Alimentare electrică în regim de comutare în câteva minute, cu regulatorul de comutare L5973D

Sursele electrice cu comutare (SMPS) sunt din ce în ce mai des folosite, datorită avantajului lor necontestat – eficienţa mult mai mare decât stabilizatoarele liniare clasice. Spre deosebire de sursele electrice liniare, sursele electrice cu comutare au aproape aceeaşi eficienţă în diverse rapoarte de intrare-ieşire a tensiunii, care sunt de obicei 80-95%. De aceea, dacă este nevoie de o tensiune de ieşire mult mai mică decât tensiunea de intrare (de ex. 5V faţă de 24V), o sursă SMPS are o foarte bună eficienţă, spre deosebire de un catastrofic 20% la stabilizatorul liniar. Pentru multe aplicaţii, soluţia cea mai bună este aceea de a folosi un modul CC/CC gatafabricat sau de a folosi stabilizatoare cu comutare care înlocuiesc direct stabilizatoarele din seria 78xx. Oricum, pentru multe aplicaţii, este mai potrivită o soluţie din componente discrete. Din oferta noastră de regulatoare cu comutare, dorim să vă prezentăm un circuit de perspectivă L5973D de la ST Microelectronics.

L5973D este un regulator de reducere a tensiunii în regim de comutare, cu tranzistor de ieşire de 2,5A integrat P-FET D-MOS, funcţionând la frecvenţa de 250kHz, într-un pachet HSOP-8. Tensiunea de intrare poate fi 4-36V şi tensiunea de ieşire poate fi de la 1,235 până la 35V. Pentru construirea unei surse electrice, sunt necesare doar componentele externe minime. Datorită tranzistorului de ieşire integrat, este uşor de obţinut o dispunere optimă a componentelor şi conductoare scurte pe circuitele imprimate. De aceea, este mult mai uşor să se obţină o interferenţă minimă (EMI) în comparaţie cu o soluţie cu tranzistor extern existent. Regulatorul L5973D conţine protecţie termică şi protecţie la supracurent, ceea ce limitează curentul maxim din fiecare ciclu. O placă termică de la baza circuitului asigură răcirea acestuia. Un mare avantaj îl constituie acela că circuitul poate funcţiona chiar şi cu un ciclu de repaus redus (LDO) şi de utilizare 100%, adică atunci când tensiunea de intrare se apropie de valoarea tensiunii de ieşire (cum ar fi un acumulator care se descarcă), regulatorul L5973D poate transfera la ieşire practic aceeaşi tensiune ca şi la intrare (retroacţiune anticipată a tensiunii). Această capacitate este deosebit de utilă la aplicaţiile pe bază de baterii, când este nevoie să se asigure funcţionalitatea dispozitivului chiar şi în situaţii critice.

Pentru a concepe o sursă electrică funcţională, este nevoie doar să alegeţi valoarea inductanţei şi condensatorul de ieşire şi desigur să folosiţi rezistenţele potrivite în divizorul de feedback, pentru a obţine tensiunea de ieşire dorită. Ca o diodă recuperatoare, este suficientă aproape fiecare diodă Schottkycorespunzător dimensionată. Pentru inductoare tipurile SMD relativ mici sunt suficiente, cu inductanţă de zeci de uH, alegerea acestora nefiind critică. În ceea ce priveşte condensatorul de ieşire, pot fi folosite multe condensatoare electrolitice şi cu tantal, fiind potrivită şi o combinaţie de câteva condensatoare electrolitice, dacă se poate obţine în acelaşi timp rezistenţa echivalentă serie mai redusă în ansamblu şi deci o pulsaţie de ieşire mai redusă. Condensatoarele ceramice sunt foarte potrivite la intrarea circuitului (sau în paralel cu un condensator electrolitic), dar, dacă sunt folosite la ieşire, echivalenţa lor serie mai redusă poate cauza instabilitatea circuitului. În acest caz, este necesar să se folosească un circuit de compensaţie mai complex, după cum este descris în fişa de date. Cu condensatoare ceramice la intrare şi un condensator cu tantal la ieşire se poate crea o sursă electrică în comutare puternică L5973D pe un spaţiu minim de câţiva cm². Regulatorul L5973D are o referinţă internă de 3,3V, care poate fi folosită liber în aplicaţia proprie şi, de asemenea, un pin de „inhibare“, pentru închiderea regulatorului şi atingerea unui consum de putere zero. De asemenea, regulatorul L5973D are un „sincronizator“ de intrare cu ajutorul căruia putem sincroniza mai multe circuite sau îl putem folosi pentru dezechilibrarea parţială a frecvenţei de lucru, obţinând astfel o mai mare reducere a IEM, prin lărgirea spectrului. Pentru a obţine o pulsaţie de ieşire extrem de redusă de câţiva mVolţi este posibilă dotarea circuitului cu un filtru LC secundar.

De asemenea, este disponibilă şi versiunea L5973AD cu un curent de comutare oarecum mai redus - 2A, dar cu o frecvenţă de lucru mai mare, de 500 kHz.

Fişele de date L5973D şi L5973ADconţin informaţii detaliate. Nota de aplicaţie AN1518 conţine sfaturi utile şi un circuit simplu, pentru o introducere uşoară.

Un mare avantaj al cipului L5973D constă în preţul relativ mic al acestuia. Dacă vă interesează, vă rugăm să ne contactaţi pe adresa info@soselectronic.com.