Convertidor CC/CC LT1614 de bajo ruido que ofrece –5 V a 200 mA desde una entrada de 5 V

La función del convertidor CC/CC inversor se realiza tradicionalmente con una bomba de carga basada en condensadores. Aunque simple, las impedancias de salida de las mejores soluciones de bomba de carga están en el rango de 5 Ω a 10 Ω, lo que genera importantes problemas de regulación cuando la corriente de carga aumenta más allá de unas pocas decenas de miliamperios. El convertidor CC/CC inversor basado en inductor LT1614 utiliza una regulación de bucle cerrado para obtener una impedancia de salida de 0,1 Ω, lo que elimina la caída del voltaje de salida bajo carga.

La Figura 1 detalla el circuito convertidor de 5V a –5V. El LT1614 contiene un interruptor interno de 0,6 Ω clasificado a 30 V, lo que permite un diferencial de hasta 28 V entre la entrada y la salida. La corriente de reposo es de 1 mA y el dispositivo contiene un detector de batería baja con un voltaje de referencia de 200 mV. El dispositivo cambia a 600 kHz, lo que permite el uso de capacitores e inductores externos pequeños y económicos. De hecho, el costo total de los componentes especificados en la Figura 1 (excluyendo el LT1614) es de aproximadamente $0.70 en cantidades de 10,000 piezas.

El LT1614 funciona impulsando su pin NFB a un voltaje de –1,24 V, lo que permite la regulación directa de la salida negativa. Esta topología de convertidor, que consiste en inductores en serie con entrada y salida, da como resultado un bajo ruido de salida y también un bajo ruido reflejado en el suministro de entrada de 5V. Los nodos de salida y de conmutación se muestran en la Figura 2. La tensión de ondulación de salida de 40 mV se debe a la ESR del condensador de salida de tantalio C2. El voltaje de ondulación se puede reducir sustancialmente al reemplazar el capacitor de salida C2 con una unidad de cerámica de 10 µF, como se muestra en la Figura 3.

En el diseño, asegúrese de conectar el cátodo de D1 directamente al pin GND del LT1614, como se muestra en la Figura 1. Esto mantiene apretados los bucles de corriente de conmutación y evita la introducción de picos de alta frecuencia en la salida. El bajo nivel de ruido que se puede lograr con un condensador cerámico puede corromperse con picos de ruido si no se siguen las prácticas de diseño adecuadas. Para ilustrar este punto, las formas de onda de salida y conmutación del circuito de la Figura 1, con un capacitor de salida cerámico de 10 µF y una carga de 200 mA, pero con el cátodo de D1 conectado arbitrariamente al plano de tierra, se muestran en la Figura 4. Los picos de conmutación de 60 mV arruinan una salida limpia.

La eficiencia del circuito se detalla en la Figura 5. La eficiencia alcanza el 73 % con una carga de 50 mA y supera el 70 % con una carga de 200 mA. Se pueden usar inductores más grandes con menos resistencia de cobre para aumentar la eficiencia, aunque dichos inductores son más caros que las unidades Murata especificadas.