Один повышающий преобразователь поддерживает три шины питания

Схема на Рисунке 1 содержит не только стандартный повышающий преобразователь на элементах IC1, C1, L1, D1 и C2, стабилизирующий основное выходное напряжение 5 В, но и дополнительные недорогие компоненты, образующие две вспомогательные шины питания 10 и –5 В. Эти вспомогательные выходы полезны для аналоговых схем в небольших портативных приборах, для которых часто требуется напряжение питания, превышающее диапазон напряжений сигнала. Стабилизированное напряжение 5 В ±2% поддерживается на основном выходе при входных напряжениях от 0.8 до 5.5 В, что эквивалентно напряжениям аккумуляторной батареи из одной-трех ячеек. Например, при входном напряжении 1.8 В и ненагруженных остальных шинах схема может выдавать 25 мА с КПД от 80 до 90%.

Выбор батареек для промышленных и бытовых устройств интернета вещей

Для создания выходных напряжений –5 В и 10 В коммутационный узел преобразователя LX управляет недорогими дискретными зарядовыми насосами через «плавающие конденсаторы» C3 и C6. Напряжение узла LX переключается между 0 В и уровнем, превышающем напряжение шины 5 В на величину падения на одном диоде, поэтому напряжение, управляющее зарядовыми насосами, достаточно хорошо регулируется. Более того, падение напряжения на D1 в первом приближении компенсирует падения напряжения на диодах на двух выходах зарядовых насосов. Внутренняя схема управления микросхемы IC1 также помогает стабилизировать напряжения вспомогательных выходов. Частотно-импульсный модулятор этой микросхемы с ограничением выходного тока и минимального времени отключения постоянно адаптирует частоту переключения к току нагрузки. Частота увеличивается при увеличении нагрузки, обеспечивая передачу большего количества энергии через плавающие конденсаторы. Результатом является своего рода псевдостабилизация выходных напряжений зарядовых насосов.

Эти аналоговые шины могут питать прецизионные операционные усилители, диапазон входных синфазных и выходных напряжений которых на 2 - 3 В меньше напряжений шин питания. Таким образом, шины хорошо подходят для случаев, когда напряжение на выходе –5 В меньше –3 В, а напряжение на выходе 10 В больше 8 В. Исходя из этого, выбор для схемы на Рисунке 1 выходных RC-фильтров с потерями и кремниевых сигнальных диодов вместо диодов Шоттки обусловлен тем, что приоритет отдавался минимальной стоимости, а не высокому качеству стабилизации. Конденсаторы C4 и C7 емкостью 4.7 мкФ могут быть стандартными многослойными керамическими типоразмера 1206 с большим эквивалентным последовательным сопротивлением, номинальным напряжением 16 В и диэлектриком Y5V.

Добавление внешних зарядовых насосов к этому повышающему преобразователю 5 В позволяет получить дополнительные аналоговые шины 10 и -5 В.
Рисунок 1. Добавление внешних зарядовых насосов к этому повышающему преобразователю 5 В позволяет
получить дополнительные аналоговые шины 10 и –5 В.

Пульсации на выходе зависит от напряжения питания и нагрузки. Пиковые амплитуды пульсаций на нагрузке при питании схемы напряжением 1.8 В составляют от 2 до 10 мВ для шины 10  и от 15 до 30 мВ для шины –5 В. Увеличив емкости конденсаторов C5 и C8 до 2.2 мкФ, можно уменьшить уровни этих пульсаций до 1 мВ и 5 мВ, соответственно.

При отсутствии нагрузки на вспомогательных шинах максимально доступный ток нагрузки на выходе 5 В возрастает с увеличением входного напряжения питания (Рисунок 2а). Эту доступную выходную мощность можно увеличить, заменив D1 диодом Шоттки, имеющим меньшие потери. При входном напряжении 1.8 В выходная мощность, доступная для трех шин, несколько меньше 125 мВт (при нагрузке 10 мА на шине 5 В, 5 мА на шине 10 В и 5 мА на шине –5 В); при токах нагрузки 5 мА напряжения на выходах 10 В и –5 В составляют примерно 9.75 и –3.7 В, соответственно (Рисунок 2б). При входном напряжении 2.7 В можно получить выходную мощность порядка 275 МВт.

Добавление внешних зарядовых насосов к этому повышающему преобразователю 5 В позволяет получить дополнительные аналоговые шины 10 и -5 В.
Рисунок 2. При ненагруженных вспомогательных шинах максимально доступный ток
нагрузки на выходе 5 В возрастает с ростом входного напряжения питания (а).
Уровни вспомогательного выходного напряжения зависят от тока нагрузки (б).

MAX858 может работать с пиковыми токами дросселя до 125 мА. Если нужен больший ток, можно заменить эту микросхему другой, рассчитанной на ток 500 мА или 1 А. Обратите внимание, что при такой замене потребуется и замена пассивных компонентов. Параметры дросселя и основного выходного диода должны соответствовать пиковому току дросселя. Зарядовые насосы могут оставаться прежними, если их выходные токи изменятся не сильно. Можно также оставить дешевые, легко доступные стандартные диодные сборки D1, D2 и D3.

  1. Datasheet Maxim MAX858
  2. Datasheet Diodes BAV70
  3. Datasheet Nexperia BAV99
  4. Datasheet Sumida CD54

ООО «Мегател», ИНН 3666086782, ОГРН 1033600037020

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 354
сейчас смотрят 28
представлено поставщиков 1573
загружено
позиций
25 067 862