезной ёмкости добавит использование step-up/down преобразователя? Исходя из разрядных кривых там не менее трети ёмкости можно добрать ниже 3.5 В, но вопрос в КПД преобразователя и в возможности отобрать большой ток в конце разряда... Есть у кого такой опыт или всё-таки придётся ставить свои эксперименты?

Как по мне, м/с SPPM BQ24070 довольно хорошо подходит в данном случае: обеспечивает заряд банки, подключает вход или банку к нагрузке и другие плюсы. Минус - заявленное выходное - 4.40 В. Думаю, стоит посмотреть на Линейный стабилизатор с падением менее 0,10В. Поставить его после BQ24070.


При разряде током 0,50 А от напряжения 4,20 В до 3,50 В банка отдаст 2,25 Ач, а от напряжения 3,50 В до 2,80 В батарея отдаст 0,25 Ач. Определяется по разрядным характеристикам, например здесь Это без учета потерь на step-up/down преобразователе.