¿Cómo convertir un amplio rango de voltaje (1 V-12 V) a 5 V?

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Tengo una aplicación inusual donde el voltaje de entrada puede variar de 1-12 V DC. Esto se debe convertir a 5 V @ ~ 200-250 mA.

Dado que no hay convertidores de refuerzo Buck disponibles para este amplio rango de voltaje de entrada, se me ocurrió este circuito (simplificado):

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El XC61CC5002MR-G es un IC de supervisión de voltaje CMOS que:

  • Produce VCC cuando VCC > 5 V - esto habilita el LDO y protege el impulsar el convertidor de la tensión más alta.
  • Produce 0 V cuando V CC < 5 V: esto desactiva el LDO y desvía el transistor PMOS para permitir la corriente al convertidor boost.

La tensión nominal absoluta máxima del convertidor de refuerzo es de 6 V, por lo que debe protegerse en el rango más alto de voltaje de entrada, mientras que el LDO está bien hasta 13 V.

El circuito funcionó según lo previsto en 3-12 V, sin embargo, el transistor PMOS no pudo cambiar cuando el voltaje de entrada fue inferior a 3 V, lo que no debería sorprenderme ya que V GS el umbral era de aproximadamente 2 V a 250 mA.

También he analizado los interruptores de carga del lado alto y los circuitos integrados de protección de sobretensión, pero no puedo encontrar ninguno que funcione en todo el rango de los voltajes de entrada después de navegar durante horas en Mouser y DigiKey.

Por último, he explorado el uso de un MOSFET de canal N en el circuito de arriba con una variante de salida de drenaje abierto del mismo IC de supervisión y una bomba de carga para desviar el transistor NMOS cuando los voltajes son bajos, pero para mi sorpresa no pude ' No encuentre ninguna bomba de carga que funcione en el rango de 1-5 V.

Estoy buscando sugerencias para hacer que mi circuito funcione con los voltajes más bajos o cómo puedo lograr esta conversión de 1-12 V a 5 V sin aumentar dramáticamente el costo o la huella de PCB. Desafortunadamente, el voltaje de entrada no se puede cambiar, pero la fuente de alimentación puede proporcionar una corriente más que suficiente para hacer funcionar el circuito.

    
pregunta jm212121

4 respuestas

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Permítame hacer esta sugerencia de circuito:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Para 1 V < Vin < 6 V el convertidor elevador se convierte a una tensión interna de 6 V y el LDO regula que 6 V a 5 V

Para 6 V < Vin < 12 V el voltaje en la salida del convertidor Boost "seguirá" al voltaje de entrada con cierta caída de voltaje debido a un diodo (Schottky), por lo que Vin = 7 V = > Vmid = 6,5 V y Vin = 12 V = > Vmid = 11.5 V.

Recuerde que los convertidores boost tienen este circuito básico:

Entonces, cuando Vin es más alto que el voltaje de salida configurado (regulado), la salida seguirá el voltaje de entrada con una caída de voltaje de la resistencia de la bobina y el diodo.

    
respondido por el Bimpelrekkie
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Un SEPIC podría valer una oportunidad aquí

Esta situación (entrada de amplio rango de voltaje, salida de voltaje fijo, requisitos de corriente baja) me parece una oportunidad decente para probar una de las topologías de conmutación menos utilizadas: el SEPIC. En particular, usaría un convertidor LM2621 con un diodo Schottky de baja caída: esto le da al chip la mejor oportunidad de iniciarse a aproximadamente 1.0V (la hoja de datos especifica el inicio nominal a 1.1V y el inicio máximo a 1.2V por encima de la temperatura, pero el voltaje de inicio probablemente depende de la caída en el diodo).

En cuanto a los pasivos, usaría la versión de inductor acoplado de la topología SEPIC - - esto proporciona un mejor rendimiento de rizado al usar menos espacio en la placa que dos núcleos de inductor separados.

    
respondido por el ThreePhaseEel
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Para evitar el cambio EXTREMO, necesita un paso hacia atrás con un regulador posterior Zener, para proporcionar la unidad de puerta del FET.

Establezca el zener en 10 o 12 voltios. Muchos FETS enormes quieren un voltaje de compuerta máximo bajo (de lo que recuerdo).

Ahora puede usar un FET GRANDE, capaz de 10 o 20 amperios o lo que necesite, que la puerta FET se accione a 0/10 voltios para un cambio eficiente.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el analogsystemsrf
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Hay muchas maneras de despellejar a un gato, y este es un gato particularmente cruel. Aquí están mis pensamientos:

Incremento establecido en 5.5V o menos. Tendría que ir a comprar piezas para estar seguro, pero sospecho que necesitará algo con un interruptor externo para manejar la entrada 8-9A a 1V. Siga eso con un dólar a 5V, para manejar el caso cuando la entrada está por encima de 5V. No ensucie con los suministros lineales a menos que necesite energía realmente limpia.

Si no puede encontrar un chip de refuerzo adecuado o un FET de interruptor, use un impulso ligero que sea lo suficientemente grande como para alimentar el controlador de impulso "real" (y, por extensión, la puerta de interruptor "grande"). Tal vez incluso saque al chico liviano del circuito si el voltaje de entrada es demasiado alto.

    
respondido por el TimWescott

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