¿9V a 5V regulados o 6V a 5V regulados? ¿Cuál es más eficiente?

Question

Tengo la opción de elegir una batería Duracell de 9V o 4 baterías AA Duracell. Quiero regular el voltaje a 5V con un 7805. Por lo que entiendo, los reguladores de voltaje sólo convierten la energía no deseada en calor para alcanzar el voltaje regulado.

Mi mejor suposición para la eficiencia es usar las cuatro pilas AA, menos energía desperdiciada y mayor mAh. ¿Debería buscar en la caída de voltaje de estas diferentes fuentes de energía?

Mi aplicación es alimentar un MCU mientras se registran los datos sin tener que cambiar las baterías a menudo. Lo mejor sería tener la opción más alta de mAh, pero con un voltaje mantenido.

¿Hay algún lugar donde pueda buscar para obtener más información sobre esto? ¿O podría ser iluminado?

Answer 1

Ninguna de las dos es una buena opción.

Como dices, la pila de 9 V será bastante ineficiente. Las baterías de 9 V son bastante pobres en términos de densidad de energía, y luego vas a desperdiciar el 44% de lo que obtienes en el regulador.

4 pilas AA producirán unos 6 V en el mejor de los casos, lo que está muy por debajo de lo que necesita un regulador 7805 como entrada para producir una salida fiable de 5 V. Si vas por ese camino, necesitas un regulador LDO (low drop out). Hay muchos disponibles que pueden regular 6 V a 5 V.

La eficiencia es bastante decente con las 4 pilas AA (83%), pero el problema es que no obtendrás la vida completa de estas pilas. Incluso un LDO necesita algo de margen para funcionar, aproximadamente 300 mV, aunque hay que consultar las hojas de datos para conocer las cifras reales. Eso significa que tus 4 baterías deben suministrar al menos 5,3 V, lo que supone 1,33 V por celda. Todavía queda mucha energía en una pila AA normal a 1,33 V. La energía que obtengas se utilizará de forma suficientemente eficiente, pero dejarás mucha en la pila.

¿Qué hacer entonces? Hay varias opciones:

3. No uses 5 V. ¿Por qué quieres 5 V de todos modos? Los microcontroladores modernos funcionan a 3,3 V, al igual que la mayoría de los circuitos que se conectan a ellos. Además, estos tienden a ser más eficientes en términos de cómputos/Joule, así que también ganas en ese aspecto. 4 AA en un LDO de 3,3 V es menos eficiente a la hora de conseguir el voltaje objetivo final, pero probablemente necesitarás menos corriente y podrás agotar las pilas hasta el final.

4. Utiliza un conmutador pequeño. Hay varios chips de conmutación pequeños destinados exactamente a esta aplicación. Microchip hace algunos buenos que he utilizado algunas veces, pero no recuerdo el número de parte de la parte superior de mi cabeza. Consulta su guía de selección. Con un conmutador, ya no tienes que hacer coincidir el voltaje de la batería con el del circuito. Ahora puedes usar 2 AA, que aún contienen más energía que una pila de 9 V, puedes usar su energía de forma eficiente, y puedes dejarlas totalmente secas. Esto junto con un circuito de 3,3 V sería el mejor enfoque desde el punto de vista de la energía. Yo mismo he hecho esto algunas veces.

Answer 2

Para responder a su tercera pregunta, esta extensión es efectivamente la extensión de Friedrichs, porque el cierre de $\Delta$ es autoadjunto; es decir, $\Delta$ es esencialmente autoadjunto .

La extensión de Friedrichs es una cierta extensión autoadjunta distinguida de un operador simétrico que es en cierto sentido la "más pequeña". Sin embargo, no es difícil demostrar que si el cierre de un operador es autoadjunto, entonces es la única extensión autoadjunta. Así que la extensión de Friedrichs debe ser igual al cierre de $\Delta$ .

Answer 3

El 7805 necesita una entrada de 7 V más o menos para regularse correctamente, lo que no conseguirá con cuatro pilas AA. Un regulador LDO sería más sensato. Yo usaría las pilas AA en lugar de una batería de 9 V, durarán mucho más.

Muchos MCUs modernos no necesitan un regulador (desperdicia energía) y pueden funcionar con dos pilas AA.

Answer 4

A la hora de elegir las baterías, hay que procurar tener una tensión de entrada que, durante la vida de la batería, esté siempre por encima o por debajo de la tensión objetivo. Si utilizas un buen chip de fuente de alimentación conmutada (y componentes asociados) obtendrás una eficiencia mucho mayor que con un 7805. Si necesitas cinco voltios, usar una batería de 9 voltios con un conmutador decente te permitirá funcionar hasta que la batería esté básicamente agotada (0,9 voltios por celda). Si estás pensando en un 7805 por razones de simplicidad, deberías considerar en su lugar el uso de un módulo de fuente de alimentación conmutada de tres pines que está diseñado para caer en lugares que normalmente usarían un 7805. El 7805 es bastante obsoleto para casi cualquier propósito; incluso si quieres algo simple y barato, el uso de algún otro regulador lineal probablemente duplicaría la vida que uno podría obtener de una batería de 9 voltios antes de que un suministro de +5 comenzara a ceder; un conmutador probablemente podría extender las cosas aún más.