Conversor de 1 V para 3,3 ou 5,0 V (ART1416)

Em outro artigo mostramos como funcionavam os conversores do tipo "Boost" dando como exemplo prático um circuito capaz de obter 5,0 V a partir de pilhas comuns, Nesta edição mostraremos mais um circuito prático deste tipo, agora utilizando um kit de desenvolvimento da Texas Instruments, que utiliza os componentes da família µCC3941. Com ele será possível desenvolver projetos práticos com extrema facilidade utilizando todos os recursos com os conversores boost oferecem.

A Texas Instruments através de sua empresa Unitrode Products possui uma linha de conversores que operando a partir de tensões de 1 V podem obter na saída tensões na faixa de 3,3 V a 5 V em diversas configurações práticas cujas características foram detalhadas em outro artigo.

E, para facilitar o projetista a Texas Disponibiliza um kit de desenvolvimento completo para utilização dos componentes desta linha.

Com o Kit µCC3941-3/-5/-ADJ o projetista pode avaliar a performance da linha de conversores boost com os componentes µCC3941-3, µCC3941-5 e µCC3941-ADJ.

A Família UCC2941

Conforme já abordado em outros artigos, a família µCC3941 consiste em conversores do tipo "boost" (elevadores de tensão) de baixa tensão que utilizam apenas um indutor e que são otimizados para operar com uma ou duas pilhas alcalinas, aumentando a tensão destas fontes para 3,3 V ou 5 V de saída, ou uma tensão ajustável (dependendo do tipo) com potências de até 500 mW.

A família ICC391 pode ainda fornecer uma saída auxiliar de 9 V com potência de até 100 mW.

A partida sob plena carga pode ser feita com tensões tão baixas como 0,8 V e um máximo garantido de 1 V, e ainda operar com tensões de até 0,4 V se em operação, maximizando a utilização da bateria.

Dentre as possíveis aplicações para esta família de componentes, estão os pagers e assistentes digitais pessoais, que exigem alta eficiência.

Os circuitos desta família também podem ser usados com outras fontes de alimentação tais como baterias de Nicad e NiMH.

Na figura 1 temos o diagrama de blocos internos para os componentes desta família já com os componentes externos ligados numa aplicação típica.

 

Todos os componentes podem ser encontrados em invólucros de 8 pinos do tipo D ou N.

Os componentes desta família são os seguintes:

µCC2941D-3 - 3,3 V - Invólucro SOIC D- -40 a 85oC

µCC3941D-3 - 3,3 V - Invólucro SOIC D - 0 a 70 oC

µCC2941D-5 - 5 V - Invólucro SOIC D - -40 a 85oC

µCC3941D-5 - 5 V - Invólucro SOIC D - 0 a 70 oC

µCC2941-D - ADJ - Invólucro SOIC D - ajustável de 1,3 a 6 V - -40 a 85 oC

µCC3941-D - ADJ - Invólucro SOIC D - ajustável de 1,3 V a 6V - -40 a 85 oC

µCC2941N-3 - 3,3 V - Invólucro DIP N - -40 a 85 oC

µCC3941N-3 - 3,3 V - Invólucro DIP N - 0 a 70 oC

µCC2941N -5 - 5 V - Invólucro DIP N - -40 a 85 oC

µCC3941N-5 - 5 V - Invólucro DIP N - 0 a 70 oC

µCC2941N-ADJ - Invólucro DIP N - Ajustável de 1,3 a 6 V - -40 a 85 oC

µCC3941-ADJ - Invólucro DIP N - AJustável de 1,3 a 6 V - 0 a 70 oC

Características Gerais Para o UCC2941-3

Características para o UCC2941-5

Kit de Demonstração

O Kit de Demonstração µCC3941-3/5/ADJ possibilita ao projetista avaliar a performance dos conversores µCC3941-x de Um Volt num circuito de aplicação prática típico.

Na figura 2 temos o circuito do Kit de Demonstração.

 

Conforme vimos no item anterior, o chip de controle µCC3941 pode ser encontrado em versões com tensão de saída de 3,3 V, 5 V e ajustável.

Para as versões de tensão fixa o resistor R1 não é incluído e o resistor R2 consiste num jumper (0 ohm) entre o pino 6 e o terra do circuito.

Para a versão ajustável, a entrada inversora do comparador, que está internamente conectada a uma referência interna de 1,25 V deve ser ligada ao divisor de tensão formado por R1 e R2 que programam a tensão de saída.

Neste caso, R1 e R2 determinam a tensão de saída pela seguinte fórmula:

Vout = 1,25 x (1 + R1/R2)

SD precisa ser aterrado ou colocado no nível lógico apropriado para possibilitar a operação do chip.

Se ID for mantida flutuante ou colocada no nível lógico alto, o µCC3941 entra no estado shutdown de baixa potência (veja os dados para mais informações sobre a corrente neste caso).

Um resistor de 6,2 Ω limita a potência de saída do circuito em 500 mW.

A tabela 1 fornece a lista do Kit de Demonstração para as versões de tensão de saída fixa:

Componentes alternativos podem ser usados em projetos mas devem ser tomadas algumas precauções.

Devem ser usados capacitores de alta qualidade com baixas perdas de modo a manter as ondulações da tensão de saída baixas e minimizar o ruído que pode afetar a performance do circuito.

Um indutor de 22 µH é recomendado para a maioria das aplicações. Um indutor de menos de 10 µH não deve ser usado pois com isso os tempos de subida e descida do sinal chegariam muito perto do limite do circuito interno o que poderia afetar o funcionamento.

Por outro lado, valores maiores de indutores podem resultar em tensões maiores de ripple de saída, dada a energia residual armazenada neste componente.

Um diodo zener (D1) é usado para garantir que a tensão em VGD não ultrapasse os 10 V na condição de circuito aberto (sem carga).

Conclusão

O Projeto de conversores DC/DC do tipo "boost" (elevador de tensão) é algo que técnicos de uma grande quantidade de setores devem encarar com seriedade, procurando as melhores soluções de acordo com cada tipo de aplicação.

A possibilidade de se contar com circuitos integrados especialmente projetados para esta finalidade como são os da série µCC2941 e µCC3941 não deve ser descartada por nenhum profissional.

Leve-se em conta não só a possibilidade de se ter circuitos de alta eficiência nesta aplicação específica como a disponibilidade de kits de desenvolvimento que possibilitam ganhar muito tempo de trabalho, e finalmente o suporte técnico da Texas Instruments. Mais informações sobre estes componentes e os kits de desenvolvimento podem ser obtidas em http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/ucc2941-3.html.