Tengo un circuito alimentado desde una sola celda de Li-ion. Contiene un microcontrolador que funciona con 3.0 V directamente de la celda (a través de un regulador lineal LDO).
Este circuito tiene una carga de 12 V, por lo que diseñé un convertidor elevador para aumentar el voltaje de la batería y, para ahorrar en el costo, en lugar de utilizar un controlador IC de SMPS, he implementado la lógica de control en el software. dentro de la MCU, la salida de la señal de conmutación MOSFET de un GPIO con el mismo nivel de voltaje que la fuente de alimentación de la MCU (es decir, 3.0 V) y la capacidad de fuente / sumidero de corriente limitada. Por lo tanto, se requiere un controlador de puerta.
Encontrar un circuito de controlador de compuertas adecuado ha resultado ser una tarea desalentadora, especialmente porque a la mayoría de los MOSFET no les gusta que los conduzcan con solo 3.0 V. Mi primer intento fue usar FAN3111 como controlador de compuerta, pero no presté atención a su voltaje de suministro mínimo de 4.5 V. Estaba destinado a suministrarse desde el impulso La salida de 12 V del convertidor, pero esto creó un problema de arranque: antes de comenzar a cambiar el MOSFET, la salida de mi convertidor de refuerzo es el voltaje de la batería menos una caída de diodo, por lo que no es suficiente para encender el controlador de la compuerta, por lo que no se inicia la conmutación .
Investigué las siguientes posibilidades, pero ninguna es completamente satisfactoria, así que estoy buscando nuevas ideas:
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Use un IC de bomba de carga o incluso un pequeño convertidor de refuerzo para generar el voltaje de alimentación para el controlador de la compuerta. Se siente como construir una máquina Rube Goldberg, y luego de agregar el costo del nuevo IC de suministro (y los circuitos de soporte), el controlador de la compuerta y el MOSFET, es más barato reemplazar todo el artilugio con un IC de regulador de conmutación integrado.
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Use un IC de controlador de puerta de tipo seguidor de emisor complementario, como éste . También es más barato que el FAN3111, pero requeriría un cambio de nivel desde la MCU a la entrada del controlador de la puerta, suministrada por la salida del convertidor de refuerzo. Inicialmente, el MOSFET cambiaría mal debido al problema de arranque, pero después de tomar algo de voltaje funcionaría bien. Esta idea funciona en principio, pero no he tenido la suerte de encontrar un cambiador de nivel adecuado. Algo como el CD4504 puede funcionar pero es un IC físicamente grande en 16 pines y No puedo pagar el espacio de la pizarra. Hay otras opciones pero empiezan a ser caras. También consideré usar un BJT / MOSFET barato cableado como una puerta NO, con una resistencia pull-up desde el colector hasta el voltaje de salida del convertidor de refuerzo. El problema es que, para ahorrar energía, tendría que ir con una resistencia de alto valor de pull-up, lo que evita que el MOSFET se conduzca lo suficientemente fuerte: el controlador de la puerta solo puede entregar 19 mA si se alimenta de un 10 kΩ impedancia, según la hoja de datos.
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Use el mismo IC de controlador de puerta de tipo seguidor de emisor complementario que en (2), pero descarte la idea de cambio de nivel (aliméntela directamente desde la MCU) y vaya con un MOSFET de Vgs (th) bajo. La elección de los MOSFET es más limitada, pero esto podría funcionar. Sin embargo, según la hoja de datos, el voltaje de salida del controlador de la puerta podría ser tan bajo como 2.2 V con 3.0 V aplicado, y tan alto como 0.5 V con 0.0 V aplicado. Me preocupa especialmente que un MOSFET de Vgs (th) bajo esté al borde de la conducción con 0,5 V aplicados. No estoy diciendo que esto no funcione del todo, pero la falta de espacio para la cabeza se siente preocupante.
¿Alguien puede señalar las alternativas que me estoy perdiendo?
