Добавьте дополнительный выход к повышающему DC/DC преобразователю

Микросхемы повышающих преобразователей широко используются в аппаратуре с батарейным питанием. Как правило, такие микросхемы имеют один выход с фиксированным или регулируемым напряжением. Некоторые преобразователи снабжены функцией контроля напряжения батареи, для чего в них предусматриваются выводы LBI/LBO (low-battery-in/low-battery-out – батарея-разряжена-вход/ батарея-разряжена-выход). Разработчики компонентов добавляют эти выводы для того, чтобы следить за состоянием батареи и предупреждать пользователей гаджетов о ее разряде. Отказавшись от использования этой функции, можно получить дополнительный выход стабилизированного напряжения.

Повышающий преобразователь MAX756 обеспечивает выбираемые внешним выводом выходные напряжения 3.3 и 5 В, с токами 300 и 200 мА, соответственно (Рисунок 1). Диапазон входных напряжений – от 0.7 до 5.5 В. Для контроля разряда батареи в микросхеме имеются компаратор, источник опорного напряжения и MOSFET транзистор с открытым стоком. Если напряжение на входе LBI опускается ниже порога 1.25 В, соединенный с выходом LBO MOSFET транзистор открывается и начинает пропускать втекающий ток на «землю».

Рисунок 1.	Элементы схемы контроля состояния батареи в этом повышающем DC/DC преобразователе с фиксированным выходом можно использовать для создания второго канала стабилизированного напряжения.

Эти элементы микросхемы можно использовать для того, чтобы сделать второй канал стабилизированного напряжения (Рисунок 2). Выходное напряжение устанавливается делителем R₁, R₂ согласно выражению:

ВЫХОД_2 =V_REF(R₁+R₂)/R₂

где V_REF – напряжение внутреннего опорного источника, равное для данной микросхемы 1.25 В.

 

Рисунок 2.	С помощью выводов LBI и LBO повышающего DC/DC преобразователя можно управлять LDO стабилизатором напряжения.

Напряжение на ВЫХОД_2 можно устанавливать в пределах 1.25…5 В, если оно остается меньше напряжения на ВЫХОД_1. Поскольку ВЫХОД_2 забирает ток от ВЫХОД_1, суммарный ток обоих выходов не должен превышать 200 мА при напряжении 5 В, и 300 мА при напряжении 3.3 В.

Выводы LBI/LBO можно также использовать для создания второго повышающего преобразователя. На Рисунке 3 показан возможный вариант построения его схемы на микросхеме счетверенного триггера Шмитта CD4093 с логикой «2И-НЕ», дросселе L₂, резисторах R₂…R₄ и элементах Q₁, D₁, C₁, C₂. Элементы IC_1B, R₂ и C₁ образуют автоколебательный генератор, работа которого разрешается элементом IC_1A. Для указанных на схеме номиналов R₂ и C₁ частота генерации равна приблизительно 17 кГц.

 

Рисунок 3.	Используя выводы LBI и LBO, можно сделать еще один повышающий преобразователь напряжения.

Когда напряжение на выводе LBI меньше 1.25 В, низкий уровень напряжения на выходе LBO разрешает работу генератора на элементе IC_1B. IC_1C и IC_1D буферизуют выход генератора и управляют MOSFET транзистором Q₁. При включенном Q₁ через него протекает ток дросселя L₁. При выключенном транзисторе энергия, накопленная в дросселе заряжает конденсатор C₂ через диод D₁. Делителем R₃, R₄ устанавливается необходимое напряжение на ВЫХОД_2, в соответствии с выражением

ВЫХОД_2=1.25 В×(R₃+R₄)/R₄

IC₁ питается напряжением, получаемым с ВЫХОД_1.

 

Рисунок 4.	При входном напряжении 1 В схема не в состоянии стабилизировать выходное напряжение, которое падает пропорционально выходному току.

Напряжение на ВЫХОД_2 является функцией выходного тока и входного напряжения (Рисунок 4). При достаточном входном напряжении график зависимости напряжения от тока будет иметь плоский участок, в пределах которого происходит эффективная стабилизация напряжения (Рисунки 5 и 6).

 

Рисунок 5.	При входном напряжении 2 В схема стабилизирует напряжение при выходном токе до 20 мА.

 

Рисунок 6.	При входном напряжении 3 В схема стабилизирует напряжение при выходном токе до 40 мА.