Электропитание GSM модуля SIM800

SIM800 для стабильной работы требует достаточно качественного электропитания, обеспечивающего следующие режимы работы (см. datasheet):

Operating Voltage - 3.6V to 4.4V
Operating Current - up to 2A

Фильтрация помех по питанию

В datasheet SIM800 приводится следующая схема для фильтрации помех по питанию:

Стабилитрон минимизирует риск выхода из строя чипа при повышенном напряжении. Честно говоря, мне не совсем понятно, почему выбран стабилитрон на 5V. Можно взять стабилитрон на более близкое к 4 V напряжение.

Импульсный DC step-down преобразователь

Готовый миниатюрный DC-DC конвертер Mini-360 на базе MP2307 стоит недорого на Aliexpress. Этот модуль я не раз использовал совместно с SIM800, и он показал достаточно стабильную работу. Обычно я добавлял электролитический или танталовый конденсатор минимум на 1000 uF или суперконденсатор, чтобы не было просадки напряжения при максимальном потреблении модуля SIM800. На «красной» плате с SIM800L уже распаян танталовый конденсатор большой емкости.

Mini-360 MP2307 DC-DC step-down конвертер

На Aliexpress представлено немало различных DC-DC down-step модулей для снижения напряжения с 5V до 4 V. У них регулируемое выходное напряжение, и это не очень хорошо: при сборке требуется подстройка, на что уходит время, нельзя впаивать SIM800 или нужно предусматривать джамперы для разрыва соединения на время настройки, иначе можно случайно подать высокое напряжение и вывести из строя SIM800.

Я взял типовую схему на MP2307 и собрал малогабаритный DC-DC конвертер с 5V до 4V. Он очень компактен и обладает высоким КПД. Схема импульсного понижающего преобразователя 5V до 4V для SIM800 и схема коммутации ESP32 с «красной» платой с SIM800L:

Схема ESP32 и SIM800 c DC-DC step-down converter («понижайка») c 5V до 4V.

Пара сопротивлений R5 (33K, 1%) и R4 (10K, 1%) рассчитаны на формирование выходного напряжения 4 V.

В этой схеме используются следующие основные компоненты:

В datasheet SIM800 приведен пример импульсного DC-DC step-down конвертера на LM2596-ADJ:

DC-DC step-down конвертер для SIM800 на LM2596

Готовый 3A конвертер на базе LM2596 с возможностью регулировки выходного напряжения можно приобрести на Aliexpress:

LM2596 DC-DC понижающий преобразователь для SIM800

LM2596 — габаритный чип, поэтому использовать его можно там, где нет особых требований к размерам устройства.

Линейные преобразователи

В datasheet SIM800 дается схема на High-Current Low Dropout Regulator MIC29302. Хороший, малошумный (в отличие от импульсных преобразователей) вариант, но, поскольку токи значительные, габариты MIC29302 для рассеивания избыточной мощности — приличные.

MIC29302 для преобразования напряжения 5V для SIM800

Суперконденсаторы в паре с GSM модулем SIM800/SIM7020

Хорошее качество обеспечивает питание от аккумуляторной батареи. Если мощности источника питания недостаточно, её можно компенсировать суперконденсатором. Он добавит энергии для SIM800 в моменты пикового потребления. Я заказывал суперконденсаторы на Aliexpress.

Добавление суперконденсатора даже к маломощному источнику электропитания улучшает стабильность работы SIM800. Сразу отмечу, я пока не использовал суперконденсаторы при разработке промышленного оборудования. Мне не доводилось встречать подробных результатов тестирования, как ведет себя пара суперконденсатор + SIM800.

Ниже схема использования суперконденсатора SPC1520 для демпфирования мощности Li-SOCl2 (литий-тионилхлорида)  батареи ER34615, которая обеспечивает емкость 19 А*ч, но пиковый ток всего 500 мА, а максимальный продолжительный ток порядка 230 мА. Но это пример для NB-IoT модуля, которые в пике потребляют порядка 500 мА.

Понижение напряжения диодом

В некоторых модулях используется понижение питания с помощью диода 1N4007, на котором падает порядка 0,7 V. Как отмечали коллеги, не самая стабильная схема, поскольку при пиковой нагрузке падение напряжения на диоде возрастает и может приводить к просадке напряжения ниже 3,6 V. При низком напряжении или недостаточной мощности модуль перезагружается. Вот пример схемы из китайского модуля SIM800С, подробно рассмотренного в статье.

Понижение напряжение с 5 V до рабочих SIM800 реализуется вот такой несложной схемой, работающей довольно посредственно, как указано в статье.

Понижение напряжения питания для SIM800 с помощью диода

Теоретически, при добавлении конденсатора большой емкости можно демпфировать такие просадки напряжения, обеспечив стабильную работу радиомодуля.

Полезные ссылки

Spread the love
Запись опубликована в рубрике IT рецепты, IT решения для бизнеса с метками , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий