Преобразователи напряжения BL8530 и устройства на их основе

Микросхема BL8530 предназначена для построения маломощного повышающего преобразователя напряжения с накопительным дросселем.



Для сборки такого преобразователя потребуются, по крайней мере, три внешних элемента (рис. 1): накопительный дроссель Lx (10...100 мкГн), выпрямительный диод VD1 (Шоттки), выходной конденсатор Свых (47...220 мкФ). Для повышения КПД желательно установить конденсатор Cвх ёмкостью не менее 10 мкФ, оба конденсатора — танталовые, а дроссель должен иметь малое активное сопротивление. Номинальное выходное напряжение (Uном) — фиксированное от 2,5 до 6 В (с шагом 0,1 В). Конечно, самыми распространёнными и недорогими являются микросхемы с номинальным напряжением 3,3 и  5 В. Погрешность установки выходного напряжения — ±2 %, температурная нестабильность — ±100 ppm/°C. Максимальное напряжение питания — 12 В. Номинальная частота — 350 кГц. При малом выходном токе (не более 1 мА) преобразователь на микросхеме начинает работать при напряжении питания 0,8 В и более. В зависимости от напряжения питания и выходного напряжения максимальный выходной ток может быть до 500 мА. Микросхема отличается очень малым собственным потребляемым током — 12...15мкА и относительно высоким КПД — 85 %.
   
Структурная схема микросхемы BL8530, взятая из [1, 2], показана на рис. 2. Как видно, она содержит много узлов различного назначения, которые питаются напряжением, поступающим на вывод OUT. Потребляемый ток по этому выводу зависит от режима работы микросхемы. Микросхему выпускают в корпусах SOT-89-3, SOT-23-3 и SOT-23-5. От этого зависит максимальная рассеиваемая мощность, она соответственно равна 0,5, 0,15 и 0,15 Вт. В корпусе SOT-23-5 у микросхемы есть дополнительный вывод управления (на рис. 2 не показан), с помощью которого можно включать и выключать преобразователь. Номинальное выходное напряжение указано в маркировке на корпусе микросхемы. Следует обратить внимание, что, наряду со встроенным транзисторным драйвером, есть варианты исполнения микросхемы с внешним драйвером.
   
 
Проверить работу выходного ключевого каскада можно, включив микросхему в соответствии со схемой, показанной на рис. 3. К выходу подключают осциллограф. Изменяя питающее напряжение Uпит вблизи (±10%) номинального значения выходного напряжения Uном микросхемы, можно наблюдать следующую картину: при Uпит > Uном на выходе будет постоянное напряжение, равное напряжению питания; при Uпит < Uном на выходе появятся прямоугольные импульсы с частотой около 350 кГц.

Повышающий преобразователь напряжения для питания устройств на МК

Использование микросхемы BL8530 по прямому назначению — это построение на ней повышающего преобразователя напряжения. Вариант схемы такого преобразователя для питания устройства на микроконтроллере от одного элемента типоразмера АА или ААА показан на рис. 4.
   
Схема включения микросхемы — стандартная. Такой преобразователь удобно использовать, если микроконтроллер большую часть времени находится в "спящем" режиме с потребляемым током несколько микроампер. В таком режиме преобразователь будет потреблять ток 20...30 мкА, т. е. будет достаточно экономичным. Для повышения экономичности в дежурном режиме следует применить элементы с малыми потерями, конденсаторы желательно применить танталовые, дроссели — с малым активным сопротивлением и высокой добротностью на частоте 350 кГц. Подборкой индуктивности и типа дросселя можно добиться повышения экономичности.
   
Все элементы можно разместить на отдельной односторонней печатной плате, чертёж которой показан на рис 5. Применены танталовые конденсаторы для поверхностного монтажа типоразмера С или D. Диод — импульсный маломощный Шоттки, например SS12—SS14. Дроссель намотан на ферритовом кольцевом магнитопроводе диаметром 6,2 мм и высотой 3,2 мм от КЛЛ. Обмотка содержит восемь витков провода ПЭВ-2 0,4. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 6.
   

 

Преобразователь напряжения для питания реле

В радиолюбительской практике всё шире применяются микросхемы, в том числе и микроконтроллеры, с напряжением питания менее 5 В. В настоящее время широко распространено напряжение питания 3,3 В и даже 1,8 В. Если в устройстве с таким напряжением для коммутации каких-то цепей требуется применение электромагнитного реле, это может привести к определённым затруднениям. Дело в том, что реле с номинальным напряжением 3,3 В не так широко распространены, а реле с номинальным напряжением 5 В или 6 В при питании от 3,3 В может работать ненадёжно. Использовать для устройства два источника питания с различными напряжениями не всегда возможно или целесообразно.
 
Если в наличии есть реле на напряжение 5 В или 6 В, с помощью предлагаемого преобразователя напряжения можно "заставить" его работать и при напряжении питания всего устройства 1,8...3,3 В. В таком устройстве было применено реле Bestar-115C-6VDC с номинальным напряжением 6 В. Согласно спецификации, сопротивление обмотки этого реле — 100 Ом, напряжение срабатывания — 4,5 В, напряжение отпускания — 0,6 В. Поэтому для его надёжного срабатывания будет достаточно напряжения 5 В, а для удержания — напряжения 1,6...3,1 В. Именно эти напряжения и обеспечиваются с помощью предлагаемого преобразователя.
 
 
 
Схема преобразователя напряжения для питания реле показана на рис- 7. Включение микросхемы BL8530 практически стандартное, за исключением подключения реле К1. Подача напряжения питания на него и одновременно управление преобразователем напряжения осуществляются с помощью транзистора VT1 подачей на его затвор логических уровней напряжения 0 или 3,3 (1,8) В. Диод VD2 и конденсатор С2 защищают микросхему от бросков напряжения на выходе OUT.
 
При нулевом управляющем напряжении транзистор закрыт, преобразователь работает, поскольку напряжение обратной связи через обмотку реле поступает на выход OUT микросхемы.
 
В таком состоянии конденсатор СЗ заряжается до напряжения 5 В, а сам преобразователь потребляет ток несколько десятков микроампер, поскольку его нагрузка обесточена.
 
Когда на затвор транзистора поступит управляющее напряжение высокого логического уровня, он откроется и на реле поступит напряжение 5 В. Энергии, накопленной конденсатором СЗ, будет достаточно для срабатывания реле К1. Одновременно преобразователь выключится, и напряжение на конденсаторе уменьшится примерно до напряжения UC3 = 1)пит - UVD1. Поскольку напряжение удержания реле в несколько раз меньше напряжения срабатывания, этого будет достаточно для его надёжной работы.
 
При появлении на затворе полевого транзистора напряжения низкого уровня он закроется, реле будет обесточено, преобразователь снова включится, т. е. всё вернётся в исходное состояние. Такой алгоритм работы позволяет оптимизировать ток, потребляемый реле. После того как оно сработает, потребляемый ток снижается в несколько раз.
   
Этот  преобразователь Этот преобразователь можно совместить с реле и сделать в виде отдельного модуля. Чертёж односторонней печатной платы такого модуля показан на рис. 8. Применены оксидные конденсаторы К50-35 или импортные, конденсатор С2 — К10-17, К73. Дроссель L1 индуктивностью 47...100 мкГн — AL0512 (с аксиальными выводами) или RLB0608 (на Н-образ-ном ферритовом магнитопроводе с радиальными выводами). Для удобства установки разных типов дросселей на плате сделано дополнительное отверстие. Вилка ХР1 — серии PLS прямая или угловая, разъём Х1 — колодка клемм-ная серии KLS2 или аналогичная. Полевой транзистор 2N7000 можно заменить транзистором BS170 или маломощным биполярным структуры п-р-п, например серии КТ3102. В последнем случае в базовую цепь транзистора надо установить токоограничивающий резистор сопротивлением несколько килоом. Если преобразователь будет размещён на печатной плате совместно с управляющим устройством, резистор R1 станет ненужным.
 
Налаживания устройство не требует. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 9.
 

 
И. НЕЧАЕВ, г. Москва Журнал Радио 2019г. №7 стр. 57-59

ЛИТЕРАТУРА

1. Datasheet BL8530
2. Datasheet BL8530C


Скачать чертеж платы (lay)