LT1304 - 5V z dvoch NiMH batérií aj s pridanou hodnotou

Získať 3,3 alebo 5V z menšieho napätia je typická požiadavka pri batériami napájaných alebo prenosných prístrojoch. Pochopiteľne, na získanie 5V je možné použiť 4-5 NiMH článkov alebo 2 Li-Po články, ale zariadenie je potom zbytočne väčšie, ťažšie a aj drahšie. Riešením je práve použitie vhodného zvyšujúceho meniča. LT1304 od Linear Technology patrí k „MicroPower“ DC/DC step-up meničom pracujúcim už od veľmi malého napätia, typ. 1,50V. Vďaka veľmi nízkej spotrebe (10uA/Shutdown) a zabudovanému nezávislému detektoru nízkeho napätia, je optimalizovaný pre použitie s batériami. Pre svoju prevádzku potrebuje len minimum externých súčiastok - 2 kondenzátory, 1 induktor a 1 dióda je všetko, čo je potrebné pre vytvorenie funkčného meniča.
LT1304 je dostupný v 3 verziách - LT1304VCS8-5, LT1304CS8-3,3 s fixnými napätiami a LT1304CS8 s nastaviteľným výstupom. Verzie s fixným výstupným napätím nepotrebujú delič v spätnej väzbe, čím sa ďalej zjednodušuje zapojenie.

Vstup pre monitorovanie nízkeho napätia - LBI (low battery input, 1,17V) pracuje aj pri vypnutom obvode (SHDN). LBI je možné zapojiť cez príslušný odporový delič, ktorým nastavíme úroveň pri ktorej sa preklopí výstup LBO (open collector). Maximálny prúd cievkou a vnútorným spínačom je limitovaný na 1A. Ak by v danom cykle chcel prúd prekročiť túto hranicu, LT1304 skráti t_ON v danom cykle, čím zabráni ďalšiemu narastaniu prúdu. Veľkým plusom je vstup I_LIM, kde pridaním jediného rezistora môžeme nastaviť (znížiť) max. prúd cievkou, kedy LT1304 skracuje t_ON každého cyklu. To môže v niektorých prípadoch pomôcť predísť saturácii cievky a prípadne aj znížiť DC (Ohmické) straty na cievke.

LT1304 pracuje v režime „BurstMode“, t.j. v móde spojitej (continuous) prevádzky v tzv. „rázoch“ s fixným časom každého cyklu - t_ON (6 us) a t_OFF (1,5us). Jedine pri nastavení obmedzenia prúdu sa doba t_ON skracuje, ak je to potrebné. To znamená, že D (duty cycle = t_ON/(t_ON+t_OFF)) je bežne 0,8 príp menší, ak zaúčinkuje obmedzenie prúdu. Pre spojitú prevádzku každého step-up konvertora platí, že D=1-V_IN/V_OUT, t.j. výstupné napätie je závislé len od D. Preto je dobré mať na pamäti, že ak chceme odoberať z výstupu značný prúd, nemôžeme zároveň použiť príliš malú indukčnosť, pretože vnútorné obmedzenie prúdu zaúčinkuje skrátením doby t_ON, čo zmenší hodnotu D. Ak sa dostaneme pod hodnotu D menšiu ako je minimálne potrebná pre dosiahnutie požadovaného výstupného napätia, dôjde k poklesu výstupného napätia. Ak potrebujeme len pomerne malý výstupný prúd ale veľké výstupné napätie (napr. 12V z 2V), je potrebné využiť tzv. nespojitý (discontinuous) mód, kedy prúd cievkou v každom cykle klesá až na nulu, ako je to popísané v datasheete. Nevýhodou je väčšie zvlnenie, výhodou je pomerne veľmi malá indukčnosť potrebná v tomto prípade.
Voľba indukčnosti nie je kritická a obvod bude správne pracovať v pomerne širokom rozmedzí hodnôt indukčností. Orientačné hodnoty sú uvedené v datasheete, avšak voľbe vhodnej cievky sa oplatí venovať pozornosť pretože ovplyvňuje účinnosť obvodu a zvlnenie výstupného napätia. Príliš nízka hodnota L spôsobí veľké zvlnenie prúdu, čo bude mať za následok zvýšené nároky na vstupné aj výstupné filtračné kondenzátory a zhorší EMI. Na druhej strane, nadmerne vysoká hodnota L zhorší odozvu obvodu pri náhlej zmene záťaže.

Detailné informácie nájdete v datasheete LT1304 a v aplikačných príručkách Design Note 120 a Design note 154. Pre podporu vývoja je dostupná aj vývojová doska LT1304 - DC088.

V prípade záujmu o akýkoľvek produkt Linear Technology, nás prosím kontaktujte na adrese info@soselectronic.sk.