Os conversores DC/DC são cada vez mais usados em aplicações alimentadas por bateria, onde a tensão de saída deve ser maior do que a tensão de entrada. O circuito que apresentamos aqui é sugerido pelo Application Note da IRF (International rectifier) – www.irf.com, podendo ter suas características alteradas para fornecer tensões diferentes das originais.
O conversor DC/DC apresentado, na realidade consiste numa fonte chaveada que opera numa freqüência de 100 kHz determinadas pelos resistores de 12k e 20 k e pelo capacitor de 1 nF no oscilador formado por uma das portas do circuito integrado 4093. O circuito completo deste conversor DC/DC é mostrado na figura 1.
O ciclo ativo deste oscilador é determinado pela relação de valores entre os resistores de realimentação. Esse ciclo é da ordem de 33%.
O sinal retangular gerado excita uma segunda porta NAND que funciona como inversor passando posteriormente para a comporta de um HexFET IRFD110. A forma de onda do sinal no dreno desse transistor é mostrada na figura 2.
O transformador é o componente crítico deste projeto sendo enrolado em núcleo Philips 240XT250-3EA2 (toróide). O enrolamento primário é formado por 14 voltas de fio com isolamento de teflon AWG 30 e o secundário é formado por 24 voltas do mesmo fio.
Na figura 3 temos a curva de tensão em função da corrente fornecida à carga por este circuito.
Observe que são usados diodos de uso geral na retificação de onda completa e um capacitor de filtro de 1 uF. A tensão com corrente abaixo de 10 mA na carga eleva-se até um máximo em torno de 33 V.
Assim, para se limitar a tensão de saída a um máximo de 15 V, é importante manter a corrente na carga em pelo menos 5 mA. Para uma operação com freqüência maior, a International Rectifier sugere o circuito da figura 4 que opera em 500 kHz, também tendo por base um oscilador com o circuito integrado 4093.
Neste circuito, os resistores que determinam a freqüência e o ciclo ativo têm valores menores, assim como o capacitor. O ciclo ativo nesse caso é menor e as três portas NAND restantes do 4093 são usadas como um buffer inversor digital para excitar o HexFET de potência IRFD110.
A forma de onda do sinal obtido no dreno do transistor de efeito de campo de potência é mostrada na figura 5.
O uso de uma freqüência maior permite que o transformador tenha menores dimensões. Esse componente é enrolado num núcleo toridal Philips 266CT125 e seus enrolamentos têm as seguintes características: primário, 4 voltas de fio AWG 30 e secundário de 7 voltas do mesmo fio. Na figura 6 temos as características de funcionamento desse circuito, observando-se que a corrente deve ser mantida acima de 5 mA para que a tensão de saída não ultrapasse os 15 V.
Uma idéia para se obter maior rendimento com este tipo de conversor consiste em seu usar osciladores com 50% de ciclo ativo e etapas de saída com dois transistores em push-pull.
Lista de Material
Circuito 1
CI-1 – 4093 – circuito integrado CMOS
Q1 – IRFD110 – HexFET de potência
R1 – 12 k ohms x 1/8 W – resistor
R2 – 20 k ohms x 1/8 W – resistor
R3 – 100 ohms x 1/8 W – resistor
C1 – 1 nF – poliester ou cerâmico
C2, C3 – 1 uF – eletroítico ou tântalo
D1 a D5 – 1N4148 – diodos de silício de uso geral
T1 – Transformador – ver texto
Diversos:
Placa de circuito impresso, núcleo toroidal e fios para o transformador, dissipador para o transistor, fios, solda, etc.
Circuito 2
CI-1 – 4093 – circuito integrado CMOS
Q1 – IRFD110 – HexFET de potência
R1 – 1 k ohms x 1/8 W – resistor
R2 – 6 k ohms x 1/8 W – resistor
R3 – 100 ohms x 1/8 W – resistor
C1 – 220 pF – poliéster ou cerâmico
C2, C3 – 1 uF – eletrolítico ou tântalo
D1 a D5 – 1N4148 – diodos de silício de uso geral
T1 – Transformador – ver texto
Diversos:
Placa de circuito impresso, núcleo toroidal e fios para o transformador, dissipador para o transistor, fios, solda, etc.
