Come promesso ecco lo schema del convertitore DC-DC di cui ho parlato nei giorni scorsi.
Il convertitore eleva la tensione di 24Vcc a 60Vcc, ma dovrebbe funzionare, con rendimenti leggermente più bassi (causati dalle cadute di tensione sui semiconduttori) anche con tensioni più basse.
Descrizione del funzionamento (evito trattazioni teoriche, spiegando un po' "a braccio"):
U4, attraverso il MOS Q1, pilota la bobina L1, portando all'immagazzinamento di una certa quantità di energia all'interno di essa sotto forma di campo elettromagnetico. Questo pilotaggio avviene ad impulsi, tramite un oscillatore interno che attiva/disattiva Q1 ad un frequenza dipendente dal valore di C8.
All'apertura di Q1 ai capi di L1 ed in base alla legge di Lenz, di genera una sovratensione con polarità invertita rispetto a quella che ha portato alla generazione del campo elettromagnetico.
Essendo di polarità invertita (quindi il positivo si trova nel nodo che collega D1,L1 e Q1), il diodo D1 entra in conduzione, caricando i condensatori C5 e C6 al valore di picco dell'extratensione (o quasi, dato che qualcosa si perde per strada come spiegherò poi).
Quando la tensione su C5 e C6 raggiunge un valore tale da portare la tensione sul pin 5 di U4 ad un valore superiore a 1,2V (tensione di riferimento di U4), l'oscillazione che pilota Q1 si ferma, permettendo la scarica di C5 e C6.
L'oscillatore resta bloccato fino a quando C5 e C6 si scaricano ad un valore tale da portare la tensione sul pin 5 di U4 al disotto di 1,2V.A questo punto l'oscillazione riparte e i condensatori C5 e C6 ricevono una nuova carica. E così via.
A questo punto é chiaro che per decidere la tensione di uscita del convertitore occorre variare le resistenze R1,R2 e R29.
R2 é stata scelta da 1,2Kohm per semplificare i calcoli, infatti se la tensione fra il pin 5 e il pin 4 viene mantenuta stabile a 1,2V dalla retroazione di U4, é chiaro che R2 viene attraversata da una corrente di 1mA.
Ora trascurando la corrente assorbita dal pin 5 di U4 (che é effettivamente trascurabile) é possibile calcolare la tensione su C5 e C6 considerando che ogni Kohm di R1+R29 porta ad un aumento di 1V sulla tensione di uscita.
Esempio:
Nello schema di nota che R1+R29 danno come resistenza equivalente il valore 58,2Kohm.
Considerando che la corrente che le attraversa é di 1mA, la tensione ai loro capi é di 58,2V.
Sommando a questa tensione quella ai capi di R1 (1,2V) si ottiene un valore su C5 e C6 di 59,4V.
Alcune precisazioni:
L1, nello schema indicata come 270uH, Ha in realtà un valore più alto (io normalmente monto una bobina toroidale da 400uH 4A dell COGEMA cod. 945033IP). Il valore indicato sullo schema si riferisce a quello suggerito dal produttore del 34063, ma mi sono accorto che alla fine una bobina di valore un po' diverso, ma di buona qualità, porta ad un miglioramento notevole delle caratteristiche.Magari trovando qualcosa da 270uH 4A si otterrebbe un rendimento ancora migliore. In ogni caso L1 é probabilmemte la parte più critica del circuito, perché se non adatta può sprecare un mucchio di energia per colpa della saturazione del nucleo o per
l'effetto pelle del rame. Il massimo sarebbe avere una bobina toroidale avvolta con filo Litz (parlo di toroidale perché hanno normalmente un rendimento più elevato per le minore perdite di flusso, ma é possibile usare qualsiasi bobina di valore giusto).
Il diodo fast D1 porta circa 2A e ha una tensione inversa massima di 150V. Se si vuole incrementare la corrente d'uscita rispetto ai 2A da me indicati (che nella mia applicazione sono pure impulsivi, quindi sopportabili da D1) occorre dimensionare adeguatamente D1, sostituendolo, ad esempio, con un BY329 che sopporta correnti superiori ed ha la possibilità di essere dissipato.
Q1 deve essere montato su un dissipatore generoso. L'IRF520 porta circa 12A come corrente massima (sto andando a memoria, quindi é meglio verificare), quindi se l'applicazione richiede elevate correnti occorre scegliere un MOS più potente o magari un IGBT.
I condensatori C5 e C6 devono essere del tipo adatto agli alimentatori switching, quindi con bassa induttanza parassità, altrimenti si caricano ad una valore inferiore e rischiano di dissipare energia sotto forma di calore. E' per questo che nello schema sono stati indicati 2 condensatori da 470uF in parallelo anziché uno singolo da 1000uF: l'induttanza parassità si riduce con la diminuzione del valore della capacità
R3, indicata da 0,1ohm, limita la corrente che circola nel ramo L1/Q1, e, di conseguenza, la potenza generata dal convertitore. Per le potenze necessarie a Nightghost sarà probabilmente necessario ridurla al valore consigliato sul data sheet (dovrebbe esserci scritto).
Un'ultima raccomandazione
Gli alimentatori switching, con le elevate frequenze in gioco e le forti correnti, sono soggetti a generare disturbi a ciò che gli sta attorno, compreso se stessi
. E' necessario che le piste del circuito stampato siano le più corte possibili (in particolare quelle di Q1/L1/R3/massa) e di larghezza adeguata alle correnti elevate, altrimenti si perde per strada diversa energia.
In merito ad R3 é possibile sostituirla con una pista di rame per ottenere il valore del limite di corrente desiderato (se lo stampato é realizzato in un certo modo é possibile cortocircuitare parte della pista che sostituisce R3, aumentando la corrente messima erogabile).
Per il momento é tutto
Edited by robo67 - 5/2/2008, 11:25
