Недорогой повышающе-понижающий регулятор для устройств с батарейным питанием

Журнал РАДИОЛОЦМАН, октябрь 2016

Kahou Wong, On Semiconductor

EDN

Выходное напряжение повышающе-понижающих преобразователей может быть как больше, так и меньше входного. Подобные преобразователи наилучшим образом подходят для приложений с батарейным питанием. Рассмотрим пример системы, для питания которой требуется напряжение 14.1 В при токе 1 А, а источником энергии служат 12-вольтовые солнечные панели, напряжение которых может варьироваться от 9 до 18 В. В батарейных приложениях такого рода важным фактором является КПД преобразователя, поэтому была выбрана схема с синхронным выпрямлением на основе недорогого контроллера MC33166/7. Найти на рынке контроллер повышающе-понижающего преобразователя непросто. Еще сложнее найти недорогой контроллер со встроенным сильноточным ключом. Один из вариантов построения повышающе-понижающего преобразователя, в котором используется контроллер понижающего преобразователя с внутренним ключом, такой как MC33166/7, изображен на Рисунке 1. Напряжение отрицательной полярности, подключается к выводу GROUND («земля») микросхемы, а пара резисторов делит напряжение 14.1 В до 5 В которые подаются на вход обратной связи FB. Таким образом, микросхема эффективно преобразует входное напряжение V_IN + V_OUT = 18 + 14.1 = 32.1 В в выходное напряжение 14.1 В.

Рисунок 1.	Для увеличения КПД в этом недорогом повышающе- понижающем преобразователе используется синхронное выпрямление.

Микросхема MC33166/7 содержит внутренний ключ, рассчитанный на максимальное напряжение 40 В, и может работать с коэффициентом заполнения до 95%, что делает ее вполне подходящим кандидатом для предлагаемой схемы. Для того чтобы реализовать синхронное выпрямление, улучшающее КПД схемы, в конструкцию добавлены вторичная обмотка трансформатора и MOSFET. Дополнительная обмотка создает напряжение смещения для включения MOSFET, когда полярность напряжения в коммутационном узле становится отрицательной. Подчеркнем, что синхронный выпрямитель особенно важен для высокого КПД этой схемы, поскольку соотношение входного и выходного напряжений в ней близко к 1:1. Поэтому коэффициент заполнения равен примерно 50%, что означает, что MOSFET открыт в течение половины периода частоты переключения.

Материалы по теме