Zaloguj
Tytułowy stabilizator wykonano w oparciu o układ MCP1252-33X50I/MS. Zawiera on kompletny układ pompy ładunkowej z kontrolerem stabilizującym napięcie wyjściowe oraz sygnalizującym osiągnięcie jego prawidłowej wartości. Maksymalny prąd obciążenia wynosi 120 mA, co jest wystarczające w wielu zastosowaniach. Na wyjściu użytkownik może mieć napięcie 3,3 V lub 5 V - jest ono wybierane zworką.
Napięcie wejściowe może wynosić od 2 V do 5,5 V, ale nie w każdej sytuacji układ będzie działał poprawnie, o czym dalej. Częstotliwość kluczowania wynosi 520…780 kHz, co eliminuje ewentualne efekty akustyczne. Brak elementów indukcyjnych, pracujących przy wysokich częstotliwościach, skutkuje znikomą emisją zaburzeń elektromagnetycznych.
Schemat ideowy gotowej przetwornicy pokazano na rysunku 1. Prototyp wykonano na jednostronnej płytce drukowanej, której wymiary to zaledwie 13 mm×25 mm. Jej schemat montażowy zamieszczono na rysunku 2. Złącze J1 służy do doprowadzania zasilania z akumulatora lub innego źródła oraz odbioru napięcia stabilizowanego. Wykorzystanie dwóch pozostałych złącz jest opcjonalne.
Na zaciskach złącza J2 panuje napięcie bliskie wyjściowemu, jeżeli napięcie wyjściowe przetwornicy ma prawidłową wartość (typowo, powyżej 93% wartości nominalnej). W przeciwnym razie, potencjał wyprowadzenia PGOOD zostaje ściągnięty do masy. Zacisk SHDN w złączu J3 służy do uruchomienia przetwornicy. Jeżeli zostanie zwarty z napięciem wejściowym (VIN), przetwornica jest załączana.
Po jego zwarciu do masy, układ przechodzi w stan spoczynku pobierając przy tym ok. 100 nA. Wyboru napięcia wyjściowego dokonuje się poprzez nadanie wysokiego (Uwy=3,3 V) lub niskiego (Uwy=5 V) poziomu logicznego wyprowadzeniu SEL. Służy do tego pole lutownicze SJ1. W ten sposób, żądane napięcie wyjściowe zostaje ustalone na stałe i użytkownik nie musi się tym dalej przejmować.
Zmontowany prototyp przetestowano w dwóch sytuacjach: bez obciążenia i przy obciążeniu prądem wynoszącym ok. 100 mA. Bez obciążenia, układ z ustawionym napięciem wyjściowym 3,3 V pracował poprawnie w całym zakresie napięcia, zaś przy napięciu 5 V dopiero od napięcia 2,5 V. Ta cecha wynika z właściwości pompy ładunkowej, która może co najwyżej, podwoić napięcie zasilające.
Pod obciążeniem, przy napięciu 3,3V możliwa była praca w całym dopuszczalnym zakresie napięcia zasilającego, jednak przy zadanym napięciu 5 V, napięcie wyjściowe stabilizowało się na żądanym poziomie dopiero przy 2,9 V na wejściu. Powodem podniesienia się dolnej granicy prawidłowej pracy są dodatkowe straty w elementach kluczujących.
Podczas testów okazało się, że największa sprawność układu jest niekoniecznie wtedy, gdy napięcie zasilające jest bliskie wyjściowemu. Okazało się, że najlepiej układ pracuje przy napięciu znacznie niższym od zadanego lub niewiele od niego wyższym (rysunek 3). Różnice w uzyskanej sprawności są znaczące, bo nawet dwukrotne (!), dlatego warto mieć tę cechę na uwadze stosując ten układ w konkretnej aplikacji.
Michał Kurzela, EP
