Aumentar corrente regulador BUCK converter

[lithium_ion]

Olá! Estou querendo arranjar uma maneira de aumentar a corrente máxima suportada por um circuito buck converter que eu possuo. Usando, por exemplo, o LM2596 adj.

Não sei se faz sentido o que quero fazer: Pretendia pegar a saída do integrado (de 3A máximo) e colocar um mosfet, junto com algum diodos rápidos e indutor, todos de maior capacidade.

O circuito recomendado no datasheet:

 

Na saída, colocaria vários capacitores em paralelo, para reduzir a resistência equivalente, e não causar as explosões que essas fontes chaveadas gostam tanto.

Tenho outros circuitos reguladores, com outros integrados, de menor potência, será que daria certo fazer algo assim?

[albert_emule]

Teria que usar a saída 2 para acionar algum driver de mosfet.

Veja como ele é por dentro:

 

adicionado 5 minutos depois

Poderia até usar um transistor bipolar.

Um TIP35C suporta até 25 amperes. 

Acredito que no conversor pudesse suportar aí um mínimo de uns 10 amperes. 

 

adicionado 9 minutos depois

O tip35C tem tensão de queda (V saturação) de 1.8V quando está conduzindo 15 amperes. 

Já perde 27 watts só com isso kkk.

 

Mosfets seriam muito melhores. Só que mais complicados. 

[lithium_ion]

Seria complicado, MAS como? Porque realmente, 27w só no transistor fica impossível. Não seria o mesmo esquema, só que com MOSFET? Talvez tivesse que usar um AMP OP amplificando a tensão, pra compensar o aumento que vai precisar de Vgs quando colocar o indutor e os transistores. Seria algo assim?

[.if]

algo...

8 horas atrás, lithium_ion disse:

como

 

O lance é aplicar no gate uma V (pulsada) maior do que a que está no dreno. 1n4148 e 2.2uF providenciam-na. Penso que com um pouco de criatividade técnica, dá até mesmo pra usar a própria V chaveada do source pra fazer subir a que vai chavear o gate e usar só transistores npn-pnp e não precisar do driver.... só conceitual.

abç

[Sérgio Lembo]

Talvez tenha que alterar o valor do resistor de base dependendo da tensão de entrada.

Selecionar o mosfet considerando a corrente, tensão e Vgs.

Se Vin > 18V, alterar e limitar o Vgs para não estourar o gate do mosfet.

[albert_emule]

Uma modificação:

Coloquei dois diodos 1N4148, mas acredito que um só já funcione legal. 

 

 

[aphawk]

Olha, vai dar mais trabalho modificar e otimizar os componentes, fora instalar o Mosfet em um dissipador externo ......

 

Não é mais simples substituir o velho módulo por um mais moderno, como este aqui :

 

https://produto.mercadolivre.com.br/MLB-817605347-regulador-de-tenso-step-down-xl4015-5a-c-dissipador-0193-_JM

 

Paulo

[Sérgio Lembo]

1 minuto atrás, aphawk disse:

fora instalar o Mosfet em um dissipador externo ......

Vai depender da corrente que o gajo deseja no projeto. O interessante dos mosfets de baixa tensão, em especial os mais modernos, é que possuem um baixíssimo Rds e são muito rápidos. comutação abaixo de 20ns com baixo Qg, muito fáceis de comutar. O regulador em questão tem um clock fixo de 150kHz.

@lithium_ion , pesquise as características dos mosfets da Alpha&Omega e da Diodes Incorporate. Tem muita coisa boa por menos de R$3,00.

 

[lithium_ion]

Certo, como um bom aluno/entusiasta, antes de simplesmente fazer, gostaria de entender o que e porque estou fazendo. Vejamos:

 

Já que os transistores drivers internos do LM2596 são npn, eles são saturados com nível alto, logo a saída do integrado estaria ligando o indutor diretamente no Vcc, o carregando. Como eu pretendo agora fazer um outro driver de maior potência carregar com mais corrente um indutor de maior capacidade, eu precisaria "ligar" ao Vcc o novo indutor com nível que sai da saída. Esse nível já não seria alto, já que está ligando ao Vcc?? Peço desculpas, mas não saquei ainda o motivo de não poder simplesmente ligar o MOSFET canal n na saída do integrado direto.

 

Agora, 

Em 12/03/2018 às 15:39, aphawk disse:

Não é mais simples substituir o velho módulo por um mais moderno, como este aqui 

 

Sim, de fato seria, mas não estaria aprendendo nada fazendo dessa forma. Como estudante e entusiasta não acredito que seria a maneira correta. A propósito, até tenho dessa placa também, mas ao chegar perto de 4A começa esquentar muito, e oscilar a saída. Para mim, facilitaria em um monte um mosfet com seu próprio dissipador.

 

 

[Sérgio Lembo]

Escolhi um mosfet canal P pela possibilidade de comutá-lo pelo GND. É possível utilizar o canal N, mas vai ter que fazer um UP de tensão para trabalhar na região de saturação. Dessa forma, se Vin = 15V, vamos precisar de uma tensão auxiliar de 25V ou de um integrado driver mosfet up side. Será interessante como exercício de eletrônica, porém irracional pois, para alcançar o mesmo resultado de um mosfet P terá que substituir 1 (ou 2) transistores por um CI que custa o dobro do seu LM + um capacitor. e + 1 diodo.rápido.

adicionado 5 minutos depois

De uma forma prática, escolhe-se se o transistor será canal N ou P pela saída, que deve ser o dreno. Quando a saída passa a ser o source, lembrando que o controle se faz pela ddp entre o gate e o source, somos obrigados a utilizar sistemas flutuantes. Pesquise por driver mosfet (ou IGBT) Hi Side.

adicionado 13 minutos depois

A @Isadora Ferraz até postou como ficaria só o driver para uso de mosfet N. Se achar que vale a pena...

[.if]

Tentemos de outra maneira...

11 horas atrás, lithium_ion disse:

o motivo de não poder simplesmente ligar o MOSFET canal n na saída do integrado direto

O motivo é simples. Pro mosfet conduzir, no caso fechar como um rele, ele precisa que a V do gate seja maior pelo menos 5...10V do que a do source. Algo como um bjt Vbe > 0,7V pra saturar. Imagine que você tem 12V disponíveis: 12V no dreno e precisa que saia 12V no source. Se aplicar 12V (o disponível) no gate ele não consegue transferir - fechar - saturar pois Vg12-Vs12=0V. Esta é a proposta do driver IR2125: lhe fornecer V maior pra aplicar no gate. Tem gente que usa até trafinho

Já um mosfet canal P + npn como propuseram os amigos se consegue abrir e fechar o mosfet de boa

Mosfet canal P de potência usa ser mosca branca (2me). P.ex. eu não tenho nenhum na minha gaveta. Já canal n de 100A tenho um pacotão

[lithium_ion]

Hoje me sobrou um tempinho, então pensei nessas opções:

 

Na primeira imagem, o circuito com transistor acredito que não daria certo, pois a tensão mínima que ficaria no Gate do mosfet canal P ficaria Ainda positiva, pois o Vce nunca será zero.

 

Já na segunda imagem, pensei em usar um mosfet, já que a tensão Vds será determinada por uma corrente circulando em um "resistor" formado no canal, e assim com a corrente BEM pequena, consigo tensão bem próxima de zero, saturando o mosfet canal P. Aqui peço sugestões: Só conheço mosfets canal n de corrente relativamente alta, e para esse uso (de somente criar o nível zero) seria como "matar uma formiga com um canhão", totalmente sem sentido.

Quanto aos zeners de proteção do gate, ainda irei calcular os resistores. Não sei se fiz da maneira certa, ou se é necessário o D3, diodo de proteção do mosfet canal P.

 

Será que por enquanto o circuito está próximo de funcionar?

 

Amanha faço os cálculos e já coloco os valores. 

[Sérgio Lembo]

@lithium_ion , obrigado por desenhar suas idéias, bem melhor do que descrição.

Algumas críticas (construtivas):

- Num circuito que trabalha em alta frequência já é um sufoco conseguir acompanhar a variação de corrente de pequenos indutores. Quando o assunto é velocidade, o transistor bipolar é bem mais rápido que o mosfet. Ao se colocar um mosfet de potência, vamos ter um retardo tanto na ordem de ligar quanto na ordem de desligar, isto é, um acentuamento do ripple que nos leva a um aumento do capacitor de saída. Para isso proponho que Q2 continue sendo um bipolar.

- ainda sobre Q2, o mosfet, ao contrário do bipolar necessita de ordem de desligamento, não basta interromper a excitação do gate. Para o nosso azar, é justamente no desligamento em que ele se torna mais exigente, o que dificulta a solução de uma simples resistência de descarga do gate.

- Não sei qual a magnitude de tensão que pretende ter na entrada desse conversor, talvez seja necessária a proteção de gate (ou não). Favor informar.

- Sobre a proteção de Q3 uma correção: colocar o zener D3 no lugar de Rz e Rz entre o gate de Q3 e o dreno de Q2.

Esta sugestão do @albert_emule me parece o melhor circuito, talvez necessitando de pequenos ajustes de limitação do Vgs dependendo  do Vin aplicado.

 

[albert_emule]

Para resolver este problema do driver, eu tinha feito uma fonte Flyback com saída isolada. 

A fonte podia ser alimentada desde 12V até 100V e liberava na saída uma tensão entre 12V a no máximo 16V. 

Fonte de 100mA, suficiente para alimentar circuitos de PWM. 

 

https://www.youtube.com/watch?v=Z4hjuxKdwz0

 

 

 

 

A ideia era fazer o CI de PWM controlar diretamente o mosfet de canal N e tudo ser alimentado de forma isolada. 

Na saída eu usaria um foto-acoplador para realimentar e fazer a estabilização. 

Iria usar um CI UC3843 , que custa muito barato e já vem pronto para acionar mosfets.