En otro artículo mostramos cómo funcionaban los convertidores del tipo "Boost" dando como ejemplo práctico un circuito capaz de obtener 5,0 V a partir de pilas comunes, En esta edición mostraremos otro circuito práctico de este tipo, ahora utilizando un kit de desarrollo de Texas Que utiliza los componentes de la familia UCC3941. Con él será posible desarrollar proyectos prácticos con extrema facilidad utilizando todos los recursos con los convertidores boost que ofrecen.
Nota: Este artículo es de 2002. Compruebe la existencia de productos más recientes para nuevos proyectos.
Texas Instruments a través de su empresa Unitrode Products posee una línea de convertidores que operan a partir de tensiones de 1 V pueden obtener en la salida tensiones en el rango de 3,3 V a 5 V en diversas configuraciones prácticas cuyas características fueron detalladas en otro artículo. Y, para facilitar el proyectista a Texas, ofrece un kit de desarrollo completo para el uso de los componentes de esta línea.
Con el Kit UCC3941-3 / -5 / -ADJ el proyectista puede evaluar el rendimiento de la línea de convertidores boost con los componentes UCC3941-3, UCC3941-5 y UCC3941-ADJ.
La Familia UCC2941
La familia UCC3941 consiste en convertidores del tipo "boost" (elevadores de tensión) de baja tensión que utilizan sólo un inductor y que están optimizados para operar con una o dos pilas alcalinas, aumentando la tensión de estas fuentes para 3,3 V o 5 V de salida, o una tensión ajustable (dependiendo del tipo) con potencias de hasta 500 mW.
La familia ICC391 puede proporcionar una salida auxiliar de 9 V con una potencia de hasta 100 mW. La partida bajo carga total se puede realizar con tensiones tan bajas como 0,8 V y un máximo garantizado de 1 V, y aún operar con tensiones de hasta 0,4 V en funcionamiento, maximizando la utilización de la batería.
Entre las posibles aplicaciones para esta familia de componentes, están los paginadores y asistentes digitales de peso, que exigen alta eficiencia. Los circuitos de esta familia también se pueden utilizar con otras fuentes de alimentación tales como baterías de Nicad y NiMH.
En la figura 1 tenemos el diagrama de bloques internos para los componentes de esta familia ya con los componentes externos conectados en una aplicación típica.
Todos los componentes se pueden encontrar en envoltorios de 8 patillas de tipo D o N.
Los componentes de esta familia son los siguientes:
UCC2941D-3 - 3,3 V - Envoltura SOIC D- -40 a 85oC
UCC3941D-3 - 3,3 V - Envoltura SOIC D - 0 a 70 oC
UCC2941D-5 - 5 V - Envoltura SOIC D - -40 a 85oC
UCC3941D-5 - 5 V - Envoltura SOIC D - 0 a 70 oC
UCC2941-D - ADJ - Envoltura SOIC D - ajustable de 1,3 a 6 V - -40 a 85 oC
UCC3941-D - ADJ - Envoltura SOIC D - ajustable de 1,3 V a 6V - -40 a 85 oC
UCC2941N-3 - 3,3 V - Envoltura DIP N - -40 a 85 oC
UCC3941N-3 - 3,3 V - Envoltura DIP N - 0 a 70 oC
UCC2941N -5 - 5 V - Envoltura DIP N - -40 a 85 oC
UCC3941N-5 - 5 V - Envoltura DIP N - 0 a 70 oC
UCC2941N-ADJ - Envoltura DIP N - Ajustable de 1,3 a 6 V - -40 a 85 oC
UCC3941-ADJ - Envoltura DIP N - AJusto de 1,3 a 6 V - 0 a 70 oC
Características Generales Para el UCC2941-3
Parâmetro=Valor
Vcc (max)=3,8 V
Vcc (min)=0,8 V
Preset Vout (V)=3,3 V
Vout (max)=3,3 V
Vout (min)=3,3 V
Vout – Precisión=3 %
Corriente de Salida=200 mA
Eficiência Típica (max)=85 %
Iq (tip)=0,08 mA
Corriente de Shutdown (tip)=8 uA
Frecuencia de llaveamento (max)=250 kHz
Características para el UCC2941-5
Vcc (max)=5,5 V
Vcc (min)=0,8 V
Vout (max)=5,0 V
Vout (min)=5,0 V
Precisión de Vout=3 %
Corriente de salida=200 mA
Eficiencia (tip)=85 %
Frecuencia de Laaveamento (max)=250 kHz
Kit de demostración
El kit de demostración UCC3941-3 / 5 / ADJ permite al proyectista evaluar el rendimiento de los convertidores UCC3941-x de un volt en un circuito de aplicación práctica típico.
En la figura 2 tenemos el circuito del Kit de Demostración.
Como hemos visto en el ítem anterior, el chip de control UCC3941 puede ser encontrado en versiones con tensión de salida de 3,3 V, 5 V y ajustable. Para las versiones de tensión fija el resistor R1 no está incluido y el resistor R2 consiste en un puente (0 ohmios) entre el pin 6 y la tierra del circuito.
Para la versión ajustable, la entrada inversora del comparador, que está internamente conectada a una referencia interna de 1,25 V debe ser conectada el divisor de tensión formado por R1 y R2 que programan la tensión de salida.
En este caso, R1 y R2 determinan la tensión de salida por la siguiente fórmula:
Vout = 1,25 x (1 + R1 / R2)
SD necesita ser conectado a tierra o colocado en el nivel lógico apropiado para permitir la operación del chip. Si el ID se mantiene flotante o se coloca en el nivel lógico alto, el UCC3941 entra en el estado de apagado de baja potencia (consulte los datos para más información sobre la corriente en este caso).
Un resistor de 6,2 ohms limita la potencia de salida del circuito en 500 mW.
La tabla 1 proporciona la lista de materiales del kit de demostración para las versiones de tensión de salida fija:
|
Referencia en el diagrama |
Componente |
Valor |
Fabricante |
|
C1 |
Capacitor de Tântalo |
10 uF, 16 V |
Sprague |
|
C2 |
Capacitor de Tântalo |
10 uF, 16 V |
Sprague |
|
C3 |
Capacitor de Tântalo |
100 uF, 6,3 V |
Sprague |
|
D1 |
Diodo zener |
10 V |
Motorola |
|
L1 |
Indutor |
22 uH |
Coilcraft |
|
R1 |
No incluido |
|
|
|
R2 |
Jumper |
0 ohm |
Panasonic |
|
R3 |
Resistor SMD |
6,2 ohms |
IRC |
|
U1 |
Chip de control |
UCC3941-3, 5 |
Unitrode |
Los componentes alternativos se pueden utilizar en proyectos pero se deben tomar algunas precauciones. Se deben utilizar condensadores de alta calidad con bajas pérdidas de modo al amanecer las ondulaciones de la tensión de salida bajas y minizar el ruido que puede afectar el rendimiento del circuito.
Se recomienda un inductor de 22 uH para la mayoría de las aplicaciones. Un inductor de menos de 10 uH no debe ser usado pues con ello los tiempos de ascenso y descenso de la señal llegarían muy cerca del límite del circuito interno lo que podría afretar el funcionamiento. Por otro lado, los valores mayores de inductores pueden resultar en tensiones mayores de ripple de salida, dada la energía residual almacenada en este componente.
Un diodo zener (D1) se utiliza para garantizar que la tensión en VGD no sobrepase los 10 V en la condición de circuito abierto (sin carga).
Conclusión:
El proyecto de convertidores DC / DC del tipo "boost" (elevador de tensión) es algo que técnicos de una gran cantidad de sectores deben encarar con seriedad, buscando las mejores soluciones de acuerdo con cada tipo de aplicación. La posibilidad de contar con circuitos integrados especialmente diseñados para este propósito como son los de la serie UCC2941 y UCC3941 no debe ser descartada por ningún profesional
Tenga en cuenta no sólo la posibilidad de tener circuitos de alta eficiencia en esta aplicación espía como la disponibilidad de kits de desarrollo que posibilitan ganar mucho tiempo de trabajo, y finalmente el soporte técnico de Texas Instruments.
