Diseño de un circuito utilizando un convertidor DC-DC LT1073

Actualmente estoy diseñando un circuito para convertir 24V (±30%) para suministrar un IC de 3,3V que se usa para monitorear corrientes. Necesito usar el LT1073 que tiene el siguiente diagrama.

diagrama de bloques LT1073

Las operaciones del componente y sus aplicaciones están bien explicadas en la hoja de datos . De acuerdo con el ejemplo del circuito, debo colocar un inductor de 100uH y un diodo Schottky en el interruptor. Según tengo entendido, se necesita el diodo Schottky para bloquear la descarga de corriente y evitar que vaya al suelo para permitir que la corriente fluya hacia la carga. ¿Es esto correcto?

Así es como se supone que debe estar conectado el circuito.

Recomendación de hoja de datos

Según el ejemplo, necesito poner un inductor de 100uH. Pero, ¿qué sucede si esto no es posible y necesito elegir un inductor más pequeño? ¿Qué debo tener en cuenta?

La hoja de datos menciona:

Para operar como un elemento de transferencia de energía eficiente, el inductor debe cumplir con tres requisitos. Primero, la inductancia debe ser lo suficientemente baja para que el inductor almacene la energía adecuada en las peores condiciones de voltaje de entrada mínimo y tiempo de encendido. La inductancia también debe ser lo suficientemente alta para que las clasificaciones de corriente máximas del LT1073 y el inductor no se excedan en la otra condición del peor de los casos de voltaje de entrada máximo y tiempo de encendido. Además, el núcleo del inductor debe poder almacenar el flujo requerido, es decir, no debe saturarse.

Y luego la hoja de datos continúa con algunas fórmulas que realmente no puedo entender.

(1) Pl = (Vout + Vd - Vin)  * (IOut), where Vd is the diode drop(0.5V for IN5818 Schottky)

(2) PL = 1/2 * L * iPeak^2 *fOsc

Estas fórmulas plantearon algunas preguntas:

  1. ¿Hacia dónde fluye IOut?
  2. ¿Cómo puedo obtener fOsc?

Realmente agradecería si alguien pudiera dar algunos consejos o respuestas a mis preguntas. ¡Gracias de antemano!

¿Puede mostrar el esquema completo y las formas de onda esperadas?
Agregué el esquema ... Espero que se genere un DC 3,3V a partir del interruptor SW2. Al conectar la relación de resistencia correcta de R2 a R1, de acuerdo con la fórmula dada, Vout = 212mV * (R2/R1 +1) (consulte la fórmula en la hoja de datos), debería poder obtener el voltaje que necesito.
24 voltios a un 30% más alto es 31,2 voltios y la primera página de la hoja de datos indica que el chip funciona hasta 30 voltios, por lo que me preocuparía usarlo en su aplicación.
El voltaje de suministro máximo absoluto dice 36 V en modo reductor. creo que va a estar bien..

Respuestas (1)

Primero, una explicación de cómo funciona el circuito en el encendido. Cuando SW2 conecta el inductor a Vin, el voltaje del lado de entrada del inductor al lado de salida comienza a aumentar. En este punto, el voltaje en un lado es Vin-Vsw (Vsw es la caída de voltaje del transistor de conmutación interno), y en el otro lado el voltaje es Vout (su voltaje de salida cuando el circuito funciona correctamente). Entonces, el voltaje en el inductor es Vin-Vsw-Vout. Dado que el voltaje en un inductor es igual a L*di/dt, entonces di/dt = (Vin-Vsw-Vout)/L. Usando la aproximación de di/dt = (delta i) / (delta t), y dado que delta t es el tiempo "on" para un pulso (Ton), delta i = Ton *(Vin - Vsw - Vout)/ L. En modo discontinuo (asumiendo que el inductor está completamente descargado en cada pulso) la corriente de arranque es cero, por lo que la corriente máxima es igual al cambio en la corriente (delta i). Su inductor debe poder manejar esta corriente sin saturarse.

La energía instantánea en un inductor es 1/2*L*i^2 (en julios). En cada pulso durante Ton (una vez más en modo discontinuo) el inductor se carga para almacenar tanta energía. Entonces toda la energía se vierte en la carga. Dado que esto sucede a la frecuencia del oscilador (especificada en la hoja de datos como 19 kHz), esta cantidad de energía se "entrega" a la carga 19 000 veces por segundo. Dado que los vatios son julios por segundo, la potencia del inductor en modo discontinuo es su ecuación (2): PL = 1/2 * L * iPeak^2 *fOsc. Esto es solo para el modo discontinuo. Su ecuación (1) es para el modo de aumento, que no se aplica en su circuito.

Cuando se apaga el interruptor, la corriente cae instantáneamente a cero (di/dt es grande y negativo), por lo que el voltaje, que es igual a L*di/dt, debe aumentar hacia abajo. Sin embargo, una vez que el lado de entrada del inductor se vuelve lo suficientemente negativo, la corriente comienza a fluir desde tierra a través del diodo. Esta corriente continuará fluyendo hacia la carga, y la corriente caerá hasta que el inductor se descargue por completo (modo discontinuo).

En el modo continuo, el siguiente encendido se produce antes de que el inductor se descargue por completo, por lo que las ecuaciones deben cambiarse para tener en cuenta el hecho de que el inductor tiene una corriente inicial en el momento del encendido.

Gracias por su tiempo para escribir la explicación detallada. También encontré una explicación sobre cómo funciona un convertidor de dinero. Pero eso realmente no respondió a mi pregunta sobre las fórmulas dadas en la hoja de datos. Debería haber leído sobre los convertidores reductores antes de intentar implementar un convertidor CC-CC en mi proyecto.
Diseño de un circuito utilizando un convertidor DC-DC LT1073
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