TIPS ‘N TRICKS – 3V

23 DECEMBRIE 2008

Surse de tensiune
Una dintre primele provocări ale 3,3V este generarea tensiunii de 3,3V. Prin aceasta se înţelege interfaţarea unor sisteme de 5V la sisteme de 3,3V, pornind de la existenţa unei surse stabile de 5 VDC. Această secţiune prezintă soluţii de stabilizatoare de tensiune proiectate pentru trecerea de la 5V la 3,3V. Un design cu cerinţe modeste de curent poate fi realizat prin utilizarea unui stabilizator liniar simplu. Curenţi mai mari pot cere soluţii de stabilizatoare în comutaţie. Aplicaţiile sensibile din punct de vedere al costurilor pot necesita simplitatea unor stabilizatoare cu diode. În cele ce urmează sunt prezentate exemple din fiecare dintre aceste cazuri, cu informaţia necesară adaptării la o mare varietate de aplicaţii.
TIP #1 Alimentarea sistemelor de 3,3V de la o sursă de 5V utilizând un stabilizator LDO
Căderea de tensiune a stabilizatoarelor liniare standard cu trei terminale este de tipic 2-3V. Aceasta exclude utilizarea lor pentru conversia sigură de la 5V la 3,3V. Stabilizatoarele cu cădere mică de tensiune (LDO), cu o cădere de tensiune de ordinul sutelor de milivolţi, sunt perfect potrivite pentru acest tip de aplicaţie. Figura 1-1 conţine o diagramă bloc a unui sistem LDO cu indicarea curenţilor. În această figură se poate observa că un LDO constă din 4 elemente principale:
1. tranzistor de trecere
2. referinţă
3. amplificator operaţional
4. divizor de tensiune de reacţie
La selectarea unui LDO, este important să fie cunoscute diferenţele dintre mai multe tipuri de LDO. Curentul static, dimensiunea capsulei şi tipul sunt parametri importanţi pentru dispozitiv. Evaluând cu atenţie fiecare parametru poate rezulta o proiectare optimă specifică aplicaţiei. Curentul static al unui LDO, IQ, este curentul de masă al dispozitivului, IGND, În timp ce dispozitivul lucrează fără sarcină. IGND este curentul utilizat de LDO pentru a realiza operaţia de stabilizare.
Randamentul unui LDO poate fi aproximat ca tensiunea de ieşire împărţită la tensiunea de intrare atunci când IOUT>>IQ. Însă, la sarcini mici, IQ trebuie luat în considerare atunci când este calculat randamentul. Un LDO cu IQ redus va avea un randament ridicat în sarcină mică. Această creştere a randamentului are un efect negativ asupra performanţei LDO. Un curent static mai mare al LDO este capabil să răspundă mai repede la tranziţii rapide de linie şi sarcină.

TIP #2 Sistem de putere alternativ economic cu utilizare de diode Zener
Este prezentată alternativa economică a unui stabilizator cu diode Zener. Un stabilizator economic simplu de 3,3V poate fi realizat cu o diodă Zener şi o rezistenţă, după cum se poate observa în figura 2-1. În multe aplicaţii acest circuit poate fi o alternativă economică la utilizarea unui stabilizator LDO. Însă acest stabilizator este mult mai sensibil la sarcină decât un LDO. Suplimentar, el are un randament energetic prost, deoarece prin R1 şi D1 se disipă mereu energie. R1 limitează curentul prin D1 şi PIC® MCU astfel încât VDD se păstrează în domeniul permis. Datorită faptului că tensiunea inversă printr-o diodă Zener variază cu schimbarea curentului prin ea, valoarea R1 trebuie să fie determinată cu atenţie. R1 trebuie să fie dimensionată astfel încât la sarcină maximă, tipic atunci când PIC MCU funcţionează şi îşi comandă ieşirile, căderea de tensiune pe R1 să aibă o valoare astfel ca PIC MCU să dispună de suficientă tensiune pentru operare. De asemenea, R1 trebuie dimensionată astfel încât la sarcină minimă, tipic când PIC MCU este în Reset, VDD să nu ducă la depăşirea puterii nominale a diodei Zener sau valoarea maximă a VDD pentru PIC MCU.

TIP #3 Sistem de putere alternativ economic cu utilizarea a 3 diode redresoare
Figura 3-1 prezintă alternativa de stabilizator economic cu utilizarea a 3 diode redresoare. Se poate de asemenea utiliza căderea directă de tensiune a unei serii de diode normale de comutaţie pentru obţinerea tensiunii către PIC MCU. Această variantă poate fi chiar mai economică decât stabilizatorul cu diodă Zener. Curentul utilizat în acest design este tipic mai mic decât cel de la utilizarea unei diode Zener. Numărul de diode necesare variază în funcţie de tensiunea directă a diodei selectate. Căderea de tensiune pe diodele D1-D3 este funcţie de curentul prin diode. R1 este utilizată pentru a evita ca tensiunea pe pinul VDD al PIC MCU să depăşească valoarea maximă a VDD la sarcină minimă (tipic atunci când PIC MCU este în modul reset sau sleep). În funcţie de celelalte circuite conectate la VDD, această rezistenţă poate avea o valoare mai mare sau poate fi eliminată.
Diodele D1-D3 trebuie selectate astfel încât la sarcină maximă, tipic atunci când PIC funcţionează şi are ieşirile în nivel superior, căderea de tensiune pe D1-D3 să fie suficient de mică pentru a respecta cerinţele de VDD minim ale PIC MCU.

TIP #4 Alimentarea sistemelor de 3,3V de la surse de 5V utilizând stabilizatoare în comutaţie
Un stabilizator în comutaţie coborâtor de tensiune, prezentat în figura 4-1, este un convertor bazat pe un inductor utilizat pentru a coborî valoarea de intrare a unei tensiuni la un nivel de ieşire dorit. Stabilizarea ieşirii este obţinută prin controlul timpului de ON a MOSFET-ului Q1. Deoarece MOSFET-ul este în nivel rezistiv fie inferior fie superior (respectiv ON sau OFF), o valoare ridicată a tensiunii de intrare poate fi convertită foarte eficient într-o valoare redusă de ieşire.
Relaţia dintre tensiunea de intrare şi cea de ieşire poate fi stabilită prin reglarea tensiune-timp a inductorului în ambele stări ale Q1.
Atunci când se alege valoarea condensatorului de ieşire, un bun punct de start este de a stabili impedanţa caracteristică filtrului LC egală cu rezistenţa de sarcină. Acest lucru produce o depăşire de tensiune acceptabilă atunci când operează la sarcină maximă şi se înlătură sarcina brusc.
La alegerea diodei D1, trebuie ales un dispozitiv cu un curent nominal suficient pentru a opera curentul in inductor în timpul zonei de descărcare a ciclului de puls (IL).
www.microchip.com

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre