DIAGRAMA DEL INTEGRADO LM78S40

Transcripción

1 DAGRAMA DEL NTEGRADO LM78S40 La Figura 03 muesra los componenes discreos del LM78S40. Nóese que incluye odos los elemenos necesarios para la implemenación de un regulador elevador por conmuación. Adicionalmene incluye un amplificador operacional, con caracerísicas similares a las del LM741, en caso de requerirse para configuraciones más elaboradas. Figura 03. Componenes discreos del LM78S40. TOPOLOGÍA ELEADORA El fabricane recomienda la siguiene configuración del LM78S40 como regulador elevador, mosrada en la Figura 04.

2 Ese será el circuio que se uilizará para el diseño. Figura 04. Configuración del LM78S40 como Regulador elevador. CRCUTO DEL REGULADOR ELEADOR En la Figura 04 se aprecian cuaro elemenos exernos adicionales a los mosrados y analizados en la Figura 01. La resisencia R1 juno con R2 conforman una red de realimenación, uilizada para omar una muesra del volaje de salida y compararlo con el volaje de referencia REF inerno del LM78S40. La resisencia R3 sirve para limiar la corriene máxima permisible por el limiador de corriene inerno. CT es el capacior de emporización uilizado por el oscilador conrolado por corriene inerno, que conforma el conrolador PWM.

3 DSEÑO DE LOS COMPONENTES EXTERNOS Las especificaciones de ese diseño son las siguienes: N =5 ; OUT =12 ; OUT =100 ma (plena carga); RPP <=5 m. Enonces, la corriene máxima en el inducor y en el diodo es: OUT + D SAT = 2 * OUT ( MAX ) 0. A N (13) SAT 6 donde se ha omado, de las hojas del fabricane, SAT =0.7 y D =1.5, los cuales corresponden a los valores máximos garanizados de esos parámeros. Como se verá, el peor caso de operación se da cuando SAT y D son máximos. Con el valor de (13), se elige la resisencia para la limiación de corriene de la relación: R = Ω (14) sc 0 El cálculo de la razón on / OFF es enonces: ON OFF = + D OUT N SAT N = (15) Ahora debe seleccionarse un valor de OFF, y de la expresión (15), se obiene on. Sin embargo, es necesario que los iempos se subida R y los de bajada F, de la señal cuadrada presene en el ransisor que opera como inerrupor sean mucho menores al período de la misma, ya que en esos ransiorios se esá operando por un insane en la región lineal del inerrupor, donde la disipación de poencia y por ende las pérdidas son grandes. Adicionalmene, un regulador de conmuación debe operar, para eviar alguna manifesación indeseable de la conmuación en la salida, a frecuencias sobre 15 Khz. o 20 Khz.

4 Según los daos del fabricane, esas condiciones pueden resumirse como: 10µ s; 10µ s; + 50 s (16) ON OFF ON OFF µ Se omará OFF =15 us. Luego, de (15), ON =30 us. El fabricane proporciona la siguiene ecuación de diseño para la selección del capacior de emporización CT, necesario para programar al oscilador conrolado por corriene del 78S40: 5 C = (45x10 ) OFF = 6750 pf (17) Se elige el valor comercial CT = 6800 pf. Con ese valor, on y OFF permanecen aproximadamene iguales a los valores anes definidos. Por ora pare, ya es posible calcular la inducancia necesaria: OUT + D N L = OFF = 212.5µ H (18) Enonces se fija el valor comercial L=220 µh. El volaje de rizado pico-pico esá dado por la ecuación (10) de la sección anerior. Al aplicar la resricción de RPP (MAX)=5 m, se iene: C ( ) 2 OUT OFF * = 625 F 2 * (19) RPP( MAX ) O µ Luego se uiliza un valor CO=1000 µf, con el cual se obiene un rizado de m pp. Es necesario diseñar los valores de R1 y R2, que conforman la red de muesreo. Si se limia la corriene en la red a 1 ma, se debe cumplir:

5 OUT R1 + R2 = = 12kΩ (20) MUESTREO( MAX ) Por ora pare: R1 = + REF 1 * REF R2 = ( R1 + R2) * = 1. k Ω (21) R2 OUT OUT 245 donde el valor nominal de REF es 1.245, según las hojas del fabricane. Se elige el valor de R2=1.2 kω. De la ecuación (20), R1=10.8 kω. Para mayor precisión en el ajuse de ese valor, puede uilizarse un poenciómero de 15 kω. La resisencia R3 debe limiar la corriene de colecor del ransisor Q2 que conforma el inerrupor. Suponiendo una ganancia de corriene de B=20, para la corriene máxima : C 2 = = 30mA β N Q 2( sa) R 3 = = 123Ω (22) C 2 Se elige el valor comercial R3=120 Ω. Finalmene, se calcula la eficiencia del regulador implemenado por medio de la ecuación (12), de lo cual se obiene un valor de 80.6% de eficiencia máxima.