Alimentatore Switchin Step-down

[lcua31989]

Salve a tutti,

vorrei progettare un alimentatore switching da 3.8V di uscita e 3A con rendimento dell'80% e ripple 0.2. La tensione di ingresso va da 5 a 15 volt. Ho fatto un po di calcoli ma sicuramente ho sbagliato qualche cosa perché il condensatore mi viene da 1 uF. In più non so come calcolare il duty cicle.

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Pogo L ad un valore commerciale = 33 uH

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Poiche non esiste scelgo 1 uF

Di seguito lo schema dell'alimentatore:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Di seguito le mie domande:
1) E' corretto il calcolo del condensatore?
2) Come scelgo il MOSFET ? In base a quali caratteristiche è da scegliere? Esistono formule in merito?
3) Un segnale PWM oltre la frequenza di 94.9 kHz ha anche bisogno di un duty cicle. Come si calcola il Duty Cicle?

Un grazie in anticipo,
lcua31989

[g.schgor]

Il controllo del duty-cycle è essenziale (ed è la parte complicata)
Consiglierei di prendere in considerazione questo

[lelerelele]

sarò <<cecato>> ma non vedo a che frequenza lavori, perché a colpo d'occhio mi pare che filtrare 3A con 1uF sia utopistico.

il mosfet lo hai gia a portata di mano? perché non sono sicuro che sia una buona soluzione usare un canale P, io perlomeno non lo ho mai usato, (non perché non esistano ma forse perché la scelta potrebbe essere limitata ed il costo superiore al dovuto).

comunque il circuito postato è una base teorica, certamente è la minima parte dell'intero convertitore,

come pensi di pilotare il mosfet con driver a bassa impedenza?

come realizzi la retroazione e con quale circuito intendi ottenere il segnale PWM?

segui il consiglio di g.schgor,

l'uso di un IC specifico oltre a rendere più semplice il controllo da maggiori garanzie di stabilità e precisione, oltre ad evitarti l'onere di progettarti il controllo.

prova con LM2576, lo ho provato ed è veramente semplice usarlo, anche se per 3A forse è un po' tirato;

oppure il TL494, lo configuri per qualsiasi tipo di convertitore, ed è in grado di pilotare il mosfet direttamente (o quasi).

sulle application note ti trovi gli schemi base per usarli.

P.S. sullo schema del 2576 il condensatore di uscita è di 1000uF.

[lcua31989]

Ciao,

lo schema elettrico sviluppato è il seguente:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

ùL'integrato è un Tl 5001

La frequenza viene calcolata nel passo 5. Ho schelto una induttanza con un valore commerciale e poi ho calcoalto la frquenza.

Il mosfet non ce l'ho ancora; non l'ho ancora scelto. Prima di passare ad un integrato che faccia tutto vorrei prima capire teoricamente il funzionamento con i calcoli da considerare. Più o meno ho capito come funziona ma resta sempre il dubbio su come scegliere il duty cicle. Penso che anche cambiando tipologia di schema il problema su come scheliere il giusto Ton e Toff con il relativo calcolo del duty cicle non si schioda; resta sempre li.

perché dici che non lo realizzeresti con un mosfet di canale P? (io conosco molto bene i transistor ma i mosfet so poco niente).

saluti
Lcua31989

[g.schgor]

Concettualmente il calcolo del duty-cycle è semplice:
Il rapporto impulso/periodo deve essere tale da dare
la tensione media d'uscita voluta, considerando la tensione
dell'impulso uguale a quella dell'entrata (quindi variabile).
Tutto questo però è già contenuto nell'integrato di controllo
(basta consultare il datasheet).
A questo proposito, posso chiederti perché il tuo schema
differisce da quello consigliato nel datasheet del TI5001?

[lcua31989]

Ciao,

perché quello schema l'ho copiato da un'altra parte senza però rendermi conto che era sbagliato. Ref: http://www.grix.it/UserFiles/jabber47/File/risorse/Alimentatori%20switching.pdf pag 61. Ora ho visto il datasheet del 5001 e ho visto che a pagina 14 c'è uno schema di un alimentatore da 3,3 volt di uscita. Per le mie caratteristiche da me scelte (3.8V 3A) devo sicuramente cambiare il duty cicle e la frequenza con i relativi componenti.

Il manuale, che mi hai postato (dl TL5001) a pagina 3, dice che la resistenza RT (che determina la frequenza) va calcolata in base al grafico di figura 5. Quindi direi che scegliendo una frquenza di 94.9Khz dovrei scegliere una resistenza inferiore ai 100K: Può andare bene un trimmer da 100K?
Sempre a pagina 3 dice che la resistenza Rdt è uguale a quella formula. Ecco ma Vosc-max e Vosc-min sono 1.7 e 0.7 o sono altri valri? E il D che cos'è?
Il C sul pin 5 lo lascio sempre da 1 uF?

[g.schgor]

La frequenza non c'entra niente con la tensione di uscita (ma influenza il ripple)
e può essere fissa (ad es.150kHz con una resistenza da 100k, come
da grafico di fig.5)..
La tensione di uscita è determinata dal rapporto R2 )/(R1+R2) (vedi fig1)
Per determinare il ripple, meglio ricorrere ad una simulazione che
visualizzi i risultati ottenuti con i valori di L e C.(col carico massimo e
alla massima tensione d'entrata)

[lcua31989]

Grazie mille per gli aiuti, ora vedrò come fare. Mal che vada mi riavvalgo sugli alimentatori lineari

Ciao
Lcua31989

[g.schgor]

Per "alimentatori lineari" penso tu intenda quelli
tradizionali a variazione di resistenza, quindi
con dissipazione della differenza fra potenza
fornita e quella utilizzata.
Nel tuo caso fornisci fino a 45W per utilizzare
poco più di 10W, quindi avresti il problema di
dissipare quasi 35W in modo da mantenere
la temperatura dei componenti entro i limiti ammessi.
Il PWM elimina questo problema, ma introduce
un ripple che va filtrato.

[lelerelele]

Ciao,

perché quello schema l'ho copiato da un'altra parte senza però rendermi conto che era sbagliato.

non so a quale punto del circuito ti riferisca, ma penso che hai sbagliato a copiare lo schema;

mi riferisco al pilotaggio del mosfet, come al solito è stato usato uno stadio a simmetria complementare, o amplificatori classe B, che ha le caratteristiche adatte al pilotaggio del mosfet, bassissima impedenza d'uscita, così come lo hai messo tu non funziona neanche morto.