¿Cómo uso un regulador LDO ajustable para alimentar dispositivos con USB que usualmente usan baterías AA / AAA (o debo)?

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Quiero usar USB para alimentar dispositivos diseñados para funcionar con una, dos o tres baterías AA / AAA. Tres parece ser el más complicado, ya que implica disminuir la tensión solo ~ 0.5 V de 5 ± 0.25 V a 4.5 V.

Después de leer (mi conocimiento de electrónica está extremadamente oxidado), parece que un regulador de baja caída ajustable (LDO) es el camino a seguir (pero corríjame si me equivoco). La mejor opción disponible localmente parece ser una NCV59302 , y porque estoy esperando sacar el sorteo 1A máx @ 4,5 V, su voltaje de desactivación de ~ 175 mV @ 1A debería significar que puedo obtener 4,5 V siempre que la alimentación USB sea > 4.675 V.

Sin embargo, no estoy exactamente seguro de cómo hacer que funcione correctamente. La hoja de datos es aquí , y mi interpretación de las instrucciones se ilustra en el siguiente diagrama del circuito. Lo que no tengo claro es sobre los resistores, aunque estoy consciente de que podría haber cometido otros errores importantes. Alguien ya ha preguntado acerca de las resistencias para un NCP59302 , un componente muy similar (soy No estoy seguro de cuál es la diferencia entre NCV y NCP), pero después de leer las respuestas todavía no estoy seguro de qué resistencias funcionarán. Tampoco estoy 100% seguro de ninguno de los componentes o el cableado.

  • R1esunpotenciómetrode500,capacidaddevatajenoespecificada(¿importa?Supongoqueestosolotienequellevarla"Corriente de polarización de ajuste del pin 100-350 nA")
  • R2 es una resistencia enrollada de alambre de 180 W 2 vatios

La fórmula dada en la hoja de datos para determinar el voltaje de salida es:

$$ V_ {OUT} = 1.24 V × (1 + R_1 / R_2) + I_ {ADJ} × R_1 $$

I ADJ normalmente es de 100 nA y puede ser de hasta 350 nA, pero esto hace una diferencia insignificante en V OUT . Por lo que puedo decir, con R2 como una resistencia de 180 Ω, esto generaría 1.5 V, 3 V y 4.5 V cuando el potenciómetro R1 500 se ajustara a ~ 37.7 Ω, 255.5 Ω y 473.2 Ω respectivamente. ¿O me estoy perdiendo algo?

En cuanto a los otros componentes:

  • C IN es un condensador electrolítico de 1 μF 50V
  • C OUT es un capacitor de múltiples capas cerámico SMD dieléctrico de 47 μF ± 20% 6.3V X5R (me costaría lo mismo obtener un modelo de 100 μF con las mismas especificaciones si hay alguna ventaja)

Supongo que la pregunta más importante es: si conecto todo esto como se muestra en el diagrama del circuito anterior, ¿debería funcionar? ¿O me he equivocado?

Muchas gracias de antemano.

    
pregunta Tim

2 respuestas

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El circuito como se muestra funcionará. Sin embargo, recuerde que es un regulador lineal, lo que significa que la tensión se reduce al convertir el exceso de energía en calor. A 4.5V, la caída es pequeña, pero si está bajando a 1.5V (3.5V) a 500mA (no debería esperar sacar más de USB), entonces tendrá que lidiar con 1.75W de calor. La cantidad de calor que el IC que vinculó puede disiparse depende del diseño de PCB (¿quiso decir que vinculó un componente de montaje en superficie?), Pero en cualquier caso, 1.75 W sería el extremo superior de lo que podría esperar de un paquete TO-220 Componente para disipar. Probablemente usaría un disipador de calor o me aseguraría de que mi carga no tuviera tanta corriente.

La selección de resistencia básicamente no importa. Los dos aspectos que normalmente debe considerar al seleccionar resistencias son la potencia nominal (1 / 4W, 1 / 2W, etc.) y la tolerancia (1%, 5%, 10%). La clasificación de potencia no es importante en este caso (ver a continuación) y como tiene un potenciómetro ajustable manualmente, la tolerancia tampoco es importante. Casi cualquier resistencia de aproximadamente el valor correcto haría por \ $ R_2 \ $.

Ambas resistencias pueden ser de baja potencia. Como ha dicho, la corriente \ $ I_ {ADJ} \ $ es despreciable y puede ignorarse por completo. También habrá un flujo de corriente a través de las dos resistencias desde el voltaje de salida a tierra, que puede calcular con la ley de Ohm (\ $ V = IR \ $). En todos los casos, esto será alrededor de 7mA.

Los condensadores están ahí para propósitos de filtrado / reducción de ondulación y sus características no son muy importantes. Si son aproximadamente los mismos que los sugeridos en la hoja de datos (y la clasificación de voltaje está por encima de lo que verán), entonces no debería haber ningún problema.

Tus cálculos parecen corregir. Este es solo un cálculo básico de divisor de voltaje . El regulador ajusta el voltaje de salida hasta que ve 1.24 V en ADJ. Puede confirmar que sus cálculos son correctos con la ecuación dada en wikipedia:

$$ V_ {div} = V_ {in} \ times \ frac {R_2} {R_1 + R_2} $$

Donde \ $ V_ {div} \ $ es 1.24V, \ $ V_ {in} \ $ es su voltaje objetivo y desea resolver para \ $ R_1 \ $.

$$ R1 = \ frac {V_ {in} \ times R_2 - V_ {div} \ times R_2} {V_ {div}} $$

para el caso 4.5V por lo tanto:

$$ R1 = \ frac {4.5 \ veces 180 - 1.24 \ veces 180} {1.24} = 473 \ Omega. $$

Hay una variabilidad inherente en la electrónica que significa que cualquier valor que calcules no será exactamente correcto cuando lo conectes. Cablee, conecte la salida a un voltímetro y ajuste el potenciómetro hasta que tenga el voltaje correcto.

    
respondido por el LeoR
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Creo que tienes los cálculos correctos, pero con solo 350 nanoamps como máximo para Iadj, tus resistores están desperdiciando la capacidad de las baterías.

La forma más fácil de hacerlo es configurar Vadj a 1,24 voltios con el Vout deseado en la parte superior de la cadena y al menos Iadj y la corriente a través de R2 que fluyen a través de R1.

Por ejemplo, digamos que tenemos 100 microamperios que podemos ahorrar para la cadena y que Iadj es 100nA, según la hoja de datos.

Luego, con los 99.9 microamperios restantes fluyendo a través de R1 y R2, con Vout igual a 4.5 voltios, y con Vadj igual a 1.24 voltios referenciados a tierra, 

           Vout - Vadj     3.26V 
    R1 = -------------- = ------- ~ 32.6k ohms
               It          100µA

y, 

           Vadj
    R2 = -------- ~ 12.4k ohms 
          99.9µA

Sin embargo, si Iadj fuera 350nA y R1 y R2 permanecieran con los mismos valores, Vadj se mantendría en 1.24V e IR2 se mantendría en 99.9 µA, pero la corriente a través de R1 aumentaría a 100.25 µA, forzando la caída R1 aumentará a 3.268 voltios y Vout a 4.51 voltios, por lo que esos valores de resistencia facilitarán la carga de las baterías.

Su circuito es como el de la figura 21 de la hoja de datos, por lo que debería funcionar bien.

Condensadores cerámicos?

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respondido por el EM Fields

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