LT1304 - 5V ze dvou NiMH baterií i s přidanou hodnotou

Získat 3,3 nebo 5V z menšího napětí je typický požadavek při bateriemi napájených nebo přenosných přístrojích. Pochopitelně, ke získání 5V lze použít 4-5 NiMH článků nebo 2 Li-Po články, ale zařízení je pak zbytečně velké, těžší a také dražší. Řešením je použití vhodného zvyšujícího měniče. LT1304 od Linear Technology patří k „MicroPower“ DC/DC step-up měničům, pracujícím již od velmi malého napětí, typ. 1,50 V. Díky velmi nízké spotřebě (10uA/Shutdown) a zabudovanému nezávislému detektoru nízkého napětí je optimalizován pro použití s ​​bateriemi. Pro svůj provoz potřebuje jen minimum externích součástek - 2 kondenzátory, 1 indukčnost a 1 dioda je vše, co je potřeba k vytvoření funkčního měniče.
LT1304 je dostupný v 3 verzích - LT1304VCS8-5, LT1304CS8-3,3 s fixními napětími a LT1304CS8 s nastavitelným výstupem. Verze s fixním výstupním napětím nepotřebují dělič ve zpětné vazbě, čímž se dále zjednodušuje zapojení.

Vstup pro monitorování nízkého napětí - LBI (low battery input, 1,17V) pracuje i při vypnutém obvodu (SHDN). LBI je možné zapojit přes příslušný odporový dělič, kterým nastavíme úroveň, při které se překlopí výstup LBO (open collector). Maximální proud cívkou a vnitřním spínačem je limitován na 1A. Pokud by v daném cyklu chtěl proud překročit tuto hranici, LT1304 zkrátí t_ON v daném cyklu, čímž zabrání dalšímu narůstání proudu. Velkým plusem je vstup I_LIM, kde přidáním jediného rezistoru můžeme nastavit (snížit) max. proud cívkou, kdy LT1304 zkracuje t_ON každého cyklu. To může v některých případech pomoci předejít saturaci cívky a případně i snížit DC (ohmické) ztráty na cívce.

LT1304 pracuje v režimu „BurstMode“, t.j. v módu spojitého (continuous) provozu v tzv. „rázech“ s fixním časem každého cyklu - t_ON (6 us) a t_OFF (1,5us). Pouze při nastavení omezení proudu se doba t_ON zkracuje dle potřeby. To znamená, že D (duty cycle = t_ON/(t_ON+t_OFF)) je běžně 0,8 příp. kratší, pokud zaúčinkuje omezení proudu. Pro spojitý provoz každého step-up konvertoru platí, že D=1-V_IN/V_OUT, t.j. výstupní napětí je závislé pouze na D. Proto je dobré mít na paměti, že pokud chceme odebírat z výstupu značný proud, nemůžeme současně použít příliš malou indukčnost, protože vnitřní omezení proudu zaúčinkuje zkrácením doby t_ON, což zmenší hodnotu D. Pokud se dostaneme pod hodnotu D menší, než je minimální potřebná k dosažení požadovaného výstupního napětí, dojde k poklesu výstupního napětí. Pokud potřebujeme pouze poměrně malý výstupní proud, ale velké výstupní napětí (např. 12V z 2V), je třeba využít tzv. nespojitý (discontinuous) mód, kdy proud cívkou v každém cyklu klesá až na nulu, jak je popsáno v datasheetu. Nevýhodou je vyšší zvlnění, výhodou je poměrně velmi malá indukčnost, potřebná v tomto případě.
Volba indukčnosti není kritická a obvod bude správně pracovat v poměrně širokém rozsahu hodnot indukčností. Orientační hodnoty jsou uvedeny v datasheetu, avšak volbě vhodné cívky se vyplatí věnovat pozornost, protože ovlivňuje účinnost obvodu a zvlnění výstupního napětí. Příliš nízká hodnota L způsobí velké zvlnění proudu, což bude mít za následek zvýšené nároky na vstupní i výstupní filtrační kondenzátory a zhorší EMI. Na druhé straně, nadměrně vysoká hodnota L zhorší odezvu obvodu při náhlé změně zátěže.

Detailní informace najdete v datasheetu LT1304 a v aplikačních příručkách Design Note 120 a Design note 154. Pro podporu vývoje je dostupná i vývojová deska LT1304 - DC088.

V případě zájmu o jakýkoliv produkt Linear Technology, nás prosím kontaktujte na adrese info@soselectronic.cz.