Los convertidores Boost para circuitos de soporte vital consumen sólo 8,5μA de corriente de reposo

Los sistemas industriales de monitorización remota y los circuitos de mantenimiento de vida pasan la mayor parte del tiempo en modo de espera. Muchos de estos sistemas utilizan baterías, por lo que, para maximizar el tiempo de funcionamiento, hay que minimizar las pérdidas de energía, incluso durante los modos de inactividad de baja potencia. Incluso sin carga, las fuentes de alimentación consumen corriente para producir una tensión regulada para los circuitos de reserva.

El convertidor DC/DC de refuerzo LT8410/-1 presenta una corriente de reposo ultrabaja y resistencias de retroalimentación integradas de alto valor para minimizar el consumo de la batería cuando la electrónica está inactiva.

Un convertidor boost completo ocupa muy poco espacio, como se muestra en la figura 1.

Figura 1. El LT8410/-1 está diseñado para facilitar la colocación de placas compactas.

Cuando un convertidor boost de micropotencia está en regulación sin carga, la corriente de entrada depende principalmente de dos cosas: la corriente de reposo (necesaria para mantener la regulación) y el valor de la resistencia de realimentación de salida. Cuando la tensión de salida es alta, la resistencia de retroalimentación de salida puede disipar fácilmente más potencia que la corriente de reposo del CI. La corriente de reposo del LT8410/-1 es de 8,5μA, mientras que las resistencias de retroalimentación de salida incorporadas tienen valores muy altos (12,4M/0,4M). Esto permite que el LT8410/-1 disipe muy poca potencia en la regulación en vacío. De hecho, el LT8410/-1 puede regular una salida de 16V sin carga a partir de una entrada de 3,6V con unos 30μA de corriente de entrada media. Las figuras 2, 3 y 4 muestran la corriente de reposo y de entrada típicas en la regulación en vacío.

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Figura 2. Corriente de reposo en función de la temperatura – sin conmutación.

Figura 3. Corriente de reposo en función de VDC tensión – sin conmutación.

Figura 4: Corriente media de entrada en el control en vacío.

El LT8410/-1 controla la potencia de salida variando tanto la corriente de inducción de pico como el tiempo de desconexión. Este esquema de control proporciona una baja ondulación de la tensión de salida y una alta eficiencia en un amplio rango de carga. Como se muestra en la Figura 5, incluso con un pequeño condensador de salida de 0,1μF, la ondulación de salida suele ser inferior a 10mV. La pieza también tiene un circuito de desconexión de la salida, que desconecta la tensión de salida de la entrada durante el apagado. Este circuito de desconexión de salida también establece un límite máximo de corriente de salida, que permite al chip sobrevivir a los cortocircuitos de salida.

Figura 5. Predisposición de uso general con gran tensión de entrada y baja ondulación de la tensión de salida.

Una fuente de alimentación con una alta impedancia interna, como una pila de botón, puede mostrar una tensión de salida normal en un voltímetro, pero su tensión puede colapsar bajo una demanda de corriente elevada. Esto lo hace incompatible con los convertidores DC/DC de alta corriente de conmutación. El LT8410/-1 lleva incorporado un interruptor de potencia y un diodo Schottky, y los límites de corriente de conmutación son muy bajos (25 mA para el LT8410 y 8 mA para el LT8410-1). Este bajo límite de corriente de conmutación permite que el LT8410/-1 funcione de forma muy eficiente a partir de fuentes de alta impedancia, como las pilas tipo moneda, sin causar problemas de corriente de irrupción. La figura 6 muestra el LT8410-1 cargando un condensador electrolítico. Sin ningún circuito externo adicional, la corriente de entrada para todo el ciclo de carga es inferior a 8mA.

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Figura 6. Cargador de condensadores con el LT8410-1 y formas de onda de carga.

Disponible en un minúsculo encapsulado DFN de 8 patillas de 2 mm × 2 mm, el LT8410/-1 está compensado internamente y es estable para una amplia gama de condensadores de salida. Para la mayoría de las aplicaciones, basta con utilizar un condensador de salida de 0,1μF y un condensador de entrada de 1μF. Un condensador opcional de 0,1μF en la VREF el husillo implementa una función de arranque suave. La combinación del pequeño tamaño del paquete y la posibilidad de utilizar pequeños condensadores cerámicos permite que el LT8410/-1 quepa en casi cualquier sitio. La figura 1 muestra el tamaño de un circuito similar al de la figura 4, lo que ilustra el poco espacio que se necesita en la placa para construir una aplicación completa del LT8410/-1.

Un comparador interno compara el SHDN a una referencia de tensión interna de 1,3V, lo que proporciona a la pieza un nivel de tensión de encendido preciso. El sitio SHDN tiene una histéresis programable integrada para rechazar el ruido y tolerar las tensiones de entrada que varían lentamente. El control de la SHDN por debajo de 0,3V apaga la pieza y reduce la corriente de entrada a menos de 1μA. Cuando la pieza está encendida, y el SHDN la tensión de la clavija es cercana a 1,3V, la corriente de 0,1μA fluye desde la clavija SHDN pin. Se puede implementar una tensión de activación programable conectando resistencias externas como se muestra en la figura 7.

Figura 7. Programar la tensión de habilitación mediante resistencias externas.

La tensión de encendido para la configuración es :

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Ecuación 1

y la tensión de corte es :

Ecuación 2

donde R1, R2 y R3 son resistencias en Ω. La programación de la tensión de conexión/desconexión es especialmente útil para las aplicaciones en las que se utilizan fuentes de energía de alta impedancia, como las aplicaciones de recolección de energía.

Conectando un condensador externo (normalmente de 47nF a 220nF) a la VREF en el cabezal, se puede implementar una función de arranque suave. Cuando la pieza sale del tope, la VREF el pin se descarga primero durante 70μs con una corriente de entrada alta, y luego se carga con 10μA a 1,235V. Esto proporciona un arranque suave, ya que la salida es proporcional a VREF. Los ciclos de arranque suave completos se producen incluso con SHDN impulsos débiles ya que VREF se descarga cuando se activa la pieza.

Además, el LT8410/-1 tiene un rango de tensión de entrada de 2,5V a 16V, una tensión de salida de hasta 40V y protección contra sobretensiones para CAP y VOUT.

El LT8410/-1 es una opción inteligente para aplicaciones que requieren una baja corriente de reposo y una baja corriente de entrada. La corriente de reposo ultrabaja, combinada con las resistencias de retroalimentación integradas de alto valor, mantiene la corriente de entrada media muy baja, lo que prolonga enormemente la vida útil de la batería. Los interruptores internos de bajo límite de corriente (8mA para el LT8410-1, 25mA para el LT8410) hacen que la pieza sea ideal para fuentes de alta impedancia, como las pilas tipo moneda. El LT8410/-1 está repleto de funciones sin comprometer el rendimiento ni la facilidad de uso y está disponible en un diminuto paquete de 8 pines de 2 mm × 2 mm.

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