Impulsowy stabilizator napięcia MCP16301

[gaweł]

Przykład układu pozwalającego na zbudowanie gabarytowo małych zasilaczy wystarczających do wielu zastosowań. Układ jest oferowany przez firmę Microchip o oznaczeniu MCP16301.
Jest to układ przetwornicy impulsowej obniżającej napięcie, którą można zastosować do budowy stabilizatorów napięcia o wartości od 2VDC do 15VDC (napięcie wyjściowe nie jest ściśle określone i jest zależne od wartości odpowiednich rezystorów w sprzężeniu zwrotnym), przy czym wejściowe napięcie może być z zakresu 4VDC do 30 VDC (oczywiście musi być większe od napięcia wyjściowego). Prąd obciążenia przetwornicy nie może przekraczać 600mA. Biorąc pod uwagę obudowę układu scalonego (SOT23 o 6 wyprowadzeniach), umożliwia to zbudowanie stabilizatora napięcia jako urządzenia o małych gabarytach.

mcp16301-cpng.PNG

Istotnym elementem w budowie przetwornic jest rodzaj zastosowanych elementów i tak diada D101 musi być diodą Schottky'ego oraz kondensator C102 musi być niskoimpedancyjny. Napięcie wyjściowe przetwornicy jest uzależnione od stosunku wartości rezystancji oporników R101 oraz R102 (schemat na rysunku wyżej) i wyraża się następującą zależnością (wartość wyrażona w V):

form1.PNG

dla wartości rezystancji odpowiednich oporników w przykładowym schemacie (rysunek wyżej), napięcie wyjściowe wynosi 4.93V.
W praktycznych rozwiązaniach przyjmuje się wartość rezystora R102 i mając wymagane napięcie wyjściowe obliczana jest wartość rezystora R101. Zalecane jest by rezystancja R102 była w okolicach 10kΩ.
Indukcyjność cewki jest uzależniona od napięcia wyjściowego i należy ją dobrać na podstawie poniższej tabeli (dla napięć niewymienionych wartość indukcyjności można aproksymować z wartości sąsiednich, gdyż nawet pobieżna analiza tabeli wskazuje na prawie liniową zależność).

tab1.PNG

Bazując na tym układzie został zaprojektowany układ zasilacza stabilizowanego. Zadaniem jego jest wytworzyć na wyjściu napięcie 4.8VDC bazując na wejściowym napięciu około 12VDC. Do powyższego schemat zaprojektowana płytka PCB jest pokazana na rysunkach poniżej.
strona BOTTOM

mcp16301-botl.PNG

strona TOP

mcp16301-topl.PNG

Finalny produkt

DSCF3963.JPG

Cały stabilizator wyszedł o niewielkich gabarytach.

DSCF3964.JPG

DSCF3965.JPG

Dla przedstawionego układu zostały wykonane pomiary obciążenia (obciążenie rezystorem).
Bez obciążenia:

DSCF3966.JPG

Z obciążeniem:

DSCF3967.JPG

Przy braku obciążenia, napięcie wyjściowe wynosi 4,78VDC (projektowane było na 4.8VDC). Obciążając układ prądem 390mA, napięcie na wyjściu wynosi 4.7VDC. Przy dość dużym prądzie obciążenia, napięcie wyjściowe ustąpiło o 0.08V.
Na zakończenie wykonana została obserwacja przebiegów elektrycznych na wyjściu.
Napięcie na wyjściu przy obciążeniu (lewy) i bez obciążenia (prawy)

osc1.PNG

Na wyjściu układu scalonego (pin 6) przebiegi są następujące: bez obciążenia (lewy) i przy obciążeniu (prawy):

osc2.PNG

[tasza]

może troszkę offtopc ale - cieszę się, że to powstało, witaj na pokładzie...

[dambo]

Świetna robota! Badałeś może sprawność tego układziku?

[SuperGość]

Witaj gaweł
fajny materiał

[gaweł]

może troszkę offtopc ale - cieszę się, że to powstało, witaj na pokładzie...

Oj Natka, wiesz, że nie bardzo miałem możliwości ale w końcu coś napisałem, bo trzeba ciągle coś zmieniać by nie zwariować.

[gaweł]

Witaj gaweł
fajny materiał

Mam takich więcej.

[gaweł]

Świetna robota! Badałeś może sprawność tego układziku?

Nie, ale da się to zrobić.

[gaweł]

Zastanawiałeś się nad zastosowaniem elementów SMD.... Jak czas pozwoli wrzucę kilka testów przetwornic Pololu zakupionych w kamami.

Generalnie wszystko jest w SMD z wyjątkiem kondesatorów. Zastanawiałem sie na tym, ale problem leży w czym innym. Historia tego rozwiązania jest następująca. Zbudowałem pewne urządzenie, gdzie był zastosowany układ ST1S10 (nigdy więcej nie użyję tego układu - wystarczające dużo napsuł mi krwi).

IMG_5507.JPG

Trzeba było jakoś to "naprawić". Miejsca jest tyle ile jest a kondki SMD są owszem niskie, ale mają większe pole powierzchni, a gabaryt był najistotniejszą cechą.

[gaweł]

Dokładni taki był cel tego rozwiązania. Nawet GOLDPINY są w takich miejscach, by trafiały w przelotki lub pola lutownicze w "naprawianym sterowniku".

[gaweł]

Świetna robota! Badałeś może sprawność tego układziku?

Zrobiłem pomiary: bez obiążenia - sam układ - na wlocie: U=12V I=1,7mA

Obciążenie rezystorem:

Na wlocie: U=12V, I=0,21A, P=2,52W Na wylocie: U=4,68V, I=0,42A, P=1,97W Sprawność: 78,2%
Na wlocie: U=12V, I=0,17A, P=2,04W Na wylocie: U=4,68V, I=0,35A, P=1,64W Sprawność: 80,4%
Na wlocie: U=12V, I=159mA, P=1,9W Na wylocie: U=4,68V, I=0,3A, P=1,4W Sprawność: 73,7%