低減された入力電圧でMAX756電圧コンバータを起動します。スキーム、説明

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入力電圧を下げて MAX756 電圧コンバータを起動します。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ガルバニ電池またはバッテリで駆動される一部の小型電子デバイスは、MAX756 チップおよびその類似品をベースとしたステップアップ電圧コンバータを使用します。負荷が接続され、供給電圧が低下すると、始動が困難になる場合があります。この記事では、この問題を解決することに専念します。

最新の昇圧電圧コンバータを使用すると、多くの場合 1 V 未満の非常に低い入力電圧から必要な出力電圧を得ることができます。ほとんどの場合、電圧コンバータの負荷はその出力に永続的に接続されます。このため、特に電源電圧が最小許容値に近い場合、コンバータを起動して出力電圧を必要な値に達成することが困難になります。

MAX756 ステップアップ電圧コンバータマイクロ回路 [1] の簡略化されたブロック図とその接続を図に示します。 1.

入力電圧を下げてMAX756電圧コンバータを起動する
図。 1

マイクロ回路には、出力キー電界効果トランジスタとこのトランジスタ自体 VT1 の制御ユニットが含まれています。これは、昇圧電圧コンバーターのマイクロ回路の多くが設計される方法です。 DA1 チップに加えて、電圧コンバータには、入力と出力にそれぞれストレージチョーク L1、ショットキーダイオード VD1、および 1 つの酸化物コンデンサ C2 と C1 が含まれています。制御ユニットはコンバータの出力から電力を受け取り、パルス幅調整を実行します。トランジスタ VT2 が開くと、出力に接続された負荷はコンデンサ C1 によって電力が供給され、ダイオード VD1 が閉じ、インダクタ L1 が電源に接続されます。インダクタを流れる電流が増加し、エネルギーが蓄積されます。トランジスタ VT1 を閉じた後、インダクタの自己誘導起電力パルスが電源電圧に加えられ、開いたダイオード VD2 を介してコンデンサ C1 を充電します。したがって、インダクタ LXNUMX によって蓄積されたエネルギーが負荷に伝達されます。

電源電圧が最小許容値に近い場合、トランジスタ VT1 が完全には開かないため、電圧コンバータの起動が困難になることがあります。制御デバイスは出力電圧によって電力を供給されますが、コンバータの起動時の出力電圧は、電源電圧よりもダイオード VD1 の両端の電圧降下とインダクタ L1 のアクティブ抵抗の分だけ低くなります。トランジスタ VT1 のチャネルが不十分に開いていると、抵抗が大きくなり、インダクタ L1 を流れる電流パルスのピーク値が制限されます。その結果、コンバータは負荷電流の供給と出力コンデンサ C2 の充電を同時に行うことができず、定格出力電圧に達することができません。

説明された状況は、コンバータの起動中に負荷をコンバータから切断する必要があることを示唆しています。これにより、コンバータはアイドル時に公称動作モードに到達できるようになります。出力電圧が一定の値に達し、出力コンデンサが充電されると、負荷を接続できるようになります。今後、コンバータは正常に動作します。

マキシムの開発者はこの方法を採用し、[2] で MAX756 ステップアップ電圧コンバータが接続された負荷と低い電源電圧でどのように起動できるかを示しました。 MAX756マイクロ回路を使用すると、最大負荷電流値3,3または5mAでそれぞれ300Vまたは200Vの0,7つの固定出力電圧を得ることができます。コンバータがアイドル時に開始する最小電源電圧は XNUMX V です。

コンバータには、入力電圧を下げるための検出器が備わっています (端子 LBI/LBO、低バッテリ入力、低バッテリ出力、それぞれ低入力電圧検出器の入力と出力)。 MAX756は、ポータブルバッテリ駆動機器での使用に特化して設計されているため、LBI入力の電圧がチップ設計者によって選択された特定のしきい値(1,25V)を下回ったことを示すために検出器が使用されます。この場合、LBO出力はマイクロ回路の開いた内部トランジスタを介して共通線に接続されます。 LBI 入力の電圧が 1,25 V より大きい場合、内部トランジスタがオフになり、lBo 出力は高インピーダンス状態になります。検出器のトリガ電圧は、コンバータに電力を供給するバッテリに接続された入力分圧器によって設定できます。

LBO 出力の信号は、バッテリーの残量が少ないことをユーザーに通知するためと、たとえば過度の放電を防ぐためにバッテリーをデバイスから強制的に切断するために使用されます。 MAX756マイクロ回路の最小起動電圧は低い(0,7V)ため、電圧1,5Vの1,2個のガルバニ電池、または電圧XNUMXVのNi-CdまたはNi-MHバッテリで駆動される電圧コンバータをベースに構築できます。残念ながら、後者の場合、チップメーカーが選択した内部基準電圧 U の値は、_п = 1,25 V では、バッテリーが 1 V の電圧まで放電される瞬間を判断することはできません。この電圧を下回るとバッテリーメーカーは放電を推奨しません。

MAX756マイクロ回路に基づくコンバータの回路は、起動時に負荷をオフにすることで低電源電圧での起動の問題を解消します[2]を図に示します。 2. MAX756 (DA1) マイクロ回路の標準的な接続が使用されました。電源電圧が印加されると、マイクロ回路の LBI 入力の電圧はスイッチングしきい値 (1,25 V) を下回り、LBO 出力の電圧は低くなり、トランジスタ VT1 と VT2 が閉じます。

入力電圧を下げてMAX756電圧コンバータを起動する
図。 2

コンバーターの出力の電圧が値に達した後

U_conn=U_ピート（R1 + R2）/ R2、

トランジスタ VT1 と VT2 が開き、負荷がコンバータの出力に接続されます。図に示されている抵抗器 R1 と R2 の抵抗値により、出力電圧が 3,75 V に達すると負荷がコンバータに接続されます。

最大負荷電流とコンバータ起動電圧のグラフ[2]を図に示します。 3. 上の線 - 起動時に負荷シャットダウンあり、下の線 - シャットダウンなし。グラフは、電源電圧 1 V で、これらの値がそれぞれ 65 および 2,5 mA であることを示しています。また、コンバータの電源電圧が 0,8 V の場合、起動時の最大負荷電流は 45 μA から 45 mA に増加します。

入力電圧を下げてMAX756電圧コンバータを起動する
図。 3

図に示されています。 2 の回路には唯一の欠点があります。LBI/LBO 入力電圧降下検出器は、その意図された目的、つまり電源電圧 (通常はバッテリ電圧) が特定のしきい値を下回ったことを知らせる目的で使用することができません。

図に示す図。図４には上記の欠点がない。これは、デバイスの出力部分において記事[4]で提案されたものとは異なります。コンバータに電力が供給されると、その出力の電圧は不足電圧検出器 DA2 のしきい値を下回ります。検出器出力 (ピン 2) には低レベル電圧があり、トランジスタ VT3 と VT1.1 が閉じ、負荷はコンバータ出力から切り離されます。電力が印加されると、出力コンデンサ C1.2 の両端の電圧が上昇し始めます。電圧が 3 V の値に達すると、出力 4,7 DA3 はハイインピーダンス状態になり、コンバータの出力電圧は抵抗 R2 を介してトランジスタ VT1.1 のゲートに供給されます。この場合、トランジスタ VT1 と VT1.1 が開き、負荷がコンバータの出力に接続されます。

入力電圧を下げてMAX756電圧コンバータを起動する
図。 4

図では、図5は、MAX756チップ上のコンバータをオンにするためのより簡単なオプションを示しています。このオプションでは、接続された負荷からコンバータが開始されます。同時に、未使用の LBI/LBO ピンを使用して、意図した目的のためにコンバータチップの入力電圧を低減するために検出器を使用することができます。図の図とは異なります。図４に示されるように、負荷は、特定の出力電圧値に達した後ではなく、電力が印加された後、特定の時間遅延を経てコンバータ出力に接続される。コンバータに電力が供給されると、コンデンサ C4 が放電され、トランジスタ VT4 のゲートとソース間の電圧がゼロになるため、トランジスタが閉じ、出力に接続された負荷は非通電になります。コンデンサ C1 が抵抗 R4 を介して充電されると、コンデンサ C1 の電圧がしきい値 isip に達し、その時点でトランジスタ VT1 が開き、コンバータの出力からの電圧が負荷に印加されます。

入力電圧を下げてMAX756電圧コンバータを起動する
図。 5

コンバータの出力コンデンサ C3 の充電時間を考慮しない負荷接続遅延時間 tB (ミリ秒) の継続時間は、書籍 [1.10] の式 (3) を使用して計算されます。

t₃=R1 C4 ln(U_O/（U_O-U_ジップ））、

ここで、R1 は抵抗器 R1 の抵抗値 (キロオーム) です。 C4 はコンデンサ C4 の静電容量 (マイクロファラッド) です。 U_O - コンバータの出力電圧 (ボルト単位)。

計算するときは、指定したトランジスタ [4] の isip 値が 1,5 ～ 3,5 V の範囲になる可能性があることを考慮する必要があります。抵抗 R1 の抵抗とコンデンサ C4 の静電容量を変えることにより、次のことが可能です。負荷接続遅延の時間を変更します。これは、コンバータの出力電圧が最小許容電源電圧に達するまでの時間が長くなるように実験的に選択されます。

MAX756昇圧電圧コンバータには国産アナログKR1446PN1が搭載されています。 ZVP2110A トランジスタ [4] の代わりに、定格電流が 200 mA 以上の別のトランジスタ (ZVP2106、BSP315、MMBF2202PT1 など) を使用できます。 MMDF2P02E は 2 つの p チャネル電界効果トランジスタのアセンブリであり、図の回路によるデバイス内にあります。 2 そのうちの 3904 つが使用されます。上記のトランジスタと置き換えることもできます。 2N3903 トランジスタを輸入 2N4400、2N4401、315N3102 または国産 KT7307、KT7317 の任意の文字インデックスと交換します。 IRF7507 トランジスタアセンブリは、IRF1 または IRF5817 と交換できます。 1N5819 ダイオードは 1N5820、XNUMX NXNUMX と置き換えることができます。

文学

MAX756 / MAX757 3.3V /5V/調整可能出力昇圧DC-DCコンバータ。
スイッチにより、低電圧レギュレータが負荷下で起動できるようになります。 - マキシムエンジニアリングジャーナル、vol.21、p.20.
Zeldin E.A. マイクロ回路上のパルスデバイス。 - M.: ラジオと通信、1991 年。
ZVP2110APチャネルエンハンスメントモード垂直DMOSFET.

著者：V。オレイニク

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