Hasło „urządzenie mobilne” kojarzy się z niskim poborem mocy. Jak mogłoby być inaczej. Czy ktoś wyobraża sobie, że baterie w zegarku naściennym wymieniamy co kilka tygodni? Raczej nie. Prędzej raz na 2-3 lata. W aplikacjach mobilnych zasilanie to jedno z wielu zagadnień, którego nie można potraktować po macoszemu. W amatorskiej zabawie z elektroniką podstawowym problemem jest dostęp do części. Katalogi producentów na chwilę obecną pełne są ciekawych rozwiązań, które idealnie pasują do energooszczędnych rozwiązań, ale który z wiodących dystrybutorów zechce wysłać tylko kilka elementów. Raczej niewielu się takich znajdzie. Nawet jeżeli takiego dystrybutora znajdziemy, to koszty mogą być wysokie.
Dawno temu miałem ochotę zbudować sobie stację pogodową. Pomysł upadł, ale teraz chciałbym do niego powrócić w związku z RPi. Pierwszym elementem takiej stacji jest bezprzewodowy czujnik, który ma monitorować jakiś parametr. Przyjrzyjmy się zasilaniu takiego czujnika.

Zasilanie bateryjne. Idealna byłaby jedna bateria R6. Jednak przetwornice, które zechcą pracować tylko z jedną baterią jest na rynku niewiele. Zatem dokładamy kolejne… 2, 3. Trzy baterie dają już wystarczające napięcie, aby móc z powodzeniem zasilić sporo przetwornic dostępnych na rynku. Zastanówmy się jednak nad zupełnie innym, niestandardowym rozwiązaniem. 3x ogniwo litowe w rozmiarze 18650. Ogniwa dostępne są już od nawet kilku PLN za sztukę. Płytka czujnika w wersji „home devel” mniej więcej rozmiarów koszyka. Napięcie znamionowe ~11V pozwala zasilić z powodzeniem praktycznie każdą przetwornicę dostępną na rynku, np MC34063 lub inną, która kosztuje zero zero nic.Jakie są wady tanich przetwornic? Podstawowy problem to niska częstotliwość pracy, ale to możemy jeszcze przełknąć. Większy problem to bardzo duży prąd własny wyłączonej przetwornicy (o ile takową opcję posiada). Prądy takie nie rzadko mogą wynosić nawet pojedyncze mA. Charakter pracy takiego czujnika jest taki, że faktyczna praca to 1-2 sekundy a pozostały czas (np kilkanaście sekund) to oczekiwanie w uśpieniu. Zatem nie możemy sobie pozwolić na to, by czujnik pobierał kilka mA bezczynnie. Rozwiązanie może być następujące.

Dzielimy zasilanie czujnika na dwie domeny. PRI, która pracuje tylko podczas aktywnego zadania oraz SEC, która pracuje ciągle. Do gałęzi PRI podłączamy wszystko co chcemy aby zostało odłączone podczas w czasie czuwania. Z gałęzi SEC zasilamy tylko mikrokontroler, który obsługuje peryferia. Napięcie PRI generuje przetwornica kiepska, np wspomniana MC34063. Nie posiada ona wyjścia ENABLE, więc aby ją wyłączyć po prostu odcinamy jej zasilanie na wejściu kluczem MOSFET\’owym. Prąd poświęcony na obsługę klucza nie powinien przekroczyć 2-3 uA. Napięcie SEC generujemy za pośrednictwem liniowego stabilizatora. Mikrokontroler w trybie uśpienia – 20-30uA, prąd własny stabilizatora 50uA. SEC powinien zamknąć się w prądzie 100uA.

Takiego rozwiązania nie można zastosować wszędzie. Należy pamiętać, że przetwornica, która kompletnie straciła zasilanie będzie wstawała dłużej, a także układy, które ona zasila, inicjowane są każdorazowo od zera.