Чудесное превращение понижающего импульсного стабилизатора в повышающе-понижающий
 

Светодиодное освещение все прочнее входит в нашу жизнь, выпускаются серии все более эффективных светодиодов. С расширением сфер применения светодиодных светильников расширяется и спектр задач по разработке драйверов светодиодов. Одна из поставленных задач по разработке, была следующей: сделать схему драйвера питания, который мог бы питать 3 светодиода током 0,7 А. Правда заказчик никак не мог определиться от какого аккумулятора он будет питать светодиоды от литий-ионного или от свинцового. Поэтому было принято решение предложить универсальную схему драйвера, который мог бы работать с любым из аккумуляторов. Диапазон, в котором может изменяться напряжение в процессе работы, у свинцово-кислотного аккумулятора от 10,5 до 14В, у литий-ионного от 3 до 4,5 В. Выходное напряжение преобразователя по расчетам должно составлять от 9 до 10,5В. Таким образом, необходимо было обеспечить работоспособность драйвера в диапазоне входного напряжения от 3 до 14,5В при выходном напряжении около 9 - 10В. Для решения такой задачи необходимо было применение схемы повышающее - понижающего преобразователя, но одним из поставленных условий было то, чтобы схема была как можно более проста, а стабилизатор был недорогим. Применение специализированных микросхем отпадало, так как схемы на них довольно сложны и комплектующие недешевы, а «городить огород» для питания трех светодиодов не хотелось. Есть ли выход из такой ситуации?

Оказывается есть.

Предлагаемая STMicroelectronics схема преобразователя на L598x
Рис. 1. Предлагаемая STMicroelectronics схема преобразователя на L598x

Одно из решений, предлагаемых для использования на сайте компании STMicroelectornics, позволяет превратить понижающий стабилизатор напряжения на микросхеме L598x, в повышающее – понижающий. При доработке используется минимум дополнительных компонентов: диод и полевой транзистор. Как говорится: «Цена подходит». Радость омрачает только одно обстоятельство: у микросхем серии L598x напряжение обратной связи 0,6В. Путем несложных арифметических вычислений получаем, что:

Pдат.= 0,7А * 0,6В = 0,42 Вт

Рассеиваемая мощность на резисторе Rs в этом случае почти 0.5 Вт, а обогрев воздуха от аккумуляторной батареи в наши планы не входил. Поэтому для драйвера выбираем другую микросхему, предназначенную для построения схем светодиодных преобразователей: LED2000. Для работы этой микросхемы достаточно падения напряжения на датчике тока порядка 100мВ, соответственно потери мощности в этом случае составляют 0,07Вт. С такими потерями можно, пожалуй, примириться. Для простоты проведения эксперимента специальную плату разрабатывать не стали. Доработали оценочную плату L5972AD EVAL.

Принципиальную схему преобразователя и номиналы элементов получаем при помощи программы eDesing на сайте STMicroelectronics для чего заходим по ссылке, при необходимости регистрируемся, вводим исходные данные для расчета, на выходе получаем готовую схему и перечень элементов. У меня получилась вот такая схема:


Которую мы дорабатываем в соответствии со схемой buck – boost преобразователя:


Перепаиваем элементы и вот что получается в итоге:

Внешний вид доработанной платы стабилизатора
Рис. 2 Внешний вид доработанной платы стабилизатора

Выпрямительные диоды были взяты с барьером Шоттки, тип был выбран B360. По документации эти диоды дают минимальное падение напряжение при заданном токе. Транзистор был выбран FDS4410, не самый удачный вариант, но что было на тот момент из наличия.

О подборе элементов.

Полевой транзистор лучше выбирать с хорошим быстродействием. Можно взять IRLL3303 или поставить более современный транзистор STN4NF03L. Подбирая транзистор, обращайте внимание на допустимое напряжение затвор-исток, т.к. управляется транзистор напряжением, практически равным значению питающего напряжения стабилизатора. Резистор Rs выбираем ближайший из ряда, например, 0,27Ом.

Что получилось?

Запитываем три светодиода током 0,7А. Доработанная плата заработала сразу и без проблем с устойчивостью, которые были при доработке аналогичным образом стабилизатора L5973AD. Дополнительные элементы хорошо разместились на плате, выходной конденсатор перекочевал на обратную сторону платы. Примерно до значения 3,1В входного напряжения преобразователь работает стабильно, при напряжение 3В начинает срабатывать защита микросхемы от понижения входного напряжения (Минимальное входное напряжение микросхемы 2,9В), преобразователь уходит в «пакетный» режим, видимо защита реагирует на «провалы» входного напряжения и срабатывает по пульсациям.

Измеренное КПД преобразователя составляет порядка 84% при входном напряжении 3,5В и повышается при увеличении входного напряжения, максимальное значение получилось порядка 91%.

Получить более подробную информацию вы можете, обратившись:

Бренд-менеджер Сорокин Сергей

Задать вопрос техподдержке вы можете на нашем форуме.  


Автор документа: Промэлектроника , http://www.promelec.ru"
Дата публикации: 12.02.2013
Дата редактирования: 21.03.2013
Кол-во просмотров 32768
 
 Все новости одной лентой


подписка на новости

Подпишись на новости!



радиационно стойкие ПЗУ Миландр

Продажа силового и бронированного кабеля и провода в Москве

Мероприятия:
15 международная выставка по электронике, компонентам, оборудованию и технологиям ChipEXPO-2017