Самый эффективный способ преобразования 6 В в 5,5 В

Моя цель — разработать USB-зарядное устройство для моего телефона/планшета, когда у меня нет доступа к электросети. Я использовал LM317 с аккумулятором SLA 12 В, 5 А·ч, но он не обеспечивает достаточной емкости из-за рассеиваемой мощности LM317:

( 12   В − 5,5   В ) × 700   м А "=" 4,55   Вт ≈ 5   Вт

LM317 сжигает около 5 Вт тепла.

Мне нужно преобразовать 6 В от моей батареи примерно в 5,5–5,6 В (напряжение зарядного устройства USB переменного тока при нагрузке 500 мА), чтобы заряжать более эффективно и уменьшить вес батареи (половина элементов, половина веса).

Я пытался спроектировать регулятор операционного усилителя с полевым МОП-транзистором, но пороговое значение V GS слишком велико для того, чтобы операционный усилитель мог его включить — требуется V CC около 8 В, что начинает увеличивать мои тепловые потери до неприемлемого уровня. уровни.

Ответы (4)

Если под «лучшим» вы подразумеваете «наиболее эффективный», то вам нужен импульсный источник питания или, точнее, понижающий преобразователь . Эффективность выше 70% является обычным явлением, а более 90% возможно при тщательном проектировании и выборе.

С таким устройством вы действительно сможете использовать 12-вольтовую батарею без больших потерь, чем с 6-вольтовой батареей.

LM317 представляет собой проходной транзистор, управляемый усилителем ошибки, по сути, операционный усилитель плюс транзистор. Операционный усилитель плюс полевой МОП-транзистор не сильно отличаются, и вы не улучшите эффективность LM317 с любой комбинацией операционных усилителей и МОП-транзисторов, которая не требует быстрого переключения и, возможно, катушки индуктивности. Без переключения у вас есть линейный регулятор , и единственное место, куда может уйти избыточное напряжение, - это тепло.

Электрическая мощность есть произведение силы тока и напряжения:

п "=" я Е

и пока у вас есть какое-либо устройство с напряжением на нем и протекающим через него током, вы преобразуете электрическую энергию во что-то другое, обычно в тепло. Нелинейные регуляторы избегают этой проблемы, быстро переключаясь между периодами высокого напряжения и низкого тока, а также низкого напряжения и высокого тока, за исключением устройства накопления энергии (индуктора), которое может хранить электрическую энергию в чем-то, что легче восстановить, чем тепло ( магнитное поле).

Да, говоря «лучший», я имел в виду наиболее эффективный. Я посмотрю на это.
В любом случае, для этой задачи мне понадобится полевой МОП-транзистор с низким Vgs.
Я думаю, вы меня не поняли. Я сказал, что подключил OPAmp OUTPUT к затвору MOSFET, а V- к выходному напряжению OPAmp, V + к стабилитрону (5,6 В).
@BartekSzablowski на самом деле не имеет значения, что вы подключили. Операционные усилители в виде полевых МОП-транзисторов (в любой конфигурации, которая может называться «регулятором») являются линейными устройствами. Если у вас нет быстрого переключения (таким образом, уже не линейного) и катушки индуктивности, единственный способ уменьшить входное напряжение до выходного — нагревать со скоростью ( В я н − В о ты т ) ⋅ я (в ваттах).
Итак, единственный способ сделать это — разработать конвертер Buck? (Не будет так просто. Ха-ха)
@BartekSzablowski, вы тоже можете их купить. Проверьте ebay, если вас беспокоит дешевизна и небольшие объемы.
@BartekSzablowski редко бывает веская причина «спроектировать» SMPS, купить контроллер (в настоящее время их делают практически все) и приправить по вкусу пассивами, упомянутыми в техническом описании / примечаниях к приложению.
К вашему сведению, LDO, вероятно, будет более эффективным в этом приложении, потому что падение напряжения между батареей и нагрузкой очень мало. Вы, вероятно, увидите эффективность от 75% до 95% в зависимости от напряжения Bat. Количество компонентов и сложность также будут меньше.

Возможно, вы сможете использовать LDO: регулятор с низким падением напряжения. Низкое падение напряжения означает, что выходное напряжение может быть ближе к входному напряжению, чем в традиционных регуляторах, для которых может потребоваться падение напряжения в несколько вольт. На рынке существует множество LDO с различными характеристиками. Они могут иметь фиксированное напряжение или регулируемое. Возможно, есть тот, который выдает 5,5 или 5,6 В с достаточно низким падением напряжения, чтобы входное напряжение могло составлять всего 5,95 В, и с достаточной подачей тока.

Вы можете «взломать» LDO 5 В с диодом с прямым смещением на его общем пути для 5,6 В.
Спецификация USB составляет 5 В ± 5%. Я не знаю, почему 5,6 В является целью. LDO будет хорошо работать во всем диапазоне входного напряжения, если выходное напряжение регулируется до 5,0 В.
Я также думал, что USB на самом деле всего 5 В, но в некоторых случаях это не так. Например; Зарядное устройство переменного тока HTC обеспечивает 5,6 В при нагрузке 800 мА, и оно не сломано, так как я также тестировал другие зарядные устройства HTC, и все они имеют очень похожие характеристики.

Последовательный диод. Падение напряжения будет около 0,6В практически независимо от тока через него. Если это падение напряжения слишком велико, замените его диодом Шоттки, это будет примерно 0,3-0,4 В.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Да, кажется, это хорошая идея. Хотя батарея имеет свое состояние заряда, и я хочу, чтобы напряжение было достаточно стабильным на уровне 100%-40% заряда. (6,35 В-5,95 В)
Вы должны добавить это требование к своему вопросу.
Я ясно сказал, что мне нужно преобразовать «напряжение батареи», поэтому я подумал, что это довольно очевидно.
Вероятно, это будет самый эффективный способ сбросить 0,6 В. Потеряно 0,3 Вт из ~2,75 доставленных. Если ваш входной диапазон составляет от 6,35 В до 5,95 В, вы не сможете поддерживать диапазон спецификаций USB (от 1,0 до 2,0) от 5,25 В до 4,75 В. С USB 3 это 4,45–5,25 В. Но это все же может быть достаточно близко к работа. LDO, установленный на 5,0 В, вероятно, является лучшим решением.

Взгляните на серию простых коммутаторов LM2679 (сейчас продается компанией Texas Instruments). Вы можете получить их в настраиваемой версии, и они действительно просты в реализации; почти такой же простой, как LM317, но в импульсном устройстве. Количество деталей также очень мало для импульсного стабилизатора, а производительность очень хорошая.

из технического описания: LM2679 является частью семейства силовых преобразователей SIMPLE SWITCHER®. В полной конструкции используется минимальное количество внешних компонентов, которые были заранее определены от различных производителей. Используя либо это техническое описание, либо программу проектирования под названием LM267X Made Simple (версия 2.0), можно быстро спроектировать полный импульсный источник питания. Программное обеспечение предоставляется бесплатно и может быть загружено с интернет-сайта Texas Instruments по адресу http://www.ti.com .

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2679.pdf

Самый эффективный способ преобразования 6 В в 5,5 В
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v