Płytka PCB do wykonania przetwornicy zasilanej z pojedynczego akumulatora litowego.
AVT3034/2 to projekt przetwornicy do akumulatorów litowych, przeznaczony do uzyskania napięcia zasilającego z pojedynczego ogniwa Li-Ion. Układ pracuje w konfiguracji SEPIC, dzięki czemu może pracować jako przetwornica podwyższająco-obniżająca, a nie tylko klasyczny boost.
Projekt wykorzystuje kontroler MCP1651, zewnętrzny klucz MOSFET oraz układ nadzoru napięcia akumulatora MCP1322-29. Przetwornica może służyć m.in. jako źródło zasilania zastępujące dwie baterie AA połączone szeregowo albo baterię 9 V w niewielkich urządzeniach pomiarowych, z zachowaniem ograniczeń napięcia, prądu i bilansu mocy.
Przetwornica SEPIC do zasilania układów elektronicznych z pojedynczego akumulatora litowego, z kontrolą rozładowania ogniwa.
| Wersja | A - płytka PCB |
| Typ układu | przetwornica impulsowa SEPIC |
| Źródło zasilania | pojedynczy akumulator Li-Ion |
| Kontroler przetwornicy | MCP1651, częstotliwość pracy 750 kHz, miękki start |
| Nadzór akumulatora | MCP1322-29 blokujący pracę przetwornicy przy głębokim rozładowaniu |
| Próg blokady pracy | około 2,9 V na akumulatorze |
| Sygnalizacja rozładowania | komparator MCP1651, w projekcie próg około 3,7 V |
| Napięcie wyjściowe projektu | około 6,5 V przed opcjonalnym stabilizatorem LDO |
| Prąd wyjściowy projektu | około 100 mA dla wartości elementów z dokumentacji |
| Filtracja i stabilizacja wyjścia | filtr LC oraz opcjonalny stabilizator LDO LM1117 |
| Tryb pracy | praca przetwornicy albo tryb ładowania z wyłączeniem przetwornicy |
| Płytka PCB | 43x38 mm |
AVT3034/2 A - płytka PCB. Elementy elektroniczne z poniższego wykazu trzeba skompletować osobno.
| Układy scalone i tranzystory | A1 - MCP1322-29; A2 - MCP1651; A3 - LM1117; Q1 - IRF7313 |
| Rezystory | R4 - 0,5Ω; R3, R9 - 1kΩ; R11 - 1MΩ; R1 - 10kΩ; R2 - 43kΩ; R5 - 82kΩ; R6 - 160kΩ; R10 - termistor zintegrowany z akumulatorem; R7, R8 - według konfiguracji stabilizatora |
| Kondensatory | C2, C3 - 1µF/25V X7R; C4, C5, C9, C10, C11 - 10µF/16V X7R; C1 - 100µF/6,3V tantalowy; C6, C7, C8, C12 - 100nF |
| Elementy indukcyjne | L1, L2 - 27µH, według opisu w dokumentacji; L3 - 10µH |
| Diody | D1 - SS14; D2 - czerwona dioda LED 5 mm |
| Akumulator i połączenia | pojedynczy akumulator Li-Ion z wyprowadzeniem termistora; złącza wejścia, wyjścia i przełącznika trybu pracy zgodnie ze schematem |
Przetwornica pracuje w konfiguracji SEPIC. Przy stosowaniu cewek na wspólnym rdzeniu trzeba zachować właściwą kolejność wyprowadzeń uzwojeń, ponieważ początki uzwojeń mają znaczenie dla poprawnej pracy układu.
Napięcie wyjściowe ustala dzielnik rezystorowy podłączony do wejścia sprzężenia zwrotnego MCP1651. Przy zmianie napięcia wyjściowego należy ponownie przeliczyć elementy dzielnika, zabezpieczenia prądowego oraz sprawdzić zakres pracy opcjonalnego stabilizatora LDO.
W przetwornicy należy stosować kondensatory ceramiczne X7R w miejscach wskazanych w dokumentacji. Kondensatory elektrolityczne, szczególnie aluminiowe, nie są zalecane w tym układzie impulsowym.
Uwaga: MCP1651 może być zasilany maksymalnie napięciem 5,5 V. Wyższe napięcie może uszkodzić układ. Należy także prawidłowo podłączyć akumulator Li-Ion i nie pomijać zabezpieczenia przed nadmiernym rozładowaniem ogniwa.
SEPIC pozwala zarówno podwyższać, jak i obniżać napięcie względem napięcia akumulatora. Ma też korzystniejsze zachowanie przy zwarciu wyjścia niż klasyczny boost, w którym dioda Schottky'ego jest bezpośrednio związana z napięciem wejściowym.
Układ MCP1322-29 kontroluje napięcie akumulatora i przy spadku poniżej około 2,9 V podaje stan niski na wejście shutdown MCP1651. Powoduje to zablokowanie pracy przetwornicy i ogranicza dalsze rozładowywanie ogniwa.
Komparator może wcześniej sygnalizować rozładowanie akumulatora, zanim zadziała blokada MCP1322. W projekcie próg sygnalizacji ustawiono na około 3,7 V, a rezystory dzielnika mają dużą wartość, żeby niepotrzebnie nie rozładowywać akumulatora.
LM1117 można zastosować za przetwornicą jako dodatkowy filtr i stabilizator napięcia dla wrażliwych układów. Trzeba jednak uwzględnić minimalną różnicę między wejściem a wyjściem stabilizatora, która powinna wynosić co najmniej około 1,2 V.
Należy przeliczyć dzielnik sprzężenia zwrotnego, elementy LC, ograniczenie prądu na rezystorze pomiarowym oraz straty w kluczu MOSFET, diodzie i stabilizatorze. Prąd zadziałania zabezpieczenia zależy również od stopnia naładowania akumulatora, więc trzeba sprawdzić zachowanie układu w całym zakresie napięcia ogniwa.
