Em outro artigo analisando o funcionamento de conversores tipo "buck" (que reduzem a tensão para um determinado valor fixo ou ajustável) tomando como referência a linha da Texas Instruments. Como havíamos prometido, vamos dar neste artigo alguns exemplos de aplicação com base em componentes da família TPS6050x que tem caracteríisticas que tornam-nos ideais para aplicações como assistentes digitais, fontes de DSPs, telefones celulares, instrumentos portáteis, ciruitos de áudio para internet, periféricos de PCs, aplicações alimentadas pela USB (2002),
A série de conversores Step-Down (redutores de tensão) tem por característica principal não precisar de indutor e poder alimentar cargas de até 250 mA.
Tratase de uma serie de 4 dispositivos step-down ou "buck", conforme analisamos no artigo anterior desta série, com tensões de saída na faixa de 0,8 a 3,3 V e tensões de entrada de 1,8 V a 6,5 V o que possibilita sua utilização com uma variedade muito grande de tipos de bateria.
Além disso, estes dispositivos possuem uma corrente de standby de apenas 40 uA exigindo apenas quatro componentes externos para o funcionamento.
Para o desenvolvimento de projetos usando estes componentes, como no caso dos conversores boost que vimos em outros desta série existe um módulo de avaliação (FVM) que pode ser obtido a partir de informações no site da Texas Instruments em http://www.ti.com
Os quatro CIs conversores step-down ou buck desta série são:
TPS60500 - Ajustável de 0,8 a 3,3 V
TPS60501 - Fixo de 3,3 V
TPS60502 - Fixo de 1,8 V
TPS60503 - Fixo de 1,5 V
Na tabela seguinte damos algumas de suas principais características:
| TPS60500 | TPS60501 | TPS60502 | TPS60503 | |
| Vcc(max) (V) | 6,5 | 6,5 | 6,5 | 6,5 |
| Vcc(min) (V) | 1,8 | 4,3 | 2,8 | 2,5 |
| Preset Vout (V) | - | 3,3 | 1,8 | 1,5 |
| Vout(max) (V) | 3,3 | 3,3 | 1,8 | 1,5 |
| Vout(min) (V) | 0,8 | 3,3 | 1,8 | 1,5 |
| Precisão Vout (%) | 3 | 3 | 3 | 3 |
| Corrente de saída (mA) | 250 | 250 | 250 | 250 |
| Eficiência (tip) (%) | 90 | 90 | 90 | 90 |
| Iq(tip) (uA) | 40 | 40 | 40 | 40 |
| Corrente Shutdown (tip) (uA) | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 |
| Freqüência máxima de chaveamento (kHz) | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 |
| Número de pinos | 10 | 10 | 10 | 10 |
Principais destaques:
Tensões fixas ou ajustáveis de saída
Corrente de saída de até 250 mA
Até 90% de eficiência
Tolerância de tensão de saída de 3% em toda faixa de cargas, linha e temperatura
Partida suave interna
Corrente quiescente menor que 40 uA
Protegido contra sobretemperatura e sobrecorrente
O módulo de avaliação e desenvolvimento inclui:
Um módulo de avaliação testado
Um guia para usuário que contém:
Esquemas
Listas de materiais
Localização de componentes
Layout e setup do EVM
Uma filha de dados dos componentes da série
Circuitos Práticos
Na figura 1 temos o invólucro DGS usado para os componentes desta série.
Na mesma figura temos uma aplicação típica para uma fonte de 1,8 V com uma saída de 150 mA.
Na figura 2 temos os diagramas recomendados para as versões com tensões fixas e ajustáveis de saida.
Os TPS60501 e TPS60503 usam um divisor interno resistivo para sensoriar a tensão de saída.
O pino FB deve ser conectado externamente à saída.
Para máxima corrente de saída e melhor performance, quatro capacitores cerâmicos são comendados. Para baixas correntes ou ripple de saída maior, outros tipos de capacitores também podem ser usado.
É recomendado que o capacitor de saída tenha um valor mínimo de 4,7 µF. Este valor é necessário para manter estável a operação do sistema.
Capacitores de menos de 1 µF podem também ser usado, mas com eles a potência máxima de saída ficará reduzida. Isso significa que, o dispositivo trabalhará no modo linear com menores correntes de saída.
O dispositivo trabalha no modo linear para correntes de saída maiores que 150 mA. Para uma corrente de saída maiores que 150 mA um capacitor maior que 22 µF deve ser usado. A figura 1 mostrou como dois capacitores de 10 µF podem ser usados em paralelo nesta função.
A tabela a seguir mostra os valores obtidos para os componentes em função da equação:
R1=470k, R2=220k (2,51V)
| Tensão nominal de saída | Equação | Resistores E24 combinados (possivel) |
| 1,2 V | R1 = 0,5R2 | R1=100k, R2=200k (1,20V) |
| 1,5 V | R1=0,875R2 | R1=160k, R2=180k (1,51V) |
| 1,6 V | R1=R2 | Qualquer |
| 1,8 V | R1=1,25R2 | R1=150k, R2=120k (1,80V) |
| 2,5 V | R1=2,125R2 | R1=510k, R2=240k (2,50V) |
Alimentando DSPs
Na figura 3 mostramos uma aplicação em que usamos os componentes desta séria para alimentar um cerne de DSP com tensões entre 1 V e 2,5 V, enquanto que as tensões nos pinos I/O são tipicamente de 3,3 V de modo a poder interfacear com conversores e lógica externa.
Esta aplicação trabalha com uma tensão de saída de 3,5 V a 6,5 V e uma corrente máxima de 150 mA em cada saída.
A alimentação é habilutada colocando-se o pino EM do TPS60503 à terra.
Na figura 4 temos as formas de onda durante o procedimento de partida e shutdown do circuito.
Usando um Filtro LC
Se para a aplicação visada o ripple de saída é muito alto, pode ser usado um filtro LC conforme mostra a figura 5.
Os valores dos capacitores devem estar na faixa de 4,7 µF a 10 µF (cerâmico) para Co. C1 deve ser de 100 nF cerâmico).
Fonte Para Internet Audio
Completamos a série de aplicativos com uma fonte a partir de duas baterias de NiCd, NiMH ou ainda alcalinas de modo a se ter uma tensão de 3,3 V. Esta tensão é usada como alimentação para o circuito da figura 6.
O TPS60503 é então usado para reduzir esta tensão para 1,5 V com uma corrente máxima de 150 mA.
Conclusão
Nesta série de artigos em que falamos de conversores Boos e Buck o leitor pode ter uma idéia da utilidade deste tipo de circuito na alimentação de dispositivos portáteis de baixa tensão que exigem grande eficiência e precisão.
Mais informações sobre este assunto podem ser obtidas (em inglês) no site da Texas Instruments em http://www.ti.com.
