Zasilacz impulsowy w parę minut, z regulatorem impulsowym L5973D

Zasilacze impulsowe uzyskują swą popularność dzięki niezaprzeczalnej zalecie – znacznie wyższej wydajności, w porównaniu do klasycznych stabilizatorów linearnych. Źródła impulsowe oferują, w odróżnieniu od linearnych, mniej-więcej taką samą skuteczność przy różnych stosunkach napięcia wejścia/wyjścia, która wynosi zazwyczaj 80-95%. Jeżeli więc potrzeba nam napięcia wyjścia o wiele niższego niż wejścia (np. 5V z 24V), zasilacz impulsowy oferuje ciągle doskonałą sprawność, w odróżnieniu od prawie katastrofalnych 20-tu % w przypadku stabilizatora linearnego. Dla wielu aplikacji najlepszym rozwiązaniem jest gotowy moduł DC/DC lub zastosowanie stabilizatorów impulsowych które bezpośrednio zastępują stabilizatory typu 78xx. Często jednak dogodniejsze jest rozwiązanie z elementów dyskretnych. Z naszej oferty regulatorów impulsowych chcemy Państwu przedstawić układ L5973D firmy ST Microelectronics.

L5973D to obniżający regulator impulsowy (step down) z wbudowanym 2,5A tranzystorem wyjściowym P-FET D-MOS, pracujący na częstotliwości 250kHz, w obudowie HSOP-8. Napięcie wejściowe może wynosić 4-36V a wyjściowe 1,235 do 35V. Do budowy zasilacza potrzeba nam tylko minimum elementów zewnętrznych. Dzięki wbudowanemu tranzystorowi wyjściowemu, można łatwo uzyskać optymalne rozmieszczenie części oraz krótkie drogi mocowe na płytce PCB, przez co łatwo zapewnić minimum zakłóceń (EMI) w porównaniu z rozwiązaniem z zewnętrznym tranzystorem wyjściowym. L5973D zawiera bezpiecznik termiczny, jak również ochronę ponadprądową, która ogranicza prąd maksymalny w każdym cyklu. Chłodzenie zapewnia powierzchnia na spodniej stronie układu. Wielką zaletą jest, że potrafi pracować również z niskim ubytkiem (LDO) i cyklem roboczym 100% (duty cycle), tzn. jeżeli napięcie wejścia zbliża się do wyjściowego (np. rozładowany akumulator), L5973D potrafi przenieść do wyjścia napięcie, które praktycznie równe jest wejściowemu. To stanowi ogromną zaletę zwłaszcza w aplikacjach zasilanych bateriami, kiedy chcemy zapewnić funkcyjność urządzenia nawet w warunkach krytycznych.

Dla zaprojektowania działającego źródła, musimy tylko odpowiednio dobrać wartość indukcyjności, kondensatora wyjściowego, oraz naturalnie użyć odpowiednich oporników dzielnika napięcia w pętli sprzężenia zwrotnego, dla uzyskania pożądanego napięcia wyjściowego. Jako dioda rekuperacyjna nadaje się prawie dowolna dostatecznie dobrana dioda Schottky’ego. Co do indukcyjności, wystarczają względnie małe typy SMD o indukcyjności rzędu dziesiątek μH, przy czym ich dobór nie jest krytyczny. Jako kapacytor wyjściowy, można zastosować wiele kondensatorów elektrolitycznych lub tantalowych. Odpowiednia jest również równoległa kombinacja kilku kondensatorów elektrolitycznych, przez co osiągamy ich mniejszy ESR i mniejsze sfalowanie napięcia wyjściowego. Kondensatory ceramiczne bardzo dobrze nadają się do użycia na wejściu układu (ew. równolegle z elektrolitycznymi), ale na wyjściu ich za mały opór wewnętrzny może powodować niestabilność układu. W taki przypadku niezbędne by było zastosowanie bardziej kompleksowego obwodu kompensacyjnego, tak jak podano w datasheet. Z kondensatorami ceramicznymi na wejściu i kondensatorem tantalowym na wyjściu, można przy pomocy układu L5973D zaprojektować mocne źródło impulsowe na minimum powierzchni o wielkości kilku cm². L5973D posiada wewnętrzne napięcie referencyjne 3,3V, którego można dowolnie użyć we własnej aplikacji. Dalej posiada wejście „inhibit“ do wstrzymania pracy regulatora i uzyskanie zerowego poboru. Ponadto L5973D posiada wejście „sync“, za pomocą którego można zsynchronizować kilka układów, lub można go zastosować dla częściowego rozproszenia częstotliwości roboczej i osiągnąć w ten sposób dalsze obniżenie EMI przez rozłożenie widma. W celu uzyskania wyjątkowo małego sfalowania o wartości kilku mV, można układ uzupełnić dalszym filtrem LC.

Dostępna jest również wersja L5973AD z trochę niższym prądem - 2A, ale z częstotliwością roboczą aż 500 kHz.

Szczegółowe informacja zawarte są w datasheet L5973D i L5973AD. Instrukcja zastosowania AN1518 zawiera dalsze użyteczne porady, jak również prosty schemat załączenia dla powolnego startu źródła (soft start).

Wielką zaletą układu L5973D jest jego bardzo przystępna cena. W razie zainteresowania prosimy o kontakt pod adresem info@soselectronic.pl.