Vin: 2-36, Vout: 4.2. ¿Debo usar step-up, seguido de step-down, o SEPIC?

Implementé las propuestas aquí y creo que ahora puedo responder con confianza a mi propia pregunta :)

1. Hacer un regulador de impulso crudo no es magia negra, en realidad es mucho más fácil de lo que pensé. Uso un NMOS con una capacidad de compuerta algo baja (AP2310GN) y lo conduzco directamente desde un pin PIC PWM. El inductor es de 33µH / 0.15Ω. Mi frecuencia de conmutación es de 100 kHz, y el ciclo de trabajo se puede ajustar en incrementos del 5%; Seleccioné el 55% como límite máximo de mi ciclo de trabajo después de algunas pruebas, ya que resultó ser suficiente en circunstancias normales. Mi aumento es muy rudo, ya que se enfoca en producir 11V ± 1V (¡eso es un montón de rizado!). Lo que no sabía inicialmente es que incluso para esta salida bruta se necesita un circuito de retroalimentación ajustado. Muestreo continuamente la tensión de entrada y salida y ajusto el ciclo de trabajo. Esta es en realidad la parte más problemática, ya que mi PIC también está haciendo otras cosas (principalmente, atendiendo consultas desde una MCU maestra). El circuito de retroalimentación se ejecuta a alrededor de 3 kHz, pero debido a las "otras cosas", a veces puede fallar en ajustar el ciclo de trabajo lo suficientemente rápido como para mantenerse dentro de la banda deseada. Es especialmente problemático si su ciclo de trabajo es alto y hay un transitorio de voltaje positivo en la entrada (que puede suceder por varias razones). En ese escenario, el voltaje de salida puede saltar muy por encima del límite superior de 12V, y de hecho exceder la entrada de "máximo absoluto" de 40V en el convertidor DC-DC. En mi caso, frené el L6902 descendente dos veces, y después de esos incidentes agregué algo de protección (un condensador de almacenamiento mucho más grande en la salida de refuerzo para limitar la velocidad de giro y un diodo de TVS).

2. Dado que el L6902 es un chip muy útil, pero un tanto misterioso, escribiré mis conclusiones aquí, para ayudar a cualquier otro ingeniero que pueda reflexionar en su hoja de datos dispersa. Estaba particularmente preocupado por lo que sucede si Vin es inferior a 8V. ¿Es malo para el chip, intenta producir algo? Me enteré de que

   • El chip está bien y no hace nada por debajo de ~ 4.1 V in; por encima de este voltaje, el LDO integrado comienza a funcionar;
   • Si el voltaje de salida deseado es aproximadamente 2V por debajo de la entrada, el conmutador no intenta ejecutarse, es decir, tengo alrededor de 2V de "caída". Esto significa que para un voltaje de salida de 4 V, es posible que pueda operar el chip en Vin = 6 V, aunque supongo que con un rendimiento reducido;
   • El chip se vuelve bastante ineficiente por encima de 30 V, o al menos ese es el caso en mi configuración. En 3.7Vout, I = 1A se pone muy caliente, más de 100˚C. Si necesita un Vin tan alto, ejecútelo con corriente reducida o colóquelo en una almohadilla de cobre lo suficientemente grande;
   • Como se mencionó anteriormente, cuando ST escribió " entrada máxima absoluta: 40V ", no estaban bromeando. Frié un chip por exceso de velocidad en el generador: en este incidente lo estaba alimentando a unos 45 voltios por unos segundos, y esto fue suficiente para matarlo;
   • Aunque la configuración del límite de corriente requiere una resistencia, puede modificarla fácilmente para controlar el voltaje (ST tiene una nota de la aplicación explicando cómo);
   • El punto óptimo, en términos de eficiencia, parece ser de alrededor de 10-15 V de entrada para 4.1 V, yo medí alrededor del 85% de eficiencia allí.

3. ¿Funciona toda la configuración (paso a paso, seguido de un paso hacia abajo)? Sí. ¿Vale la pena? Algo: soy capaz de obtener pequeñas cantidades de energía incluso en Vin = 2V. El enfoque sugerido en los comentarios de solo un paso hacia abajo con una capacidad de ciclo de trabajo del 100% también está bien, pero requeriría un engranaje diferente del generador, que en mi caso es imposible ... PERO, si alguien está trabajando mismo problema, ellos podrían querer explorar este enfoque. Encontré el regulador de dólar LTC3637, que parece ser un buen chip para este propósito.