Vin: 2-36, Vout: 4.2. ¿Debo usar un aumento, seguido de un descenso, o SEPIC?

Implementé las propuestas aquí y creo que ahora puedo responder con confianza mi propia pregunta :)

1. Hacer un regulador de impulso crudo usted mismo no es magia negra, en realidad es mucho más fácil de lo que pensé al principio. Uso un NMOS con una capacitancia de puerta algo baja (AP2310GN) y lo conduzco directamente desde un pin PIC PWM. El inductor es de 33 µH / 0,15 Ω. Mi frecuencia de conmutación es de 100 kHz y el ciclo de trabajo se puede ajustar en incrementos del 5 %; Seleccioné el 55 % como mi límite de ciclo de trabajo máximo después de algunas pruebas, ya que resultó ser suficiente en circunstancias normales. Mi aumento es muy tosco, ya que apunta a una salida de 11 V ± 1 V (¡eso es mucha ondulación!). Lo que no sabía inicialmente es que incluso para esta salida cruda se necesita un ciclo de retroalimentación ajustado. Muestro continuamente el voltaje de entrada y salida y ajusto el ciclo de trabajo. Esta es en realidad la parte más problemática, ya que mi PIC también está haciendo otras cosas (principalmente atendiendo consultas de una MCU maestra). El circuito de retroalimentación funciona a alrededor de 3 kHz, pero debido a "otras cosas", a veces puede fallar al ajustar el ciclo de trabajo lo suficientemente rápido como para permanecer dentro de la banda deseada. Es especialmente problemático si su ciclo de trabajo es alto y hay un transitorio de voltaje positivo en la entrada (que puede ocurrir por varias razones). En ese escenario, el voltaje de salida puede saltar muy por encima del límite superior de 12 V y, de hecho, exceder la entrada de "máximo absoluto" de 40 V en el convertidor CC-CC. En mi caso, freí el L6902 aguas abajo dos veces, y después de esos incidentes agregué algo de protección (un condensador de almacenamiento mucho más grande en la salida de refuerzo para limitar la velocidad de giro y un diodo TVS). Es especialmente problemático si su ciclo de trabajo es alto y hay un transitorio de voltaje positivo en la entrada (que puede ocurrir por varias razones). En ese escenario, el voltaje de salida puede saltar muy por encima del límite superior de 12 V y, de hecho, exceder la entrada de "máximo absoluto" de 40 V en el convertidor CC-CC. En mi caso, freí el L6902 aguas abajo dos veces, y después de esos incidentes agregué algo de protección (un condensador de almacenamiento mucho más grande en la salida de refuerzo para limitar la velocidad de giro y un diodo TVS). Es especialmente problemático si su ciclo de trabajo es alto y hay un transitorio de voltaje positivo en la entrada (que puede ocurrir por varias razones). En ese escenario, el voltaje de salida puede saltar muy por encima del límite superior de 12 V y, de hecho, exceder la entrada de "máximo absoluto" de 40 V en el convertidor CC-CC. En mi caso, freí el L6902 aguas abajo dos veces, y después de esos incidentes agregué algo de protección (un condensador de almacenamiento mucho más grande en la salida de refuerzo para limitar la velocidad de giro y un diodo TVS).

2. Dado que el L6902 es un chip muy útil, pero algo misterioso, escribiré mis hallazgos aquí, para ayudar a cualquier otro ingeniero que pueda reflexionar sobre su escasa hoja de datos. Estaba particularmente preocupado por lo que sucede si Vin es inferior a 8 V: ¿es malo para el chip? ¿Intenta generar algo? Descubrí que

   • El chip está bien y no hace nada por debajo de ~4,1 V; por encima de este voltaje, el LDO integrado comienza a funcionar;
   • Si el voltaje de salida deseado es de aproximadamente 2 V por debajo de la entrada, el conmutador no intenta funcionar, es decir, tengo alrededor de 2 V de "caída". Esto significa que para un voltaje de salida de 4 V, es posible que pueda operar el chip a Vin = 6 V, aunque supongo que con un rendimiento reducido;
   • El chip se vuelve bastante ineficiente por encima de 30 V, o al menos ese es el caso en mi configuración. A 3,7 V de salida, I=1 A, se calienta mucho, más de 100 ˚C. Si necesita un Vin tan alto, ejecútelo con corriente reducida o colóquelo en una almohadilla de cobre lo suficientemente grande;
   • Como se mencionó anteriormente, cuando ST escribió " entrada máxima absoluta: 40 V ", no estaban bromeando. Freí un chip acelerando demasiado el generador; en este incidente, lo estaba alimentando con alrededor de 45 voltios durante unos segundos, y esto fue suficiente para matarlo;
   • Aunque la configuración del límite de corriente requiere una resistencia, puede modificarla fácilmente para que esté controlada por voltaje (ST tiene una nota en la aplicación que explica cómo);
   • El punto óptimo, en cuanto a la eficiencia, parece estar en torno a una entrada de 10-15 V para una salida de 4,1 V, medí una eficiencia de alrededor del 85 % allí.

3. ¿Funciona toda la configuración (intensificación, seguida de reducción)? Sí. ¿Vale la pena? Algo: puedo generar pequeñas cantidades de energía incluso en Vin = 2V. El enfoque sugerido en los comentarios de solo un paso hacia abajo con una capacidad de ciclo de trabajo del 100% también está bien, pero requeriría un engranaje diferente del generador, lo que en mi escenario es imposible... PERO, si alguien está trabajando en el mismo problema, es posible que deseen explorar este enfoque. Encontré el regulador reductor LTC3637, que parece un buen chip para ese propósito.