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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Activación del convertidor de voltaje MAX756 a voltaje de entrada reducido. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Convertidores de tensión, rectificadores, inversores Algunos dispositivos electrónicos de pequeño tamaño que funcionan con celdas o baterías galvánicas utilizan convertidores elevadores de voltaje basados en el chip MAX756 y sus análogos. Puede resultar difícil arrancarlos con una carga conectada y un voltaje de suministro reducido. Este artículo está dedicado a resolver este problema. Los convertidores elevadores de tensión modernos permiten obtener la tensión de salida necesaria a partir de una tensión de entrada muy baja, a menudo inferior a 1 V. En la gran mayoría de los casos, la carga del convertidor de tensión está conectada permanentemente a su salida. Esto dificulta el arranque del convertidor y el logro de su tensión de salida en el valor requerido, especialmente cuando la tensión de alimentación está cerca del mínimo permitido. Los convertidores elevadores de tensión modernos permiten obtener la tensión de salida necesaria a partir de una tensión de entrada muy baja, a menudo inferior a 1 V. En la gran mayoría de los casos, la carga del convertidor de tensión está conectada permanentemente a su salida. Esto dificulta el arranque del convertidor y el logro de su tensión de salida en el valor requerido, especialmente cuando la tensión de alimentación está cerca del mínimo permitido. En la figura 756 se muestra un diagrama de bloques simplificado del microcircuito del convertidor elevador de voltaje MAX1 [1] y su conexión. XNUMX.
El microcircuito contiene una unidad de control para el transistor de efecto de campo clave de salida y este transistor VT1. Así es como se diseñan muchos microcircuitos convertidores de voltaje elevadores. Además del chip DA1, el convertidor de voltaje contiene un inductor de almacenamiento L1, un diodo Schottky VD1 y dos condensadores de óxido C1 y C2 en la entrada y salida, respectivamente. La unidad de control recibe energía de la salida del convertidor y realiza la regulación del ancho de pulso. Cuando el transistor VT1 está abierto, la carga conectada a la salida es alimentada por el condensador C2, el diodo VD1 está cerrado y el inductor L1 está conectado a la fuente de alimentación. La corriente a través del inductor aumenta y almacena energía. Después de cerrar el transistor VT1, el pulso autoinductivo de fem del inductor se suma a la tensión de alimentación y carga el condensador C1 a través del diodo abierto VD2. Así, la energía acumulada por el inductor L1 se transfiere a la carga. Cuando el voltaje de la fuente de alimentación está cerca del mínimo permitido, puede resultar difícil arrancar el convertidor de voltaje, ya que el transistor VT1 no se abre completamente. El dispositivo de control se alimenta mediante un voltaje de salida que, cuando arranca el convertidor, es menor que el voltaje de suministro por la cantidad de caída de voltaje a través del diodo VD1 y la resistencia activa del inductor L1. El canal insuficientemente abierto del transistor VT1 tiene una resistencia más alta, lo que limita el valor máximo de los pulsos de corriente a través del inductor L1. Como resultado, el convertidor, incapaz de proporcionar simultáneamente la corriente de carga y cargar el condensador de salida C2, no puede alcanzar la tensión de salida nominal. La situación descrita sugiere que mientras el convertidor se pone en marcha, es necesario desconectar la carga del mismo, lo que permitirá que el convertidor alcance el modo de funcionamiento nominal en ralentí. Después de que el voltaje de salida alcanza un cierto valor y el capacitor de salida está cargado, se puede conectar la carga. En el futuro, el convertidor funcionará normalmente. Los desarrolladores de Maxim tomaron este camino y muestran en [2] cómo se puede iniciar el convertidor elevador de voltaje MAX756 con una carga conectada y voltajes de suministro bajos. El microcircuito MAX756 le permite obtener un voltaje de salida fijo de 3,3 V o 5 V con valores de corriente de carga máxima de 300 o 200 mA, respectivamente. La tensión de alimentación mínima a la que el convertidor arranca en reposo es de 0,7 V. El convertidor tiene un detector para reducir el voltaje de entrada (terminales LBI/LBO; entrada de batería baja, salida de batería baja, respectivamente, la entrada y salida del detector de voltaje de entrada bajo). El MAX756 está diseñado específicamente para su uso en equipos portátiles alimentados por baterías, por lo que el detector se utiliza para indicar que el voltaje en la entrada LBI cae por debajo de un cierto valor umbral seleccionado por el diseñador del chip como 1,25 V. En este caso, la salida LBO está conectado a un cable común a través de un transistor interno abierto del microcircuito. Si el voltaje en la entrada LBI es mayor que 1,25 V, el transistor interno se apaga y la salida IBo está en un estado de alta impedancia. El voltaje de activación del detector se puede configurar mediante un divisor de voltaje de entrada conectado a la batería que alimenta el convertidor. La señal en la salida LBO se utiliza tanto para notificar al usuario que la batería está baja, como para desconectar a la fuerza, por ejemplo, la batería del dispositivo para evitar su descarga excesiva. El bajo voltaje mínimo de arranque del microcircuito MAX756 (0,7 V) le permite construir sobre su base convertidores de voltaje alimentados por una celda galvánica con un voltaje de 1,5 V o una batería Ni-Cd o Ni-MH con un voltaje de 1,2 V. Desafortunadamente, en este último caso, el valor del voltaje de referencia interno U seleccionado por el fabricante del chipп = 1,25 V no permite determinar el momento en que la batería se descarga a una tensión de 1 V, por debajo del cual los fabricantes de baterías no recomiendan descargarlas. En la Fig. 756. Se utilizó una conexión típica del microcircuito MAX2 (DA2). Cuando se aplica tensión de alimentación, la tensión en la entrada LBI del microcircuito está por debajo del umbral de conmutación (756 V), la tensión en la salida LBO es baja y los transistores VT1 y VT1,25 están cerrados.
Después de que el voltaje en la salida del convertidor alcanza el valor Ucontrol=Uhoyo(R1+R2)/R2, Los transistores VT1 y VT2 se abren y la carga se conecta a la salida del convertidor. Con las resistencias de las resistencias R1 y R2 indicadas en el diagrama, la carga se conecta al convertidor cuando el voltaje en su salida alcanza los 3,75 V. Los gráficos de la corriente de carga máxima versus el voltaje de arranque del convertidor [2] se muestran en la Fig. 3. La línea superior - con apagado de carga durante el arranque, la línea inferior - sin apagado. Los gráficos muestran que a una tensión de alimentación de 1 V estos valores son 65 y 2,5 mA, respectivamente. Y con una tensión de alimentación del convertidor de 0,8 V, la corriente de carga máxima al inicio aumenta de 45 μA a 45 mA.
Mostrado en la Fig. 2 tiene el único inconveniente: el detector de caída de voltaje de entrada LBI/LBO no se puede utilizar para el propósito previsto: señalar una disminución en el voltaje de suministro, generalmente voltaje de la batería, por debajo de un cierto umbral. El diagrama que se muestra en la Fig. 4 carece del inconveniente mencionado anteriormente. Se diferencia del propuesto en el artículo [2] en la parte de salida del dispositivo. Cuando se aplica energía al convertidor, el voltaje en su salida está por debajo del valor umbral del detector de subtensión DA2. Hay un voltaje de bajo nivel en la salida del detector (pin 3), los transistores VT1.1 y VT1.2 están cerrados y la carga está desconectada de la salida del convertidor. Cuando se aplica energía, el voltaje a través del capacitor de salida C3 comienza a aumentar. Cuando alcanza un valor de 4,7 V, la salida 3 de DA2 pasa a un estado de alta impedancia y el voltaje de salida del convertidor se suministra a la puerta del transistor VT1.1 a través de la resistencia R1. En este caso, los transistores VT1.1 y VT1.2 se abren, conectando la carga a la salida del convertidor.
En la Fig. La Figura 5 muestra una opción más sencilla para encender el convertidor en el chip MAX756, en el que comienza con una carga conectada. Al mismo tiempo, los pines LBI/LBO no utilizados le permiten utilizar el detector para reducir el voltaje de entrada del chip convertidor para el propósito previsto. A diferencia del diagrama de la Fig. 4, la carga se conecta a la salida del convertidor no después de alcanzar un cierto valor de voltaje de salida, sino con un cierto retraso de tiempo después de aplicar energía. Cuando se suministra energía al convertidor, el condensador C4 se descarga, el voltaje entre la puerta y la fuente del transistor VT1 es cero, por lo que el transistor se cierra y la carga conectada a la salida se desenergiza. A medida que el condensador C4 se carga a través de la resistencia R1, el voltaje en él alcanza el valor umbral isip, en el cual se abre el transistor VT1 y se aplica voltaje de la salida del convertidor a la carga.
La duración del tiempo de retardo de conexión de carga tB (en milisegundos) sin tener en cuenta el tiempo de carga del condensador de salida C3 del convertidor se calcula mediante la fórmula (1.10) del libro [3]: t3=R1 C4 ln(UO/( tuO - UCódigo Postal)), donde R1 es la resistencia de la resistencia R1 en kiloohmios; C4 es la capacitancia del condensador C4 en microfaradios; Ud.O - tensión de salida del convertidor (en voltios). Al realizar los cálculos, se debe tener en cuenta que el valor isip para el transistor especificado [4] puede estar en el rango de 1,5...3,5 V. Variando la resistencia de la resistencia R1 y la capacitancia del condensador C4, se puede cambie la duración del retardo de conexión de la carga, que se selecciona experimentalmente para que sea más tiempo para establecer el voltaje de salida del convertidor en el voltaje de suministro mínimo permitido. El convertidor elevador de voltaje MAX756 tiene un análogo doméstico KR1446PN1. En lugar del transistor ZVP2110A [4], puede utilizar otro clasificado para una corriente de al menos 200 mA, por ejemplo, ZVP2106, BSP315, MMBF2202PT1. Y MMDF2P02E es un conjunto de dos transistores de efecto de campo de canal p, de los cuales en el dispositivo según el circuito de la Fig. 2 uno de ellos es usado. También se puede reemplazar con los transistores enumerados anteriormente. Reemplazaremos el transistor 2N3904 por 2N3903, 2N4400, 2N4401 importados o KT315, KT3102 nacionales con cualquier índice de letras. El conjunto del transistor IRF7307 es reemplazable por el IRF7317 o el IRF7507. El diodo 1N5817 se puede reemplazar por 1N5819, 1 N5820. Literatura
Autor: V. Oleinik
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