Stabilizator de tensiune in comutatie 9,3V/3A

Stabilizator de tensiune in comutatie 9,3V/3A

Se prezinta un stabilizator de tensiune in comutatie de iesire fixa de 9,3V, iar valoarea curentului fiind limitata la maxim 3A.

Schema electrica:

Schema de cablaj a circuitului:

Schema cu amplasarea componentelor

Lista cu componentele utilizate, cu pretul de achizitie al acestora

Pentru orice regulator in comutatie proiectarea cablajului e foarte importanta.

Curentii de comutatie rapizi genereaza tensiuni tranzitorii care pot sa afecteze circuitele invecinate , pentru a minimize inductantele din circuit si problemele legate de bucla de masa , lungimea terminalelor si a traseelor trebuie sa fie cat mai mica . Este indicat sa se utilizeze un singur punct de masa sau un plan de masa.

Procedura de proiectare:

Valori date :

1.      V_OUT = 9,3V;

2.      V_IN = 11-30V;

3.      I_LMax= 3A;

1.      Selectia bobinei :

Selectarea valorii bobinei se face dupa niste grafice prezentate in catalog. Pentru a afla valoarea inductantei se identifica regiunea din grafic unde se intersecteaza tensiunea de intrare maxima si curentul prin sarcina maxim si se noteaza codul inductantei prin acea regiune.

Se identifica valoarea inductantei dupa codul respective si apoi se alege o inductanta dintr-un table de valori si producatori. Alegerea inductantei trebuie sa tina cont de frecventa de comutaie a integratului (52KHz) si trebuie sa suporte un curent maxim de 1,15 x I_LMax .

In cazul ales avem :

1,15 x 3 A;

L₃₃₀-330 µH;

ExT =

2.      Alegerea condensatorului de iesire(C_out)

Valoarea condensatorului de iesire impreuna cu valoare inductantei defineste perechea de poli dominant a regulatorului in comutaie.

Pentru a avea un circuit stabil si o variatie a tensiuni la iesire mica (<1%) se spune ca un condensator cu valori intre :

100 µF - 470µF-trebuie ales;

Tensiunea nominal a condensatorului trebuie sa fie de cel putin 1,5 ori mai mare decat tensiunea de iesire .

Pentru cazul ales:

V_out=9.3V => minim 14V;

Condensatoarele electrolitice care au tensiunea de lucru mare , au in general o rezistenta serie mica si din acest motiv in mod normal se va alege un condensator cu o tensiune de lucru mai mare decat tensiunea necesara in mod normal.

Pentru cazul ales :

C_out =470 µF/25V;

3.      Alegerea diodei

Curentul care trece prin dioda :

I_D=1,2 x I_LMax;

I_D=1,2 x 3= 3,6 A;

Pe de alta parte daca sursa proiectata trebuie sa reziste la un scurtcircuit de lunga durata diode trebuie sa aiba un current egal cu maximul curentului pe care poate sa-l debiteze integral.Cele mai stresante conditii pentru aceasta diode sunt in caz de suprasarcina sau scurtcircuit la iesire.

V_p=1,2 x V_INMAX

Dioda aleasa :

Schottky 1N5822(3A , 40 V);

Se putea folosi si o diode normal dar diodele Schottky comuta mai rapid.

4.      Alegere capacitatii de intrare(C_IN)

Trebuie sa fie ales un condensator electrolytic de Al sau Tantal >100µF care trebuie sa fie plasat cat mai aproape de intrarea regulatorului pentru ca circuitul sa fie stabil

Pentru cazul ales:

C_IN=220µF/25V Al-electrolitic;

5.      Calcularea valorilor rezistentelor divizorului de tensiune

Rc = rezistenta de calculat

Se alege  

Pentru ca valoarea tensiunii finale sa fie precisa (9,3V) s-a inlocuit Rc cu o rezistenta de 2 si un semireglabil de 3.

6.      Consideratii termice si alegerea radiatorului

In numeroase cazuri circuitul LM2576 necesita un radiator mic pentru a mentine temperature jonctiunii in domeniile specificate.Pentru fiecare aplicatie trebuie sa se determine daca este necesar sau nu un radiator.

Trebuie sa se cunoasca:

Temperatura ambientala maxima(t_max) ;

Puterea disipata maxima de catre regulator(P_DMAX) ;

Temperatura maxima a jonctiunii T_j=125°C ;

Rezistenta termica θ_jA  (jonctiune ambient) θ_jA(jonctiune capsula);

Puterea totala disipata de acest circuit :

P_D=(V_IN )(I_Q)+ (V_O/V_IN)(I_LOAD)(V_SAT) 

V_IN=tensiunea de intrare;

I_Q=curentul consumat de integrat;

I_LOAD=curentul prin sarcina;

V_SAT =tensiunea de saturatie a tranzistorului;

Pierderile in comutatie pe durata intrarii in conductive si blocarea tarnzistorului pot fi neglijate daca se utilizeaza o diode Schottky.

1)      Daca nu se utilizeaza radiator se paote determina cresterea in temperature a jonctiunii cu relatia:

Δ_Tj=(Δ_D)(θ_jA)

Pentru a afla temperature reala a jonctiunii:

T_j=T_A+ Δ_Tj

Daca T_j >T_jmax-trebuie folosit radiator;

Daca T_j <T_jmax=nu este necesar radiator;

2)      Daca se utilizeaza un radiator se recalculeaza variatia tensiunii jonctiunii cu relatia:

Δ_Tj=P_D(θ_jC+ θ_interfata+ θ_radiator) => T_j=T_A+ Δ_Tj(noul);

Daca temperature care rezulta T_j> T_jmax se alege alt radiator.

Daca T_j< T_jmax este OK.

Cazul ales:

Cu radiator;

Radiator ales: - aluminiu                                                                               - dimensiuni: 20mm x 12mm