ALIMENTATORE SWITCHING A 5V

NE555   Schema di un Alimentatore DC-DC Converter Switching con Tensione di Uscita di 5V e Corrente fino a 2A…

 

 

 

 




 

INTRO

Il seguente schema realizza un DC-DC converter switching con tensione di uscita a 5V e una corrente che va da 0A fino ad un massimo di 2A. Con una piccola modifica si può anche aumentare la corrente fino a 3 o 4 Ampere. I DC-DC converter garantiscono una efficienza maggiore rispetto i convertitori lineari, anche se introducono un ripple ad una frequenza maggiore, un rumore maggiore e interferenze elettromagnetiche maggiori. Non possono essere usati quindi in circuiti audio, a meno che non si usano opportuni accorgimenti, però sono utilissimi in tutti gli altri circuiti.

Il seguente schema è stato progettato con una tensione di ingresso che va da un minimo di 7V ad un massimo di 40V anche se dai 20V ai 40V serve una piccola modifica. La tensione in ingresso può essere prodotta da una batteria, da una dinamo, o da un trasformatore con ponte di diodi e condensatore di filtro, quindi deve essere tensione continua e filtrata.

Per lo schema viene utilizzato l’integrato MC34063 (simile al MC33063) in configurazione buck converter (o step-down), ovvero riduttore di tensione. Come elemento di switching viene utilizzato un MOSFET a canale P invece dell’elemento interno di switchig o un BJT per avere una efficienza maggiore e una maggiore corrente di uscita. Con un alimentatore lineare l’efficienza andrebbe da un minimo del 12.5% ad un massimo del 71% mentre con il regolatore switching va da un minimo del 65% con la tensione minima in ingresso e corrente di 2A, ad un massimo di 83% quando la tensione di ingresso è 7V e la corrente in uscita 200mA



 

SCHEMA

Prima di introdurre lo schema, sul datasheet sono presenti tutte le equazioni per calcolare i componenti del DC-DC converter in configurazione step-down, quindi visto che si vuole far lavorare il circuito con una tensione minima di 7V e una tensione massima di 40V, inoltre si considera una caduta di tensione sul diodo dello step-down pari a 0.6V (Vf) essendo un diodo Schottky, e una caduta di 1V (Vsat) sul mosfet. Il ripple viene scelto di circa 10mV picco picco. Le equazioni sono le seguenti:

NE555

Quindi serve una capacità esterna al MC34063 da 1nF e una resistenza di sensing da 75mOhm, un induttore da 220uH e un condensatore da 1515uF in uscita dallo stadio step-down. Lo schema è il seguente:

NE555

La tensione di ingresso deve avere le specifiche illustrate in precedenza ed entra dai pin GND e Vcc con C1 condensatore di filtraggio per questa tensione. R1 è la resistenza per la protezione da cortocircuito e deve avere una potenza di almeno 0.5W. Si può sostituire anche con un pezzo di filo oppure saldando insieme i pin 6, 7 e 8 ma si perderebbe questa protezione.

L’elemento switching è formato dal transistor interno al MC34063, da R5, R6 D2 e dal mosfet IRF9540, R1 deve avere una potenza dissipabile di almeno 1W. Quando il transistor interno è aperto, R6 porta una tensione pari a Vcc sul gate e quindi il mosfet è spento, nel caso contrario il gate viene scaricato attraverso R5, vi sarà quindi una tensione maggiore della soglia del mosfet tra gate e source e quindi si accende. Il diodo Zener da 20V e R5 servono per evitare che tra gate e source del mosfet vi sia una tensione maggiore di 20V (in valore assoluto) che brucerebbe il mosfet. Se la tensione di ingresso è sempre minore di 20V (ad esempio una batteria al piombo da 12V) R5 e D1 possono essere eliminati e si può connettere il pin 1 direttamente al gate del mosfet.

Il circuito di feedback è formato da R2 e R3 che permettono un rapporto tale da avere in uscita 5V visto il riferimento interno di 1.25V del MC34063.

NE555

Il circuito si conclude con il filtro in configurazione step-down, con un diodo Schottky da 5A, un induttore anch’esso con corrente supportata di 5A, due condensatori in serie in modo tale da raggiungere 2000uF e ridurre la resistenza serie e quindi anche il ripple.

Lo schema montato su breadboard è il seguente:

 

DOWNLOAD

Potete scaricare la simulazione del circuito con LTSPICE al seguente LINK!!!




 

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ALIMENTATORE SWITCHING A 5V ultima modifica: 2017-09-18T10:05:57+00:00 da ne555

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