Aceptación de un rango de voltaje de entrada que se extiende a ambos lados del voltaje de operación

Quiero diseñar un sistema que funcione a 5V y alrededor de 350mA. Quiero que ese sistema acepte un voltaje de entrada entre 1.8V y 15V. ¿Cómo puedo lograr ese objetivo con un costo mínimo de componentes en mi circuito de alimentación de entrada?

¿Hay un solo "convertidor de regulador / refuerzo" que aumente un voltaje de entrada de 1.8V hasta 5V y reduzca un voltaje de entrada de 15V a 5V? ¿O es la única forma de lograr esto tener puertos de entrada y subcircuitos separados para los voltajes de entrada "altos" y los voltajes de entrada "bajos", con una unión de diodo Schottky que entrega el voltaje de funcionamiento como se muestra a continuación en mi esquema (ciertamente simplificado) ?

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Si quisiera permitir que las entradas de voltaje "alto" y "bajo" estuvieran presentes al mismo tiempo (por ejemplo, si quisiera que el "bajo" fuera una batería de respaldo y el "alto" fuera un conector de alimentación de pared de CC ), y había una parte que podía acomodar el rango de entrada que describí, en su lugar podría hacer algo como lo siguiente:

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disculpe / ignore los números de pieza / designadores elegidos arbitrariamente utilizados con fines esquemáticos
Lo que estás buscando es un convertidor buck-boost. No tengo tiempo para profundizar en ellos ahora mismo, pero estoy seguro de que alguien puede responderte. Etiquetó tanto buck como boost, así que estoy seguro de que los conoce ... esencialmente, buck-boost simplemente combina los dos.
No es lo que pediste, pero una cosa que debes tener en cuenta son tus planes de respaldo de batería. Si la carga aún necesita 350 mA a 5 V cuando funciona con la batería, la batería de 1,8 V deberá suministrar algo cercano a 1 A al convertidor elevador. Esto no le dará una batería de larga duración.
@ThePhoton gotcha, sí, eso tiene sentido (5 * 350/1.8 = 0.97), estoy pensando que 350 mA es la corriente máxima, pero solo en un ciclo de trabajo del 10%.
... ¿soy solo yo, o se retiró una respuesta?
Retiré mi respuesta porque en el momento en que la publiqué, no se conocía el requisito actual. Aunque el dispositivo que elegí (TPIC74100) podría suministrar 5v a 1A con una entrada >= 5v, la corriente de salida cae a 200 ma con una entrada de 1,8v, lo que no cumple con sus requisitos. No pude encontrar otro dispositivo que lo haga.
Si puedo preguntar, ¿cuáles son las condiciones en las que necesita tener un rango de entrada tan amplio (1.8v a 15v). Como han dicho otros, esto es bastante inusual y por qué es difícil encontrar piezas. Solo me preguntaba si cualquiera de los extremos (particularmente el inferior) se puede ajustar. Si pudiera aceptar un extremo bajo de 2.5v, entonces el TPIC74100 sería adecuado.
@tcrosley Estoy pensando en un sistema que pueda funcionar con una batería AA o con energía de pared. Supuse que el lado alto sería una verruga de pared con conector de barril de 15 V, y el lado bajo sería un par de baterías AA de la serie severamente agotadas.

Respuestas (2)

(1) Solución "perfecta": el LT1945 parece hacer lo que usted quiere. Encontrado usando clientes potenciales de otros. Véase (2) a continuación. Si esto se acerca al "costo mínimo de los componentes" está por determinarse.

(2) o use un IC de convertidor de impulso: un diseño que use casi cualquier IC de regulador de impulso que tenga Vin_min <= 1.8V probablemente costará menos; consulte (1) a continuación.

(3) o Use un convertidor Classic BB - SI la inversión de polaridad es aceptable. Se puede hacer un convertidor reductor elevador de manera muy simple y económica utilizando un caso especial de un convertidor elevador, siempre que sea aceptable una salida de polaridad invertida. En un "convertidor elevador normal, un inductor tiene un cable conectado a V+ y el otro extremo está conectado y desconectado alternativamente del suministro. Al desconectarse, el extremo libre "volteará" positivo al suministro anterior. En la variante del convertidor elevador, un inductor está conectado a tierra y el extremo libre tiene aplicado V+. Al desconectar, el extremo libre se "volteará" a tierra y se puede obtener un voltaje negativo de cualquier voltaje negativo (dentro de límites sensibles). convertidor reductor" en la década de 1970.

Convertidor buck boost clásico:

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De esto mejor que algún artículo de EDN que rastrea los cambios en las topologías del convertidor BB.

(1) Un convertidor SEPIC puede actuar como un convertidor boost-buck, y casi cualquier IC diseñado como un regulador boost y que use un interruptor externo (por ejemplo, MOSFET) podrá usarse en la topología SEPIC con un Vin tan alto como usted. desear. El mínimo de Vin lo establece el IC que usa y el Vin máximo lo establece la clasificación de voltaje del MOSFET utilizado como interruptor principal.

Si bien el control "adecuado" de un SEPIC es complejo por razones matemáticas [4 polos más 3 ceros del semiplano derecho que vagan en función de los valores de resistencia parásita, si desea mirar dentro de la caja de Pandora...] la práctica es que muchas personas parecen obtener resultados extremadamente buenos sin problemas aparentes.

Este artículo explica por qué y cómo un SEPIC es un bruto desagradable y de mal comportamiento que nunca deberías sacar contigo en público.

mientras

Esta nota de aplicación de TI explica cómo diseñarlos y no señala grandes problemas al hacerlo. Esto parece ser en gran medida lo que la gente encuentra.

Circuito típico del convertidor SEPIC a continuación. Cs proporciona bloqueo de CC que permite que Vout sea más bajo o más alto que Vin. El interruptor ve Vin, pero si IC Vdd_max es menor que Vinmax, se puede proporcionar un arreglo de arranque de reducción de voltaje.

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(2) LT1945:

Hoja de datos LT1945

Este es un IC de regulador de conmutación dual capaz de aumentar y operar SEPIC en cada sección (y más). (Casi cualquier IC de convertidor boost es capaz de funcionar con SEPIC, pero SEPIC tiene algunos problemas de estabilidad inherentes desagradables que algunos IC pueden no manejar bien.

Este no es el SMPS IC más barato: $ 4.25 / 1 cayendo a aproximadamente $ 2.12 / 100 Digikey en precios de acciones PERO obtienes dos reguladores smps con algunas características MUY buenas.

Detección de retroalimentación de voltaje de 42 mV: baja pérdida cuando se usa como una fuente de corriente constante, por ejemplo, cuando se enciende un LED. Aproximadamente 15 uA de funcionamiento en reposo por smps.

A continuación se muestra un uso típico (de la hoja de datos). Si bien CUK no se menciona en ninguna parte de la hoja de datos, el regulador de la izquierda es una topología CUK y el de la derecha es un convertidor elevador estándar. El CUK puede ser fácilmente un SEPIC. (~~~ intercambie L y diodo de salida. Muchos ejemplos web).

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Existe una bestia como un convertidor buck/boost. Topologías como SEPIC, zeta y convertidores de fuente Z le permiten lograrlo, al igual que la combinación en serie de reductor y elevador.

En cuanto a las implementaciones prácticas: Linear Technology probablemente tiene la mayor cantidad de chips diferentes para hacer un convertidor buck/boost, aunque sus chips generalmente tienen un precio superior. (Incluso tienen esos extraños chips todo en uno uModule como el LTM4609 : 4.5V a 36Vin, 0.8V-34V out)

El problema con el que se encontrará con sus especificaciones es que 1,8 V - 15 V es un rango muy amplio, no tanto en el sentido de la relación (15/1,8 = 8,33, que es moderadamente alto), sino en que se extiende a ambos lados de los procesos IC: 1,8 V es un proceso de bajo voltaje y 15 V es un proceso de voltaje moderadamente alto (al menos en comparación con el bajo voltaje). Encontrará muchos chips que funcionan entre 1,8 V y 5,5 V/6 V, pero rara vez un IC funcionará entre 1,8 V y 15 V.

Linear y TI parecen quedar en blanco para esas especificaciones; Encontré el TPS43000 que cubre 1.8-9V, pero nada de 1.8-15V.

Aceptación de un rango de voltaje de entrada que se extiende a ambos lados del voltaje de operación
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