Regolatore LDO e stabilizzazione a 5V

[MircoM]

Io alzerei la tensione solo per il sensore di hall.

[davidde]

Ciao MircoM, scusa ma posso chiederti il perché?

Se alzo la tensione soltanto al sensore di Hall vado a compromettere la lettura.
Il mio sensore restituisce in uscita una tensione di 20mV/A, inoltre considera che ha lo "zero centrale" (quindi quando non scorre corrente l' uscita è a 2,5V) e Il fondoscala mi serve a 100A. Se il riferimento massimo del convertitore A/D del PIC arriva a soltanto a 3,3V mi ritrovo fuori scala a soli 40A. Io per questo motivo preferivo lavorare a 5V anche con il microcontrollore.

[MircoM]

Tui basterebbe condizionare il segnale dal sensore al PIC con degli operazionali e non supereresti il problema della batteria.

[davidde]

Ah, ok! Credo però sia "più salutare" mantenere integro il segnale e lavorare sulla tensione di alimentazione.
Dovendo comunque portare a 5V l' alimentazione per il sensore di Hall conviene alimentarci anche il microcontrollore, risparmio spazio e introduco meno cause d'errore.

Lavorando a 5V rieco ad ottenere una risoluzione sulla lettura della corrente di 1A/bit, più che sufficiente per quello che devo fare.

[brabus]

Ho misurato la corrente che serve per il funzionamento della logica e attualmente è di 40mA. Devo però aggiungere ancora qualcosa ed ho valutato che più o meno l' assorbimento finale sarà intorno ai 60-70mA.

Secondo voi una soluzione del genere può essere valida:

alimentatore.png

io farei seguire a questo alimentatore un regolatore lineare con i quali ho più dimestichezza. Se consideriamo l' assorbimeto del carico direi che quello della logica è ininfluente ... si parla di un centinaio di mA contro 50A.

Per quanto riguarda l' alimentazione a 3V l' ho dovuta scartare (originariamente funzionava proprio a 3,3V) poiché sulla scheda è montato anche un sensore di Hall che funziona a 5V. Ho quindi deciso di passare definitivamente ad una alimentazione a 5V così da risolvere il problema.

Grazie a tutti !

Direi ottimo!

Visto il ridotto assorbimento, puoi risparmiare spazio (e forse anche $$$) usando dei 78L05, che tirano al massimo 100 mA

Adesso aspettiamo le foto (e le misure) del risultato!

p.s.: Solo per curiosità, hai scartato definitivamente l'idea della pompa di carica?

[davidde]

No no Brabus, non ho per nulla abbandonato l' idea della pompa di carica, la mia era soltanto una proposta ...

La pompa di carica non l' ho mai utilizzata e devo prima farmi un' idea di come funzioni esattamente. La teoria non sembra complicatissima e grosso modo mi sembra di aver capito. Leggo un' altro po i link che mi hai allegato e poi si passa alla pratica! A proposito molto istruttivi, GRAZIE!

Mi sta venendo la "malsana" idea di realizzare entrambe le soluzioni così faccio pratica e vediamo quale delle due dia i risultati migliori .... (va a finire che mi prendete per un demente, ammesso che ciò sia ancora in dubbio !)

Cosa ne dici, ci lanciamo

[brabus]

No no Brabus, non ho per nulla abbandonato l' idea della pompa di carica, la mia era soltanto una proposta ...

La pompa di carica non l' ho mai utilizzata e devo prima farmi un' idea di come funzioni esattamente. La teoria non sembra complicatissima e grosso modo mi sembra di aver capito. Leggo un' altro po i link che mi hai allegato e poi si passa alla pratica! A proposito molto istruttivi, GRAZIE!

Mi sta venendo la "malsana" idea di realizzare entrambe le soluzioni così faccio pratica e vediamo quale delle due dia i risultati migliori .... (va a finire che mi prendete per un demente, ammesso che ciò sia ancora in dubbio !)

Figurati David! Anzi, mi fa molto piacere, anche io non ho mai lavorato con circuiti del genere (almeno non in pratica), sarebbe anche ora di imparare!

Cosa ne dici, ci lanciamo

Il mio urlo di battaglia è: "al mio segnale, scatenate l'inferno!"

[davidde]

Il microcontrollore deve già fare una marea di operazioni e data la mia scarsa esperienza nella programmazione temo di non riuscire ad integrare anche questa funzione. Comunque come dicevo mai dire mai, stavo ragionando anche su quello.

E dunque sia ... scateniamo l' inferno ...

[brabus]

Aggiungo:

Ho trovato uno schemino di principio del circuito a pompa di carica. La fonte è wikipedia, ma come "base di partenza" penso possa andare:
http://en.wikipedia.org/wiki/Charge_pump


Per raddoppiare e non triplicare la tensione di alimentazione, è sufficiente prelevare l'uscita dal catodo del diodo D2, eliminanto il secondo invertitore. A questo punto si può sostituire l'inverter con una coppia di bipolari, in modo da rendere più compatto il tutto.
Per quanto riguarda la frequenza di lavoro, io partirei dal condensatore di filtro d'uscita.
Supponendo:
1) un assorbimento di 50 mA costanti da parte del circuito
2) caso peggiore con tensione di 4 V dalla batteria
3) utilizzando un regolatore 78L05 con 2 V di drop out
4) In prima approssimazione, un condensatore da 1 uF (in modo da poterlo mettere non elettrolitico)
dovremo garantire un'oscillazione fra Vmax = 8 V (tensione massima dalla pompa di carica) e Vmin = 7 V (tensione minima ammessa dal regolatore).
Possiamo scrivere

Con una capacità di 1 uF la frequenza di 50 kHz mi sembra un po' altina.
Così "a naso", non salirei olitre i 10 kHz, anche perché la carica del condensatore non è certamente immediata. Durante le fasi di carica-scarica entra in ballo la resistenza d'uscita dello stadio driver, che onestamente non saprei come calcolare, quindi è meglio tenersi "larghi".
O triplichiamo la tensione di alimentazione, oppure utilizziamo un condensatore più grosso (almeno 5 volte, quindi circa 5 uF, magari mettendo in parallelo 5 condensatori da 1 uF non elettrolitici).

Triplicando la tensione di alimentazione, mantenendo il condensatore da 1 uF, la differenza Vmax-Vmin diventa 12 - 7=5 V, e dunque:

Giocando un po' con i numeri possiamo aumentare un po' il valore della capacità, e abbondare un po' nella specifica sulla corrente. ricordando meglio mi pare che siamo poco sopra i 50 mA.

Che si fa?

EDIT: Aggiungo:
Molto carina anche questa AN di Maxin, che mostra una coppia di convertitori a pompa di carica che potrebbero fare al caso nostro, se proprio vogliamo essere spendaccioni: http://pdfserv.maxim-ic.com/en/an/AN3202.pdf

E la lista di tutte le Application Note di Maxim che parlano di circuiti a pompa di carica: http://www.maxim-ic.com/appnotes10.cfm/ ... asc_pk/117
me le sto spulciando in questo momento

[davidde]

Brabus scrive:
Che si fa?

Bella domanda ... sinceramente ho qualche dubbio

Allora ho dato anch' io un' occhiata alle soluzioni a pompa di carica integrate e la più idonea mi sembra questa, ADM660ARZ, lo schema è semplicissimo:

Pompa di carica con integrato.png (95.52 KiB) Osservato 4245 volte

richiede soltanto due condensatori esterni per funzionare e il costo dell' integrato è all' incirca sui 2Euro. Ovvimente al circuito sopra andrebbe collegato lo stabilizzatore da 5V.

Altrimenti per studiare da zero la pompa di carica e valutare quali siano l' esatta frequenza e le capacità più idonee potremmo costruire l' oscillatore con un 555 con duty cycle al 50% e frequenza regolabile tramite trimmer per provare varie combinazioni.
Dopo aver visto la configurazione che hai postato nel messaggio precedente credo che forse sarebbe meglio triplicare l' alimetazione. Se le cadute di tensione introdotte dai diodi sono dell' ordine dei 0,7V perdiamo quasi 1,5V in caso di duplicazione e quindi si corre il rischio di non lasciare sufficiente margine allo stabilizzatore lineare.

Sei d' accordo?