提升直流电压的最便宜的方法

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提高直流电压的最便宜方法是什么？

目的是将1.2 V / 1.5 V（来自AA / AAA电池）转换为3.3 V，以为小型的8位微处理器（如Atmel ATtiny45或ATtiny2313）供电，以及（如果可能）为6 V为蜂鸣器供电。

另外，将碱性电池提升到3.3 V / 6 V后，可以安全地从碱性电池中汲取的最大电流是多少？

最后，在给定一定的消耗量的情况下，如何计算碱性电池的使用寿命？

— icarus74
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您可能会在碱性电池的数据表中找到一些答案。有关DC-DC转换器的入门知识

— 参见

看起来attiny45可以下降到1.8-2V范围内，并且根据您的应用程序的不同，您有时可以暂停进入低功耗模式以节省电池电量。入门级产品中有便宜的小型PIC和TI MSP430芯片，它们提供疯狂的小功耗。

— rfusca 2011年

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也许我缺少明显的东西，但是最简单的解决方案（也是最便宜的）是只用两节或四节1.5V电池，并将它们串联起来，以使〜3.0V / 6.0V为微控制器供电。

— jimbob博士

尽管问题本身很有趣，但在实践中，我只会使用锂离子电池并使用在该电压范围内工作的蜂鸣器。

— Codism

@ 0x6d64谢谢。所有碱性电池的额定值是否都相同，因为对于大多数药店而言，除了顶级品牌以外，我从未找到数据表。感谢DC-DC转换器。

— icarus74

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有一种称为电荷泵的技术，您可以使用它使电压倍增器，但是从1.5V电池中只能得到3V，而从1.2V电池中只能得到更低的电压。我仍在提及它，因为如今有几个微控制器可以在低至2V的电压下工作。电荷泵只能提供有限的电流，足以为微控制器供电，但电机或继电器等额外的功率设备却无法使用。负载下电压也会下降。所以不理想。的LM2660是开关电容电荷泵。

更好的解决方案是开关稳压器。它们存在两种主要的拓扑结构：“降压”从较高的电压变为较低的电压，“升压”从较低的电压变为较高的电压。因此，您需要一个升压调节器。主要制造商包括凌力尔特公司（价格更高）和美国国家半导体（最近被德州仪器收购）。的LM2623可以在输入电压低至0.8V操作。

关于电流和电池寿命。我假设您正在使用1.5V电池。我桌上的电池额定值为2300mAh，所以让我们使用该值。另外，假设您的微控制器及其他组件在3.3V电压下需要100mA的电流。那是330mW。如果切换器的效率为85％，则意味着它从电池消耗的功率为330mW / 0.85 = 390mW。该电压为1.5V，因此您将从电池中汲取260mA电流。电池的额定容量为2300mAh，则您的设备一次充电即可运行2300mAh / 260mA = 9小时。
如果您打算对电池进行相当大的负载，我将保持在2300mA以下，这将在1小时内耗尽电量。

— 史蒂文夫
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对于某些应用，要考虑的另一种拓扑是反激转换器。通常，反激式转换器用于将一种极性转换为另一种极性，但是如果电源处于“浮动”状态（例如电池），则其优点是无论输入电压是否更高，人们都可以使用相同的晶体管。或低于所需的输出。一个缺点是所有能量必须由线圈处理。相比之下，如果从2伏转换为3伏，则线圈仅需要处理1/3的能量。

— supercat

感谢@stevenvh，提供了非常全面的答案，并提供了选项。您已经提到2300mAh ...这些是Duracell，劲量类型吗？我发现很难弄清楚普通药店（非长寿命类）碱性电池的mAh额定值。

— icarus74

@supercat，感谢您提出的建议。需要阅读更多有关反激转换器选件的信息。

— icarus74

@ icarus74-2300mAh是Memorex NiMH AA可充电电池。我还有一包Duracell Plus碱性AA（MN1500），但这些没有容量信息。

— stevenvh 2011年

嗯。碱性电池的放电曲线/完整的数据表是我从未设法找到的用于AA药房的电池。我确实找到了这张通用的镁碱性干电池白皮书，该白皮书提供了一些很好的信息。

— icarus74

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为了从这样的电池中获得更高的电源电压，需要采用一种称为“升压转换器”的特殊类型的开关电源。这使用电感器来产生较高的电压。这个概念与锤子喷出的压力比手臂直接传递到指甲的压力高得多相同。

那里集成了很多芯片。凌力尔特，意法半导体（ST Micro），德州仪器（TI）和其他各种公司都制造这种芯片。Microchip的某些产品在您所拥有的窄电压范围内都非常不错。

可以制造更高的电压，但是这些芯片仍然局限于物理的基本定律。它们不能提供比输入更多的功率。由于功率是电压乘以电流，因此输出电流必须随着电压上升而下降。就像锤子一样，您的手臂必须比施加在钉子上的动作更多，以换取更大的力。当然也会有一些损失。任何超过90％的都很好。举例来说，您的升压开关的效率为80％，从1.3V英寸输出的100mA电流为3.3V。3.3V* 100mA = 330mW。考虑到切换器的损耗，330mW / 80％= 413mW in。413mW / 1.3V = 317mA，这是从电池汲取的电流。

在此示例中，电池电流为317mA，处于AA型电池可维持一段时间的范围内。要弄清楚电池可以使用多长时间，您必须查看电池容量。以电流*时间表示，例如mA-hours。假设您的AA电池容量为2 Ah。初次逼近时，2 Ah / 317 mA = 6.3小时的运行时间。但是，有很多东西弄乱了这个基本的analisys。一方面，在整个电池放电期间，电流不会达到317mA。随着电池电压降低，开关电源将消耗更多电流。温度也会极大地影响电池容量。如果要在寒冷的环境中在户外运行，则可能只能获得1/2或更少的额定电池容量。电流本身也会影响容量。AA的300mA可能不会使容量显着降低，但1A肯定会降低。在300mA时，您可能会得到2.0 Ah，而在800mA时，您可能只会得到1.6 Ah。我在编数字。对于大多数AA电池来说，这些可能并不完全荒谬，但是您确实必须自己查看电池数据表。

— 奥林·拉斯罗普（Olin Lathrop）
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谢谢@Olin。投票赞成，我希望我可以接受2个答案。您的解释非常详细清楚，在史蒂文和您的回答之间，我学到了很多东西。我只是选择了答案顺序才算公平。

— icarus74

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给出的答案将无法在您所描述的真实版本中使用，或者远远超出最低成本。

史蒂文（Steven）的LM2623 数据表是一个合理的选择，它将以1.1V开始并以0.9V运行，但是IC的成本约为60美分。

如果您真正想要最低的成本，那么正确设计的Joule Thief版本是一个不错的选择。我使用该名称，因为它会带给您许多变体，但原始形式不是很有效。但是，一旦您有了主意，就可以查看选项并选择一个。

“焦耳小偷”是一个使用电感器主绕组和电感器反馈绕组的单晶体管自激升压转换器。对于DIY用途，您可以使用几乎所有现代报废的电子设备免费制造一个零件，或者购买新零件或多余零件可以使用10至20美分的零件制造零件。

这是DIY Joule Thief页面的一个很好的例子

下面的合成图像由上一页的3张图像组成：

在此处输入图片说明

其他-您可以用一个晶体管和两个独立的电感构建升压转换器-优点是不需要两个绕组。而经典的Colpitts振荡器则使用了未开发的电感器。
这里一个数字和

其他版本：

好

其他几亿

维基百科：

在此处输入图片说明

添加：

基本的焦耳小偷并不是一个奇妙的设计。它的突出特点是它在许多情况下都可以工作，从而为许多相对没有经验和没有学问的电子涉水者引入了能量转换，SMPS，升压转换器等。

通过浏览此系列（YMWV），可以找到有关受管制版本的各种想法。

我偶然发现了一些先前的堆栈交换Joule Thief答案，这些答案似乎有些相关。在此网站上搜索“ Joule Thief”会发现更多信息。

如何计算焦耳小偷

替代解决方法：如何计算焦耳小偷

两者2012年12月

各种单节LED驱动器

— 罗素·麦克马洪
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谢谢罗素。我真的很喜欢这种真正的蓝色DIY方法。虽然有一些问题，将在此处作为评论发表，并希望您能回答。

— icarus74

1.在教程中，我没有找到关于匝数比，电感主绕组+反馈绕组的匝数的任何解释。不要。主反馈的转数必须相同？

— icarus74

2.是否可以通过匝数确定输入升压到的电压？还是匝数仅决定可汲取的电流量？

— icarus74

3.我是否应该假定升压后的输出是未稳压的，并且升压是施加到输入电压的几乎恒定的因子？

— icarus74

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我知道用于升压转换器的最便宜的IC是34063和MCP1640。MCP1640的输出仅上升至5V，但比34063更为有效，并且使用起来似乎更容易（外部零件更少），除了MCP1640仅可作为SMD使用。

— 星蓝
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谢谢@starblue。肯定会看一下，但是正如您仅提及SMD一样，这对我来说是个问题。虽然我做了一些SMD工作，但难度很大。没有正确的设置（工具和耐心）来完成SMD工作。

— icarus74

34063可作为DIL软件包提供。

— starblue 2011年

MC34063无法在足够低的电压下工作以满足他的需要。

— 罗素·麦克马洪

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破折号按钮

[Amazon]短跑按钮的工作电压为从电池标称值1.5 V升至3.3 V，在开启时从电池消耗200–300 mA，在睡眠时消耗2.3μA。这意味着〜1200 mAh的电池在开启时至少应能为设备供电四个小时，而在睡眠状态下则应能够供电数十年。由于该按钮在被激活时仅打开几秒钟，因此在电池耗尽之前，它可能已使用了近1000次。因此，在电池耗尽之前，按钮应该过时了。

[指出] U1可能是TI TPS61201升压转换器。占地面积，封装标记和引脚排列似乎合适。

从Amazon Dash Button拆卸中

— 电脑
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如果您搜索“ USB Boost Circuit”或类似产品，则在eBay或AliExpress上有很多便宜而有趣的电路（也许是讨厌的？）。这些成品的成品价格为0.30美元-2美元，具体取决于您想要的数量，通常在25mmx19mm左右，如果您仔细查看照片，有时可以阅读控制IC产品代码并确定其含义（尽管更好，但有些全球速卖通供应商将提供清单中的数据表。其中几乎每一个都将有一个电阻分压器，该电阻分压器将输出电压缩放至参考电压，并且改变分压器一个分支上的电阻器将使您获得3V3而不是它们附带的5V。

我买了50个以降低价格，拆下USB插座，焊接在两个AA支架上（价格为0.19美元），现在我有了很多廉价的电源，可以将其设置为项目所需的任何电压。我认为您无法真正击败每个电源0.50美元。

$15k\Omega$ $47k\Omega$ $\frac{15}{47+15}\times5V \approx 1.2V$ $27k\Omega$

— Parakleta
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为什么要下票？OP希望我提供的最便宜的解决方案。

— Parakleta '16

作为OP，我喜欢这个答案并表示赞同。ESE对“产品推荐”政策极为严格。谈论特定产品，货源，价格的东西被拒之门外-被烧了两次。但是，总的来说，我认为您已经编辑了答案，以添加被认为有用且通用的信息性质（这就是为什么要投票）。这个问题是在5年后提出的，而且IIRC这类现成的“块”尚不可用。

— icarus74 '16

我不了解“产品推荐”政策。由于我只是提供一般性建议，因此我没有任何链接。我发现这些天90％的电子工程是产品/零件的来源/价格，以最低的价格获得具有所需功能的最终产品。我知道这个问题已经很老了，但是不幸的是，堆栈问题永远存在，随着技术和解决方案的变化，它们需要新的答案。5年前，小型USB Boost设备作为“ USB应急充电器”存在，售价10美元，是您必须拆除的成品。

— Parakleta '16

不知道您是否已经在ESE上工作了很长时间，但是总的漂移是这并不是一个真正的Arduino乐高积木式建筑（又名Maker）社区，尽管您会发现很多关于这方面的问答。嵌入了电子理论基础的问答得到了更好的理解。如我所写，我喜欢方法实用性的答案。是的，最近五年来，桥下流了很多水。

— icarus74 '16

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考虑以所需的电压切换至电池，并且可能为蜂鸣器切换至第二个。

（如果您实际上在同一电路中还需要1.2V / 1.5V的电压，则这并不适用）

— 埃米利奥·布马查尔（Emilio M Bumachar）
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谢谢回答。多块电池使我的项目变得笨拙。但我承认，我从未提及尺寸/重量是

— 必需

许多蜂鸣器的额定电压为3.3V，实际上会使噪声低于该值。

— 乔恩·瓦特