Перейти к содержанию

Как получить 5 В из 3,3 В без дросселя?

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Без дросселя напряжение повышают накачкой заряда: конденсатор заряжают от входа, а затем подключают последовательно со входом. LM2663 в режиме удвоителя делает это сам, и без нагрузки выход равен ровно удвоенному входу — 6,6 В от 3,3 В. TI в даташите прямо приводит схему «+5 В от +3,3 В»: удвоитель и после него стабилизатор с малым падением напряжения (рис. 23).

Сколько тока можно взять

Под нагрузкой выход удвоителя проседает на ток, умноженный на выходное сопротивление: 3,5 Ом типично и до 7 Ом при 200 мА. Наш расчёт напряжения на входе стабилизатора при питании 3,3 В:

Ток нагрузкиВыходное сопротивление 3,5 ОмВыходное сопротивление 7 Ом
50 мА6,43 В6,25 В
100 мА6,25 В5,90 В
200 мА5,90 В5,20 В

При 200 мА в худшем случае для стабилизатора остаётся лишь 0,2 В запаса над 5 В, а если 3,3 В на входе просядут на 5 %, удвоитель даст около 6,27 В без нагрузки и около 4,9 В при 200 мА. Поэтому реальный ток зависит от падения выбранного стабилизатора — его смотрят в даташите стабилизатора; 200 мА — предел самой LM2663.

КПД

Наш расчёт: входной ток удвоителя вдвое больше выходного, а стабилизатор пропускает тот же ток, поэтому КПД всей схемы — около 5 / (2 · 3,3) ≈ 76 % минус ток покоя обеих микросхем, при любом токе нагрузки. Потери на выходном сопротивлении LM2663 не добавляются к потерям стабилизатора, а перераспределяются: чем сильнее просел удвоитель, тем меньше рассеивает стабилизатор. Остальные 24 % уходят в тепло в этих двух микросхемах.

Что учесть

  • Конденсаторы — с малым ESR: больший ESR увеличивает выходное сопротивление.
  • Без внешнего генератора: в режиме удвоителя вывод OSC нельзя тактировать снаружи.
  • Больше 200 мА — это уже работа для повышающего преобразователя.

Принцип накачки заряда и диодные удвоители разобраны в статье «Удвоитель напряжения: схема на диодах и на LM2663», параметры микросхемы — на странице LM2662 и LM2663.

Похожие вопросы

Можно ли взять 6,6 В с удвоителя без стабилизатора?

Только для нагрузки, которой безразлично напряжение 6–6,6 В, — например, для затвора MOSFET или подсветки с ограничивающим резистором. Для логики на 5 В это слишком много, а под нагрузкой напряжение ещё и меняется: на выходном сопротивлении до 7 Ом каждые 100 мА отнимают до 0,7 В.

Подойдёт ли LM1117-5.0 после удвоителя?

Плохо: LM1117 нужен запас по входу до 1,2 В при большом токе, а удвоитель от 3,3 В даёт около 6,6 В без нагрузки и меньше под нагрузкой. Запаса почти нет, поэтому TI в этой схеме ставит стабилизатор с малым падением напряжения.

Когда лучше повышающий преобразователь с дросселем?

Когда нужен ток больше 200 мА или высокий КПД. Удвоитель со стабилизатором проще и не излучает помех от дросселя, но при токах в сотни миллиампер повышающий импульсный преобразователь экономичнее и меньше греется.

Источники

  1. Texas Instruments. LM2662, LM2663 Switched Capacitor Voltage Converter (SNVS002E, January 1999, revised October 2014) — разд. 9.2.1.2.3 и рис. 23 — удвоитель LM2663 и стабилизатор с малым падением (например, LP2986) дают +5 В от входа +3,3 В; разд. 6.3 — вход удвоителя 2,5–5,5 В; разд. 6.5 — ток нагрузки до 200 мА, выходное сопротивление 3,5 Ом тип. и 7 Ом макс. при 200 мА, КПД по мощности 86 % при 200 мА (испытательная схема); разд. 9.2.2 — без нагрузки выход равен удвоенному входу; рис. 26 — выходное сопротивление зависит от частоты генератора
  2. Texas Instruments. LM1117 Data Sheet (SNOS412Q, revised January 2023) — для сравнения стабилизатора после удвоителя: LM1117-5.0 — падение напряжения до 1,2 В при 800 мА, требует заметного запаса по входу

Нашли ошибку?

Смотрите также