Startseite > Power > Spannungen über einen weiten Bereich regeln

Renesas Electronics

Spannungen über einen weiten Bereich regeln

15. Juli 2019, 10:31 Uhr | Von Xiuge Yang, Applikationsingenieur in der Industrial Power Products Division von Renesas Electronics America

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Applikationsbeispiele

Renesas Electronics

Alle Bilder anzeigen (5)

Als Beispiele werden zwei Evaluation-Boards mit dem ISL85403 in einer Boost-Buck-Konfiguration untersucht, eines für eine 5-V-Ausgangsspannung und das andere für eine 12-V-Ausgangsspannung. In beiden Beispielen werden ein Eingangsbereich von 3 bis 40 V und eine Ausgangsleistung von bis zu 12 W unterstützt.

Evaluation-Board
mit 5 V Ausgangsspannung

In Bild 3 ist der Schaltplan des Evaluation-Boards (ISL85403EVAL1Z) mit 5 V Ausgangsspannung (maximaler Ausgangsstrom 2,5 A) zu sehen. Ein einfacher Widerstandsteiler stellt die Spannung am EXT_BOOST-Pin ein. Dies ist für eine Anwendung, bei der die Ausgangsspannung 5 V und die minimale Eingangsspannung 3 V beträgt, ausreichend. Am 3-V-Eingang liegen an EXT_BOOST 293 mV an, was über den erforderlichen 200 mV liegt, um die Boost-Stufe zu starten. Wenn die Spannung an EXT_BOOST 800 mV beträgt, beträgt die entsprechende Eingangsspannung 8,2 V, sodass genügend Spielraum vorhanden ist, damit der Konverter ausschließlich im Buck-Modus betrieben werden kann. Bild 4 und Bild 5 zeigen den Wirkungsgrad und die Regelungs-Performance des Wandlers.

Evaluation-Board
mit 12 V Ausgangsspannung

In Bild 6 ist der Schaltplan des Evaluation-Boards (ISL85403EVAL3Z) mit 12 V Ausgangsspannung (maximaler Ausgangsstrom 1 A) zu sehen. In diesem Fall muss die Schaltung aus Bild 2 genutzt werden. Als Diode wird hier die LL4148 von ON Semiconductor verwendet. Die Widerstände wurden aufgrund der Diodencharakteristik gewählt und weisen folgende Werte auf: R1 = 45,3 kΩ, R2 = 4,02 kΩ, R3 = 4,99 kΩ, R4 = 120 kΩ.
Daraus ergeben sich Schwellenspannungen, bei denen die Boost-Stufe ein- und ausgeschaltet wird, gemäß der Tabelle.

Dabei muss beachtet werden, dass die Eingangsspannung, bei der der Boost-Wandler deaktiviert ist, über 16 V eingestellt ist, um die maximale Einschaltdauer des Boost-Wandlers zu berücksichtigen und den Spannungsabfall von Komponenten wie der Ladediode und der Spule abzudecken. Bild 7 und Bild 8 zeigen den Wirkungsgrad und die Regelungsleistung des Wandlers.

Fazit

Der ISL85403 ist ein vielseitiger Regler, der nicht nur als konventioneller Buck-Regler verwendet werden kann, sondern auch als Boost-Buck-Regler, der einen weiten Eingangsspannungsbereich unterstützen und gleichzeitig die Ausgangsspannung zuverlässig auf den Ausgangswert regeln kann. Er verfügt über umfangreiche Schutzfunktionen, um gegenüber verschiedener Fehler wie Überstrom, Überspannung und Übertemperatur zu schützen. Dies macht ihn zu einer robusten Komponente für eine Vielzahl von Anwendungen.