Especificaciones de la pila de litio CR2032

Question

Estoy utilizando un módulo de pilas CR2032 para hacer funcionar un módulo BLE 4.1. La radio BLE para la comunicación toma alrededor de 3,5ma a 5ma de corriente. Pero cuando miro la hoja de datos de la batería ( https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/maxell_cr2032_datasheet.pdf ) muestra que la corriente nominal de descarga es de 0,2mA.

Mi pregunta es: durante la comunicación BLE, cuando la corriente es de unos 5mA, ¿podrá esta batería proporcionar esta corriente? Además, ¿para qué se muestran los valores nominales de la corriente de descarga?

Answer 1

Hice mi tesis doctoral sobre la gestión de la energía en las redes de sensores inalámbricas y trabajé con nodos sensores que utilizan pilas CR2032. Diseñamos los nodos nosotros mismos (mi supervisor diseñó la placa de circuito impreso y yo el firmware y todas las pruebas relacionadas con la energía).

Puedo confirmar lo que dicen los de arriba de que se pueden extraer picos de 100mA de una pila CR2032 nueva. Pero como dicen, para obtener la capacidad nominal en términos de mAh necesitas descargarla a la corriente y temperatura nominal especificada.

Los nodos sensores en los que trabajaba consumían unos 27-35mA en la transmisión. Pero las transmisiones duraban 110-140ms cada vez, una vez cada minuto. A temperatura ambiente, utilizando un solo CR2032 en paralelo con un supercapuchón de 75mF de CapXX, conseguimos utilizar un 87% de la capacidad nominal del CR2032 (los nodos probados estuvieron en funcionamiento una media de 99 días). Utilizamos un CR2032 de Renata. La misma configuración sin un supercondensador obtendría aproximadamente 10-15 días menos de tiempo funcional de media. ¡¡¡Sin embargo, el supercondensador se vuelve crucial si decides bajar la temperatura de funcionamiento!!! (lo que hicimos en las pruebas hasta -30°C)

Las consecuencias de descargar con una corriente más alta es que se consigue obtener menos energía de la especificada de la batería. Los picos de corriente crean caídas de tensión y en el momento en que esa caída de tensión es inferior a la tensión de desconexión, el circuito se reinicia. No hace falta decir que en ese momento todavía queda algo de energía en la célula. Para aliviar este problema se puede añadir un supercondensador para aplanar los picos de corriente de transmisión (caídas de tensión).

Pero:

• los supercondensadores son caros
• necesitas uno con baja corriente de fuga y un circuito de equilibrio como el de CapXX (tienen corrientes de fuga en el rango de 1-2uA)

Un supecondensador de alta corriente de fuga será más perjudicial que beneficioso si el dispositivo necesita ser alimentado durante días o semanas.

Además, no dudes en conectar las CR2032 en paralelo si lo necesitas y tienes espacio: básicamente duplicas la capacidad de corriente.

Dicho esto, aún queda mucho por hacer en este mundo para mejorar la gestión de la energía en este tipo de aplicaciones.

Answer 2

De la hoja de datos:

• La capacidad nominal indica la duración hasta que el voltaje cae a 2,0V cuando se descarga a una corriente de descarga nominal a 20 grados. C

Así, si se descarga a una velocidad constante de 0,2mA, se obtendrá una capacidad de 220mAh, o 1100 horas. La descarga a una velocidad mayor reducirá la capacidad de la batería. La pulsación también afectará a esto, ya que BLE pulsa a 5mA. Un pulso de 5mA durante una fracción de segundo mientras no hay consumo el resto del tiempo, podría resultar en un consumo equivalente de 0,2mA.

Si miras el gráfico etiquetado como descarga de pulsos, muestra un pulso de 5 segundos de 300 , o 10mA @ 3V. Una descarga pulsada como esta reducirá la capacidad total durante la vida útil de la batería a unos 180mAh desde los 220mAh nominales.

Para responder a sus dos preguntas directas:

1. Un CR2032 típico puede generar mucha más corriente que 5 mA. Podrías sacar 100mA de ella, durante menos de una hora, con algunas advertencias sobre su alta ESR.

2. La corriente nominal es para establecer una vida útil base de la batería. Las CR2032, y las pilas tipo moneda en general, están pensadas para aplicaciones de baja corriente y larga duración, como relojes en tiempo real o copias de seguridad de datos. No están pensadas para alimentar cargas pesadas.

Answer 3

Creo que la respuesta está en este gráfico de la ficha técnica:

Si se consume vagamente 10mA ( \$3V \div 300\Omega\$ ) 5 segundos a la vez, verá que el voltaje cae más con el tiempo, y la capacidad general de la batería se reducirá.

(Esto se debe a que se quema más energía en las resistencias internas de la batería. Pero parece que está bien si estás bien con la capacidad reducida)