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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Démarrage du convertisseur de tension MAX756 avec une tension d'entrée réduite. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Convertisseurs de tension, redresseurs, onduleurs Dans certains appareils électroniques de petite taille alimentés par des cellules ou des batteries galvaniques, des convertisseurs élévateurs de tension sont utilisés sur la puce MAX756 et ses analogues. Les démarrer avec une charge connectée et une tension d’alimentation réduite peut être difficile. Cet article est consacré à la solution de ce problème. Les convertisseurs élévateurs de tension modernes permettent d'obtenir la tension de sortie requise avec une tension d'entrée très faible, souvent inférieure à 1 V. Dans la grande majorité des cas, la charge du convertisseur de tension est constamment connectée à sa sortie. Cela rend difficile le démarrage du convertisseur et l'obtention d'une tension de sortie de la valeur requise, en particulier lorsque la tension d'alimentation est proche du minimum autorisé. Les convertisseurs élévateurs de tension modernes permettent d'obtenir la tension de sortie requise avec une tension d'entrée très faible, souvent inférieure à 1 V. Dans la grande majorité des cas, la charge du convertisseur de tension est constamment connectée à sa sortie. Cela rend difficile le démarrage du convertisseur et l'obtention d'une tension de sortie de la valeur requise, en particulier lorsque la tension d'alimentation est proche du minimum autorisé. Un schéma fonctionnel simplifié du microcircuit convertisseur élévateur de tension MAX756 [1] et sa connexion sont illustrés à la fig. 1.
Le microcircuit contient une unité de commande pour le transistor à effet de champ de clé de sortie et ce transistor VT1 lui-même. C'est ainsi que sont disposés de nombreux microcircuits de convertisseurs élévateurs de tension. En plus de la puce DA1, le convertisseur de tension contient une inductance de stockage L1, une diode Schottky VD1 et deux condensateurs à oxyde C1 et C2 respectivement en entrée et en sortie. L'unité de commande reçoit l'énergie de la sortie du convertisseur et effectue une régulation de la largeur d'impulsion. Lorsque le transistor VT1 est ouvert, la charge connectée à la sortie est alimentée par le condensateur C2, la diode VD1 est fermée, l'inductance L1 est connectée à l'alimentation. Le courant traversant l’inducteur augmente et stocke de l’énergie. Après avoir fermé le transistor VT1, l'impulsion EMF de l'auto-inductance de l'inductance est ajoutée à la tension d'alimentation et charge le condensateur C1 via la diode ouverte VD2. Ainsi, l'énergie accumulée par l'inducteur L1 est transférée à la charge. Lorsque la tension d'alimentation est proche du minimum admissible, le démarrage du convertisseur de tension peut être difficile, car le transistor VT1 ne s'ouvre pas complètement. Le dispositif de commande est alimenté par la tension de sortie qui, au démarrage du convertisseur, est inférieure à la tension d'alimentation par la chute de tension aux bornes de la diode VD1 et la résistance active de l'inductance L1. Le canal insuffisamment ouvert du transistor VT1 a une plus grande résistance, ce qui limite la valeur maximale des impulsions de courant traversant l'inductance L1. En conséquence, le convertisseur, n'étant pas capable de fournir simultanément le courant de charge et de charger le condensateur de sortie C2, ne peut pas atteindre la tension de sortie nominale. La situation décrite suggère qu'au moment du démarrage du convertisseur, il est nécessaire d'en déconnecter la charge, ce qui permettra au convertisseur d'atteindre le mode de fonctionnement nominal au ralenti. Une fois que la tension de sortie atteint une certaine valeur et que le condensateur de sortie est chargé, la charge peut être connectée. À l'avenir, le convertisseur fonctionnera normalement. Les développeurs de Maxim ont emprunté cette voie, montrant dans [2] comment démarrer le convertisseur élévateur MAX756 avec une charge connectée et de faibles tensions d'alimentation. La puce MAX756 vous permet d'obtenir une tension fixe de 3,3 V ou 5 V en sortie à des courants de charge maximum de 300 ou 200 mA, respectivement. La tension d'alimentation minimale à laquelle le convertisseur démarre au ralenti est de 0,7 V. Le convertisseur dispose d'un détecteur de chute de tension d'entrée (broches LBI/LBO ; entrée de batterie faible, sortie de batterie faible - entrée et sortie du détecteur de tension d'entrée faible, respectivement). Le MAX756 est conçu spécifiquement pour être utilisé dans des équipements portables alimentés par batterie. Le détecteur est donc utilisé pour alerter lorsque la tension à l'entrée du LBI tombe en dessous d'une certaine valeur seuil choisie par le concepteur de la puce, soit 1,25 V. Dans ce cas, le LBO la sortie est connectée à un fil commun via le transistor interne ouvert du microcircuit. Si la tension à l'entrée LBI est supérieure à 1,25 V, le transistor interne est fermé et la sortie lBo est dans un état haute impédance. La tension de fonctionnement du détecteur peut être réglée par un diviseur de tension d'entrée connecté à la batterie alimentant le convertisseur. Le signal à la sortie LBO est utilisé à la fois pour informer l'utilisateur de la décharge de la batterie et pour déconnecter de force, par exemple, la batterie de l'appareil afin d'éviter une décharge excessive. La faible tension de déclenchement minimale de la puce MAX756 (0,7 V) permet de construire sur sa base des convertisseurs de tension alimentés par une seule cellule galvanique d'une tension de 1,5 V ou une batterie Ni-Cd ou Ni-MH d'une tension de 1,2 V. Malheureusement, dans ce dernier cas, la valeur de la tension de référence interne U sélectionnée par le fabricant du microcircuitп = 1,25 V ne permet pas de déterminer le moment où la batterie se décharge jusqu'à une tension de 1 V, en dessous de laquelle les fabricants de batteries déconseillent de les décharger. Le circuit du convertisseur basé sur le microcircuit MAX756, dans lequel les difficultés de démarrage à basse tension d'alimentation sont éliminées en déconnectant la charge pendant le temps de démarrage [2], est représenté sur la fig. 2. Une inclusion typique de la puce MAX756 (DA1) a été utilisée. Lorsque la tension d'alimentation est appliquée, la tension à l'entrée LBI du microcircuit est inférieure au seuil de commutation (1,25 V), la tension à la sortie LBO est faible, les transistors VT1 et VT2 sont fermés.
Après que la tension à la sortie du convertisseur atteint la valeur UConnecticut=Ufosse(R1+R2)/R2, les transistors VT1 et VT2 s'ouvrent et la charge est connectée à la sortie du convertisseur. Avec les résistances R1 et R2 indiquées sur le schéma, la charge est connectée au convertisseur lorsqu'une tension de 3,75 V est atteinte à sa sortie. Des graphiques de la dépendance du courant de charge maximal sur la tension de démarrage du convertisseur [2] sont présentés sur la fig. 3. Ligne supérieure - avec déconnexion de charge pour l'heure de démarrage, ligne inférieure - sans déconnexion. Les graphiques montrent qu'à une tension d'alimentation de 1 V, ces valeurs sont respectivement de 65 et 2,5 mA. Et avec une tension d'alimentation du convertisseur de 0,8 V, le courant de charge maximum au démarrage passe de 45 μA à 45 mA.
Montré sur la Fig. Le schéma 2 présente le seul inconvénient : le détecteur de chute de tension d'entrée LBI/LBO ne peut pas être utilisé aux fins prévues : signaler une diminution de la tension d'alimentation, généralement de la batterie, en dessous d'un certain seuil. Le schéma montré à la fig. 4 est dépourvu de l'inconvénient noté ci-dessus. Il diffère de celui proposé dans l'article [2] par la partie sortie du dispositif. Lorsque l'alimentation est appliquée au convertisseur, la tension à sa sortie est inférieure à la valeur seuil du détecteur de chute de tension DA2. Il y a une basse tension à la sortie du détecteur (broche 3), les transistors VT1.1 et VT1.2 sont fermés et la charge est déconnectée de la sortie du convertisseur. Lorsque l'alimentation est appliquée, la tension aux bornes du condensateur de sortie C3 commence à augmenter. Lorsqu'elle atteint une valeur de 4,7 V, la sortie 3 DA2 passe dans un état haute impédance, la tension de sortie du convertisseur est fournie à la grille du transistor VT1.1 via la résistance R1. Dans ce cas, les transistors VT1.1 et VT1.2 s'ouvrent, connectant la charge à la sortie du convertisseur.
Sur la fig. 5 montre une version plus simple de la mise sous tension du convertisseur sur la puce MAX756, qui commence avec la charge connectée. Dans le même temps, les broches LBI / LBO inutilisées permettent d'utiliser le détecteur de chute de tension d'entrée du microcircuit convertisseur aux fins prévues. Contrairement au schéma de la Fig. 4, la connexion de la charge à la sortie du convertisseur est effectuée non pas après avoir atteint une certaine valeur de la tension de sortie, mais avec un certain délai après la mise sous tension. Lorsque l'alimentation est appliquée au convertisseur, le condensateur C4 est déchargé, la tension entre la grille et la source du transistor VT1 est nulle, donc le transistor est fermé, la charge connectée à la sortie est hors tension. Lorsque le condensateur C4 est chargé à travers la résistance R1, la tension à ses bornes atteint la valeur seuil izip, à laquelle le transistor VT1 s'ouvre, et la charge est alimentée à partir de la sortie du convertisseur.
La durée du délai de connexion de la charge tB (en millisecondes) sans tenir compte du temps de charge du condensateur de sortie C3 du convertisseur est calculée à l'aide de la formule (1.10) du livre [3] : t3=R1 C4 ln(UO/( UO - UZip *: français)), où R1 est la résistance de la résistance R1 en kiloohms ; C4 est la capacité du condensateur C4 en microfarads ; UO - tension de sortie du convertisseur (en volts). Lors du calcul, il convient de garder à l'esprit que la valeur d'Izip pour le transistor spécifié [4] peut être comprise entre 1,5 et 3,5 V. En faisant varier la résistance de la résistance R1 et la capacité du condensateur C4, vous pouvez modifier la durée du délai de connexion de la charge, qui est choisie expérimentalement le moment d'établir la tension de sortie du convertisseur à la tension d'alimentation minimale autorisée. Le convertisseur élévateur de tension MAX756 dispose d'un analogique domestique KR1446PN1. Au lieu du transistor ZVP2110A [4], vous pouvez en utiliser un autre conçu pour un courant d'au moins 200 mA, par exemple ZVP2106, BSP315, MMBF2202PT1. Et MMDF2P02E est un assemblage de deux transistors à effet de champ à canal P, dont dans le dispositif selon le circuit de la fig. 2 en utilise un. Il peut également être remplacé par les transistors listés ci-dessus. Nous remplacerons le transistor 2N3904 par du 2N3903, 2N4400, 2N4401 importé ou du KT315, KT3102 domestique par n'importe quel index de lettre. L'ensemble transistor IRF7307 est interchangeable avec IRF7317 ou IRF7507. La diode 1N5817 peut être remplacée par 1N5819, 1 N5820. littérature
Auteur : V. Oleinik
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