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

Tengo la opción de elegir 1 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 simplemente convierten la energía no deseada en calor para alcanzar el voltaje regulado.

Mi mejor estimación de la eficiencia es usar las cuatro baterías AA, menos energía desperdiciada y mayor mAh. ¿Debería analizar el voltaje de caída de estas diferentes fuentes de energía?

Mi aplicación es alimentar una MCU mientras registro datos sin tener que cambiar las baterías con frecuencia. Sería mejor tener la opción de mAh más alta, pero con un voltaje mantenido.

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

Tampoco es una buena opción.

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

4 baterías AA producirán aproximadamente 6 V en el mejor de los casos, lo cual está muy por debajo de lo que requiere un regulador 7805 como entrada para generar una salida confiable de 5 V. Si sigue esa ruta, necesita un regulador LDO (baja caída). Hay muchos disponibles que pueden regular 6 V hasta 5 V.

La eficiencia es lo suficientemente decente con las 4 baterías AA (83%), pero el problema es que no obtendrá la vida útil completa de estas baterías. Incluso un LDO necesita algo de espacio libre para operar, calcula aproximadamente 300 mV, aunque debe consultar las hojas de datos para conocer las cifras reales. Eso significa que sus 4 baterías deben suministrar al menos 5.3 V, que es 1.33 V por celda. Todavía queda energía significativa en una celda AA normal a 1.33 V. La energía que obtienes se usará de manera suficientemente eficiente, pero dejarás mucho en la batería.

¿Entonces lo que hay que hacer? Hay varias opciones:

1. No use 5 V. ¿Por qué quiere 5 V de todos modos? Los microcontroladores modernos funcionan desde 3.3 V, y también la mayoría de los otros circuitos que conecta. Estos también tienden a ser más eficientes en términos de cómputos / Joule, por lo que también gana en esa cuenta. 4 AA en un LDO de 3.3 V es menos eficiente para alcanzar el voltaje objetivo final, pero probablemente necesitará menos corriente y podrá agotar las baterías hasta el final.

2. Use un pequeño conmutador. Hay varios chips de conmutación pequeños destinados exactamente a esta aplicación. Microchip hace algunos buenos que he usado varias veces, pero no recuerdo el número de parte de la parte superior de mi cabeza. Consulte su guía de selección. Con un conmutador, ya no tiene que igualar el voltaje de la batería y el voltaje del circuito. Ahora puede usar 2 AA, que aún contienen más energía que una batería de 9 V, puede usar su energía eficientemente y puede aspirarlas totalmente secas. Esto junto con un circuito de 3.3 V sería el mejor enfoque desde el punto de vista de la potencia. Lo he hecho algunas veces.

Como usted dijo, el 7805, un regulador lineal, convierte un voltaje más alto en uno más bajo, y la diferencia se disipa en forma de calor. No es muy eficiente, especialmente con voltajes más altos. Un regulador de conmutación es mucho más eficiente.

En cuanto al uso de 4 AA, suponiendo células alcalinas de 1.5v, y no NiCD / NiMH recargable 1.2v, tendría 6 voltios. 6 voltios no son suficientes para el 7805. Una mejor opción sería un LDO (regulador de baja caída) comparable. Desearía / necesitaría uno que tenga una caída (diferencia mínima de voltaje requerida entre entrada y salida) de menos de 1 voltio, porque también debe considerar que las baterías se agoten a 5.6v (0.1v por batería) o menos después algún uso

Pero la mejor pregunta es, ¿necesitas 5v? 4 baterías recargables de 1.2v dan 4.8V, que está dentro del rango de operación de la mayoría de 5v ic. O use 3 baterías normales para 4.5 (o 2 para 3v) si su IC / Microcontrolador tiene un rango de entrada más amplio. Es posible que ni siquiera necesite un regulador, dependiendo de su configuración.

La otra opción sería alimentar su microcontrolador de 5v con 2 baterías (3v) utilizando un regulador elevador, muchos de los cuales tienen una eficiencia del 75 al 90%.

El 7805 necesita una entrada de aproximadamente 7 V para regular adecuadamente, lo que no obtendrá de cuatro celdas AA. Un regulador LDO sería más sensato. Usaría las celdas AA en lugar de una batería de 9 V, durarán mucho más.

Muchas MCU modernas no necesitan un regulador (desperdicia energía) y pueden funcionar desde dos celdas AA.

Al elegir las baterías, uno debe esforzarse por tener un voltaje de entrada que, durante la vida útil de la batería, siempre estará por encima o siempre por debajo del voltaje objetivo. Si usa un buen chip de fuente de alimentación conmutada (y componentes asociados) obtendrá una eficiencia mucho mejor que con un 7805. Si necesita cinco voltios, usar una batería de 9 voltios con un conmutador decente le permitirá funcionar hasta que la batería está básicamente agotada (0.9 voltios por celda). Si está pensando en un 7805 por razones de simplicidad, debería considerar usar un módulo de fuente de alimentación de conmutación de tres clavijas que está diseñado para colocarse en lugares que normalmente usarían un 7805. El 7805 es bastante obsoleto por solo sobre cualquier propósito; incluso si quieres algo simple y barato, el uso de algún otro regulador lineal probablemente duplicaría la vida útil de una batería de 9 voltios antes de que un suministro de +5 comenzara a disminuir; un conmutador probablemente podría extender las cosas aún más.