. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Napájení přenosných zařízení II – Tři napájecí články

Napájení přenosných zařízení II – Tři napájecí články

Přehled možných řešení napájení přenosných a mobilních zařízení, napájených z baterie, včetně hlavních úskalí volby vhodných koncepcí.

V minulém díle seriálu Napájení přenosných zařízení jsme se zaměřili především na napájení ze čtyř napájecích článků a s tím spojenou nutností použití kombinovaného step-up/down regulátoru. Z provozního hlediska vyšel jako nejlepší typ regulátoru SEPIC. Dnes na téma navážeme řešením napájení zařízení ze tří článků a úvodem do lineárních a LDO regulátorů.

Tři články pro 3,3V
Pro zařízení, kde je výhodné použít pouze tři napájecí články, je dobrou volbou integrovaný step-up/down regulátor MAX8625A. Jeho výhodou je vysoká účinnost s integrovanými spínači typu MOSFET a schopnost dodání proudu až 0,8 A při 3,3 V. Funkce True Shutdown™ se stará o úplné odpojení výstupu ve chvíli, kdy je funkce obvodu zbytečná. Díky integraci čtyř spínačů MOSFET (dva pracovní spínače a dva synchronní usměrňovače) a propracované vnitřní kompenzaci je možné redukovat počet externích součástek na naprosté minimum, viz. obr. 1.


Obr. 1: Typické schéma zapojení obvodu MAX8625A pro pevné výstupní napětí 3,3 V

Spínaný snižující regulátor typu LDO
Moderní systémy využívají nejčastěji napájecí napětí 3,3 V, což v případě čtyř napájecích článků umožňuje použití jednoduchého snižujícího regulátoru, optimalizovaného pro vysokou účinnost a samozřejmě cenu. V případě 3,3 V na výstupu je však prvním parametrem, který musíme sledovat, minimální provozní rozdíl napětí mezi VIN a Vout. Tzv. napětí "End-of-life" daného akumulátoru se liší především podle jeho typu a výrobního procesu, který stanovuje optimální způsob použití. V případě lithiových baterií je konečné vybíjecí napětí typicky v rozmezí 0,8 až 1 V na článek. Je tedy jasné, že při provozu zařízení může vstupní napětí klesnout i pod hodnotu 3,6 V.

Schéma zapojení obvodu MAX1651 na obr. 2 nabízí jednoduché řešení realizace dílčího, proudově omezeného regulátoru pro 3,3 V ze čtyř napájecích článků. Předností tohoto obvodu je nízké prahové napětí spínače MOSFET a minimalizace ztrát na měřicím proudovém odporu díky snímacímu napětí v úrovni pouze 110 mV. Nejlepšího výkonu je z uvedeného zapojení možné dosáhnout při použití externího tranzistoru MOSFET vodivosti P a při provozním napětí v úrovni alespoň cca. 3,6 V.


Obr. 2: Snižující spínaný regulátor s nízkým úbytkem napětí (MAX1651) a externím spínačem MOSFET-P je schopen dodat výstupní napětí 3,3 V při proudu 1,5 A a napájecím napětí alespoň 3,8 V. Pro většinu provozního rozsahu je dosahovaná účinnost zdroje lepší než 90 %.

Lineární regulátory
V celé řadě aplikací je stále jediným možným řešením především velmi napjaté výrobní ceny použití klasického lineárního regulátoru (případně nepoužití integrovaného regulátoru vůbec). Jeho použití je však téměř vždy podmíněno kompromisem mezi sice nízkou cenou, ale také nízkou účinností a tím i kratší životností napájecí baterie. Jeho použití je možné pouze v případě, kdy je v aplikaci ztrátový výkon při vyšších VIN akceptovatelný.

V přenosných aplikacích mohou být i klasické jednoduché lineární regulátory zdrojem hned několika problémů. Příkladem může být krátkodobý pokles napětí pod hodnotu VIN, při kterém dojde ke ztrátě schopnosti regulace, který však nemusí být považován za chybu a může být součástí běžného provozu. To znamená, že k prodloužení doby provozu zařízení je vhodnější, aby regulátor pouze přerušoval svou schopnost regulace, ale nevypínal výstup. Chování lineárního regulátoru během krátkodobých poklesů vstupní napětí (zvláště jeho klidový proud) je tedy důležitou vlastností při jeho výběru.

Jednoduchý lineární regulátor na obr. 3, který využívá obvodu MAX604, vyniká v případě poklesu napájecího napětí pouze minimální změnou v provozním proudu. V případě 8-pinového provedení pro povrchovou montáž je maximální výstupní proud větší než 400 mA. Jelikož je uvnitř obvodu integrován tranzistor typu MOSFET, místo obvyklého bipolární tranzistoru, je úbytek napětí v případě nízkého výstupního proudu téměř nulový. Navíc i v případě nárůstu rozdílu mezi napětím VIN a VOUT se vlastní proud obvodu téměř nemění a zůstává na nízké úrovni.


Obr. 3: Lineární regulátor MAX604 kombinuje výkonný spínač MOSFET a pouzdro SO-8 pro povrchovou montáž. Jeho hlavní výhodou je nízký úbytek napětí, vlastní proud menší než 15 µA a schopnost dodání až 400 mA.

Právě tato poslední vlastnost je zvláště důležitá pro malá přenosná zařízení, která mají v klidovém stavu spotřebu obvykle nižší než 100 µA. V takových případech jsou typické lineární regulátory s vlastním proudem v řádech jednotek mA a více (typicky v případě LDO regulátorů s bipolárním tranzistorem) téměř nepoužitelné, neboť v klidovém stavu mají spotřebu i výrazně vyšší než samotné napájené zařízení. Typický vlastní proud regulátoru z obr. 3 se pohybuje kolem pouhých 15 µA a není závislý na rozdílu mezi vstupním a výstupním napětím.

V příštím díle seriálu o napájení malých přenosných zařízení se podíváme na regulátory, integrované přímo v bateriových sadách a také na čistě zvyšující regulátory.

Odkazy & Download:
Domovská stránka výrobce
Přehled distributorů
Energy Management for Small Portable Systems







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk

Komentáře (1):

Zobrazit starší 30 dnů (1)...

host
1. Dne 09. 05. 2011 v 02:47 zaslal host
Pokračování?
Pěkný článek. Doufám, že bude pokračování. :-)


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
Elektronické časové relé
Programovatelné časové relé - TIMREL přináší univerzální použití v oblasti časového a sekvenčního spínání.
Skladem od 420 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007