¿Cómo construir un convertidor DC-DC de bajo voltaje de entrada si no hay un IC adecuado disponible?

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Necesito convertir un voltaje de entrada muy bajo (alrededor de 0.5V) a una salida constante de 3.3V para entregar una corriente de 50-80mA con una eficiencia relativamente alta (> = 80%). Después de algunas investigaciones, parece que algunos convertidores de refuerzo DC-DC de TI y Linear Technology son bastante adecuados para esta aplicación. Sin embargo, son algo caras de comprar en pequeñas cantidades. Me pregunto si es posible construir un convertidor de este tipo por mí mismo, utilizando componentes que están ampliamente disponibles. No tengo experiencia previa en el diseño de circuitos similares, así que no tengo idea de por dónde empezar. Cualquier sugerencia y / o puntero sería muy apreciado.

PS. Lo que tengo en mente es un convertidor de refuerzo DC-DC con un inductor, pero ¿también es posible diseñar una bomba de carga sin inductor que cumpla con los requisitos que mencioné anteriormente?

    
pregunta Aufheben

2 respuestas

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Una bomba de carga basada en un condensador no puede tener una eficiencia energética superior al 50%. Hay una prueba matemática simple para esto si estás interesado.

El "convertidor de refuerzo" de Google proporciona el esquema básico, que es un inductor, un transistor de conexión a tierra del nodo de conmutación accionado a través de PWM, un diodo de captura y un sensor de filtrado / salida.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Los números de pieza (Opamp, MOSFET) son lo que CircuitLab tenía disponible, ¡no son piezas bien elegidas para este circuito!

En este caso, una pregunta difícil es de dónde obtendría su VCC el PWM: usted necesita arrancar el circuito; haga que se ejecute a una frecuencia PWM fija antes de que comience la retroalimentación del amplificador de error.

También, habrá dos pérdidas principales: resistencia en el inductor y caída de voltaje en el diodo. (También hay algunas pérdidas en el transistor de conmutación y en el ESR del capacitor de salida). Cuanto más rápida sea la frecuencia de conmutación, menor será la capacidad de L1 y C1, y por lo tanto, las pérdidas y el tamaño serán menores, pero las pérdidas de conmutación serán mayores en M1 y más difícil será el diseño de la placa de circuitos.

También puede usar una configuración de rectificador síncrono (segundo MOSFET en lugar de D1) para reducir las pérdidas por caída de voltaje D1, que será enorme en este circuito (¡casi un 20% por sí solo!)

Dado que la entrada es de 0,5 V, y desea una salida de 3,3 V / 60 mA, y la caída de D1 es de 0,7 V, entonces necesita una ganancia de voltaje de 8: 1, por lo que al menos 560 mA hasta L1. L1 tendrá una caída de tensión resistiva, por lo que tendrá que buscar una ganancia de 12: 1 o superior. (3.3V + 0.7V) / 12 = 0.333V, por lo que la caída permitida sobre L1 es 0.167V, por lo que la ley de Ohms dice que la resistencia máxima de L1 es de 0.298 Ohms. Otra fuente de pérdida: ¡llegar al 80% de eficiencia va a ser realmente difícil!

    
respondido por el Jon Watte
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Tal vez, es posible que desee utilizar un simple generador push-pull en transistores de germanio y un transformador con salida de 5-7 V con el siguiente regulador de dólar.

Un convertidor de refuerzo tradicional (con MOSFET e inductor) requiere un voltaje relativamente alto para impulsar la compuerta del FET, y los BJT de baja caída proporcionarán una baja eficiencia. (¡Y esto es aparte del problema de alimentar el módulo PWM!)

Los esquemas basados en el transformador implican dos opciones cruciales: de un buen núcleo (probablemente tendrá que enrollar el transformador usted mismo, cuidando la resistencia del devanado) y de un buen par de transistores (o un solo transistor si usa más uno) ).

De todos modos, una simulación con PSPICE es esencial (uso OrCAD 16.5, sugiero encarecidamente que implique 'Editor de piezas magnéticas' para el transformador).

    
respondido por el Dmitry

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