Amplio rango de voltaje de entrada Buck convertidor / circuito a 3.3V 150mA

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Estoy construyendo un dispositivo que debería funcionar con un voltaje de entrada de rango muy amplio: En algunos escenarios, la entrada es 5VAC, en otros escenarios puede ser 250VAC.

No es un problema convertir la CA en CC, luego convertirla usando convertidores a 3.3V requeridos para el dispositivo. El dispositivo consume corriente de 10mA a 150mA en 3.3V.

Requisitos:

  • Amplio rango de voltajes de entrada.
  • Tamaño más pequeño posible.
  • Menos componentes posibles (huella, tamaño, precio).
  • Menos disipación de calor (eficiencia en otras palabras).
  • Baja corriente, muy bajo voltaje, baja potencia de salida.

Hasta ahora usé 2 fuentes de alimentación separadas para escenarios de bajo voltaje y alto voltaje (cambiando entre ellos mecánicamente):

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

No hay riesgo de entrada de alto voltaje en el circuito de baja tensión: la entrada se controla mediante un relé de doble vía. Este enfoque tiene las siguientes desventajas (para mi punto de vista):

  • El cambio mecánico no es tan bueno.
  • Desperdicio de espacio en un aparato pequeño.
  • Mantener BOM con partes similares por función.

Busqué una solución alternativa para fusionar 2 PSU en una. Las PSU listas son enormes en tamaño: más de una pulgada (25 mm) en una de las dimensiones.

En este hilo era Sugerido hasta ahora "la mejor" solución basada en el regulador de amplio rango LR8. La entrada mínima de 13.2 V no es un problema, puedo ignorar voltajes de entrada más bajos ...

Las desventajas de este enfoque son:

  • No hay piezas de repuesto para LR8 en caso de stock corto.
  • El suministro de 1 regulador no es suficiente. Conectar LDO en paralelo es complicado y no trivial para mí. Evitar la sobrecarga de uno de ellos y la carga lenta en otro es un gran problema.

En este hilo la idea de LED Se sugirió el conductor . En común, esta es una buena idea, excepto lo siguiente:

  • La mayoría de los controladores LED están trabajando en el rango de 80 V y más. (Al menos, no encontré un controlador LED de voltaje de entrada más bajo).
  • el controlador LED está diseñado para mantener una corriente constante (limitada). En mi aparato, cuando no se requiera corriente (consumo de 10 mA), el controlador aumentará el voltaje para alcanzar la corriente preestablecida. Esto quemará el aparato en sí.

Se puede implementar una idea adicional para obtener un PSU de voltaje de entrada amplio (en ciencia ficción :) conectando secuencialmente 2 reguladores LTC3639 de Linear. Cada regulador puede lidiar con el rango de 5-150V. Así que 2 en una secuencia puede manejar 10-300 V, lo que quizás sea suficiente. Pero no tengo ni idea de cómo conectarlos ... Creo que esto no es posible. ¿Verdad?

Por lo tanto, se me acabaron las ideas para resolver el problema del único circuito / convertidor de rango de voltaje de entrada ancho para obtener una salida de 3.3 V a 10-150 mA. Por favor, ayuda.

¿Qué puede ser mejor: desarrollar una nueva dirección de investigación o mejorar el regulador LDO LR8 en paralelo?

    
pregunta Ivy Growing

2 respuestas

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¿Es posible dividir su carga en dos partes: un suministro preciso de baja corriente que se utiliza para el microcontrolador y cualquier otra cosa analógica? y una fuente de alimentación de voltaje más alto, corriente, más precisa y menos precisa que alimenta cosas como los relés y demás.

Muchos de mis productos se fabrican de esta manera: mi riel de 5V necesita suministrar solo 5 a 10 mA y el suministro no regulado a cualquier voltaje que esté trabajando a la multitud de relés que utilizan muchos de mis productos. Hago PWM en las bobinas de relé según sea necesario para mantener el voltaje promedio en el valor nominal a medida que cambia el voltaje de entrada.

Tengo un regulador de fuente de alimentación AC Phase Control simple pero efectivo que funciona bien desde aproximadamente 16Vac a través de 230Vac in. Pero es bueno solo para entrada de AC (no DC) y puede suministrar solo aproximadamente 75mA. Eso no cumple con sus requisitos.

    
respondido por el Dwayne Reid
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Necesitas un rango de voltios de entrada muy amplio. He tenido que hacer esto unas cuantas veces ahora, así que describiré lo que hice para clavarlo. Recuerda que las cosas ya hechas son unobtainium en estas especificaciones, por lo que es hora de hacer algo real. diseño. Ahora imagine un convertidor de dólar que está hecho de discretos, esto funcionaría aunque en un ciclo de trabajo bastante bajo cuando los voltajes de entrada de CC son altos. Por supuesto, funcionaría normalmente cuando los voltajes de entrada de corriente son bajos como, por ejemplo, 10 V. alto voltios la eficiencia sería pobre porque las pérdidas de conmutación serían mucho más altas. Esto se debe a que las pérdidas de conmutación se basan en los voltajes máximos y las corrientes máximas. Usé un régimen de conmutación diferente que dio pérdidas de conmutación muy reducidas y ninguna tensión de recuperación del diodo. había utilizado un IC Me habría quedado atascado con el modo de corriente pico de frecuencia fija que se habría quemado con seguridad. En mi esquema, la frecuencia del convertidor cambió con la carga de salida y el voltaje de entrada. Antes de enlazar esto, logré mostrar que los cambios de frecuencia esperados fueron menos que proporcionales y, por lo tanto, no demasiado malas. En las relaciones de salida normales de entrada, la eficiencia del nido de las aves utilizando partes de la chatarra fue de 90.1% medido con el equipo básico. Mantuve la frecuencia a 60 KHz normal, por lo que mi prueba comparó manzanas con manzanas. Esto La figura no es nada del otro mundo y un diseño PWM ortodoxo con partes optimizadas debería superar esto. Lo que sí encontré fue que a medida que subía los voltios de entrada hasta las clasificaciones de mi caja de correo no deseado, la eficiencia se mantuvo constante. amplio rango es más importante tener algún esquema de reducción de pérdida de conmutación.

    
respondido por el Autistic

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