Convertisseur DC-DC step down / abaisseur

[marmotte]

Salut le forum,


Un de mes montages nécessite une alimentation 3V - 2A, produite à partir d'une tension d'entrée continue comprise entre 6 et 12V.

Le choix du convertisseur DC-DC step down s'explique par le fait qu'avec un régulateur linéaire la puissance dissipée est beaucoup trop importante pour pouvoir être dissipée.

Bref, j'ai commencé à chercher chez Linear Technology, National semi et Texas instrument, mais je ne trouve que des boitiers équipés d'un "exposed pad" (sous le boitier), rendant impossible la soudure d'un tel composant au fer à souder (à la main).

Auriez vous des références de régulateur DC-DC qui peuvent être monté facilement???

Merci d'avance
-----

[simon.]

Salut,

T'as pas du bien chercher... exemple chez Linear le LT1959 en SO8.

[Aurélien]

Ouais, vraiment mal cherché
National fournit des DC/DC relativement basiques, en boitier facile à souder.
Linear et TI c'est deja une meilleure qualité, mais il y a toujours des modeles simples à souder...

Aurélien

[marmotte]

Oui en effet, j'ai continué mes recherches entre temps j'ai trouvé chez LT les LT1765, 1374 et 1959 en boitier SO8

Et chez TI il y a également quelques références. Cependant la majorité étant exclusivement disponible avec un "exposed pad", que ce soit du TSSOP, MSOP, QFN, etc.

Par contre, niveau tarif, les LT sont pas donnés, presque 10€ chez Farnell...

Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[marmotte]

Tiens petite question en passant:

Quels sont les avantages/inconvénients d'un convertisseur DC-DC synchrone ou asynchrone? dans quel cas faut il préférer l'un ou l'autre?

[bobflux]

Le "exposed pad" ça se soude sans problème sur une bonne vieille plaque électrique.

Sinon, prends un Simple Switcher de chez National, genre ça :

http://www.national.com/mpf/LM/LM2596.html

c'est du TO263 couché, rien de plus facile à souder (tu peux aussi prendre la version à trous et mettre un petit dissipateur...)

> Quels sont les avantages/inconvénients d'un convertisseur
> DC-DC synchrone ou asynchrone?

Si tu parles du redressement synchrone (et pas de la synchronisation de l'horloge)... le redressement synchrone remplace la diode par un MOSFET.

Donc c'est intéressant si la diode représente une partie importante des pertes.

Vin = tension d'entrée
Vout = tension de sortie
rapport cyclique x1 = Vout/Vin
portion du cycle où la diode conduit : x2 = 1-(Vout/Vin)

puissance de sortie = Iout * Vout
pertes dans la diode = Iout * 0.5V * (1-(Vout/Vin))

motivation à virer la diode M = (pertes dans la diode) / (puissance de sortie) (en %)

Donc tu vois que

- si Vout est proche de Vin (exemple : 12V => 10V) la diode conduit peu donc on la laisse, M < 1..2%
- si Vout est grand par rapport à 0.5V (Vf d'une schottky pas trop chaude) (exemple : 30V=>12V), alors M < 1..2%

- par contre si Vout est petit (genre 3V ou moins) et Vin/Vout élevé la diode conduit une grosse proportion du temps et ses pertes sont beaucoup plus "visibles", ici M > 10%

Si tu la remplaces par un MOSFET avec une RDSON faible, tu vas donc gagner 9% de rendement... à toi de voir... si t'es sur batteries, ça peut être important, ou pas.

Tu peux aussi mettre un convertisseur synchrone avec les 2 MOSFET intégrés, ça règle le problème.

[bobflux]

Tiens, si tu veux du synchrone, voilà une liste de shopping :

http://search.digikey.com/scripts/Dk...=497-6904-1-ND
http://search.digikey.com/scripts/Dk...=785-1155-1-ND
http://search.digikey.com/scripts/Dk...1016-1383-1-ND
http://search.digikey.com/scripts/Dk...1028-1002-1-ND

J'ai pas lu les datasheets en entier, hein. Au premier coup d'oeil, celui de chez A&O a l'air bon. Ils sont bons en MOSFETs...

[simon.]

Merci bobfuck pour l'explication détaillée

[marmotte]

wahou, ça c'est de la réponse, j'en attendais pas tant !

Merci à toit d'avoir pris la peine de répondre et d'expliquer, c'est bien plus clair maintenant.

Dans mon cas, si je pars dans le cas le plus défavorable, j'ai:
Vout = 5V
Vin = 11.2V
Iout = 2A

Ce qui donne un M de:
M = 2 * 0.5 * (1-5/11.2) = 0.55 = 55%

J'aurais donc tout intérêt à partir sur un DC-DC buck synchrone, puisque je suis effectivement alimenté sur batterie.

[carcan]

Salut !

moi j'utilise souvent ceci : http://be01.rs-online.com/web/search...ldo03c&x=0&y=0
La tension de sortie est réglable de 0.6V à 5V par une simple résistance ou un potar, et à part l'une ou l'autre capa externe, tout est dedans... il peut sortir 3A

A+
Laurent

[bobflux]

M = 2 * 0.5 * (1-5/11.2) = 0.55 = 55%

Là, tu as calculé les pertes dans la diode qu'on peut effectivement estimer à 0.55W
Si tu sors 5V 2A la puissance de sortie est 10W
Donc M = 5.5%

Utiliser un buck synchrone te fera gagner un peu moins de 5% de rendement (pas 55%)...

Si tu as envie de concevoir un convertisseur à partir des chips dont j'ai mis les liens, ça te coûte pas plus cher de mettre un synchrone, et effectivement tu auras 5% d'autonomie en plus.

Est-ce que la consommation est toujours de 2A ou bien est-ce qu'elle varie ?

C'est pas une LED j'espère ?

[marmotte]

Là, tu as calculé les pertes dans la diode qu'on peut effectivement estimer à 0.55W
Si tu sors 5V 2A la puissance de sortie est 10W
Donc M = 5.5%

Utiliser un buck synchrone te fera gagner un peu moins de 5% de rendement (pas 55%)...

Si tu as envie de concevoir un convertisseur à partir des chips dont j'ai mis les liens, ça te coûte pas plus cher de mettre un synchrone, et effectivement tu auras 5% d'autonomie en plus.

Est-ce que la consommation est toujours de 2A ou bien est-ce qu'elle varie ?

C'est pas une LED j'espère ?

Non, justement la consommation varie, il y a une consommation plus ou moins continue de qq 100aine de mA (MCU + LCD) le reste pour une matrice a LED (140 LED, multiplexées par 28).

Le 5V me servira à alimenter le LCD, et derrière je rajoute un régulateur linéaire 3 V pour le MCU et la logique, et pour les LEDs je rajoute 1 ou 2 LT3080 (http://www.linear.com/product/LT3080) pour faire mes générateurs de courants.

[Aurélien]

Tu comptes mettre tes regulateurs LED en aval du regulateur MCU/LCD ?
Il serait préférable en terme de rendement (et de pollution EM) de le mettre en amont, sur le rail d'alim primaire.

Aurélien

[marmotte]

Tu comptes mettre tes regulateurs LED en aval du regulateur MCU/LCD ?
Il serait préférable en terme de rendement (et de pollution EM) de le mettre en amont, sur le rail d'alim primaire.

Aurélien

Non non, j'ai du mal m'exprimer, le régulateur MCU sera alimenté par le 5V issu du DC-DC, et le régulateur LED, idem, alimenté par le 5V DC-DC

[Aurélien]

J'ai surement mal compris, mais au debut tu parles de 3V, et apres 5V.
Et la tu me dis que ton MCU et le regulateur de tes LED est alimenté par la sortie 5V d'un DC/DC.
Admettons que tu aies une entrée 12V.
Ce que je te conseille c'est d'avoir un DC/DC 12V/3Vou5V pour ton MCU/LCD, et un autre DC/DC pour tes LED à partir du 12V, et regulé en courant pour tes LEDs.

Aurélien

[marmotte]

J'ai surement mal compris, mais au debut tu parles de 3V, et apres 5V.
Et la tu me dis que ton MCU et le regulateur de tes LED est alimenté par la sortie 5V d'un DC/DC.
Admettons que tu aies une entrée 12V.
Ce que je te conseille c'est d'avoir un DC/DC 12V/3Vou5V pour ton MCU/LCD, et un autre DC/DC pour tes LED à partir du 12V, et regulé en courant pour tes LEDs.

Aurélien

Ok on va repartir sur des bases saines

Donc mon montage est alimenté par un accu (tension mini: 6V, maxi 11.2V)

J'ai besoin de:
- 5V pour alimenter un LCD graphique 128*64, un buzzer et un relais.
- 3V - 200mA pour alimenter le MCU, la logique, qq LEDs de signalisation (éventuellement le LCD s'il est compatible 3V, dans ce cas ci il me faudra 3V-500mA) ==> un MCP1825 de microchip fera l'affaire.
- 3V - 1400mA pour alimenter la matrice à LED ==> 2*LT3080

Le LCD sera alimenté soit en 5V, soit en 3V, tout dépendra du modèle utilisé (ça me permet de ne pas fermer la porte maintenant et de me laisser le choix plus tard)

Donc je pensais partir sur un schéma de ce type (voir pièce jointe).

Je viens de faire un bref calcul du cout de revient de la cellule DC-DC 5V, j'en ai pour 10€ de composants (Farnell)

Si je rajoute un autre DC-DC, je double la note.

Si j'utilise 2*LT3080, idem, environ 10€, je me demande d'ailleurs si je ne vais pas plutôt opter pour un MCP1827 (1,5A) qui me reviendrait à moins de 2€.

(le cout est un détail important dans le projet)

[Aurélien]

Dans ce fil on a parlé de rendement, et là tu casses tout avec un LDO qui va perdre (5-3)*1.4 = 2.8W !!! Non seulement il va falloir prévoir un bon radiateur pour ton LDO, mais d'autre part tu vas perdre en rendement.
Pourquoi ne pas mettre un DC/DC pour générer ton 3V des LED à partir des batteries ?

Aurélien

[bobflux]

Dans ce fil on a parlé de rendement, et là tu casses tout avec un LDO qui va perdre (5-3)*1.4 = 2.8W !!! Non seulement il va falloir prévoir un bon radiateur pour ton LDO, mais d'autre part tu vas perdre en rendement.
Pourquoi ne pas mettre un DC/DC pour générer ton 3V des LED à partir des batteries ?

Ben ouais ! C'est clair !

Si tu trouves que le DC-DC est cher, prends chez digikey au lieu de chez farnell, et surtout compte le prix (et le poids) supplémentaire causé par la 2è batterie qu'il va falloir mettre pour compenser les pertes

[marmotte]

Oui c'est clair vous avez pas tort. Ca fait une semaine que je fais des pages de calcul pour savoir quelle serait la solution la moins couteuse mais également la plus performante en terme de rendement, et a force je commence a partir dans tous les sens

Alors si je pars sur du 100% DC-DC, si j'ai besoin aussi d'un 5V (pour le LCD) vous me conseillez plutôt de faire:
un DC-DC buck 5V + un DC-DC buck 3V (MCU & logique) + un DC-DC buck 3V (matrice LED)

Ou plutot

un DC-DC buck 5V + un DC-DC buck 3V (MCU & logique & LED)

?

Pour les prix farnell, j'ai choisi la facilité, et la lecture du prix est plus directe (juste TVA a ajouter), car sur digikey d'apres ce que j'ai compris au fil de lectures sur les forums, entre les frais de traitement de commande, de port, de douane, d'UPS, certains annoncent payer 1/3 du prix total uniquement en frais divers ...

[Aurélien]

Oui, un DC/DC pour le 5V, un autre pour le 3V qui regroupe MCU et LEDs, ça me parait pas mal.
Digikey est interessant pour des commandes au dela du minimum pour perdre les frais de port.

Aurélien

[bobflux]

- 5V pour alimenter un LCD graphique 128*64, un buzzer et un relais.
- 3V - 200mA pour alimenter le MCU, la logique, qq LEDs de signalisation (éventuellement le LCD s'il est compatible 3V, dans ce cas ci il me faudra 3V-500mA) ==> un MCP1825 de microchip fera l'affaire.
- 3V - 1400mA pour alimenter la matrice à LED ==> 2*LT3080

Comment utiliser un seul DC-DC...

Un LCD consomme quelques mA donc avec un LDO 5V depuis la batterie c'est bon. Sinon mets un MC34063, c'est pas cher...

Le MCU et la logique consomment 10 mA (sinon change de mcu).

Il nous reste donc un DC-DC pour les LEDs...

[marmotte]

- 5V pour alimenter un LCD graphique 128*64, un buzzer et un relais.
- 3V - 200mA pour alimenter le MCU, la logique, qq LEDs de signalisation (éventuellement le LCD s'il est compatible 3V, dans ce cas ci il me faudra 3V-500mA) ==> un MCP1825 de microchip fera l'affaire.
- 3V - 1400mA pour alimenter la matrice à LED ==> 2*LT3080

Comment utiliser un seul DC-DC...

Un LCD consomme quelques mA donc avec un LDO 5V depuis la batterie c'est bon. Sinon mets un MC34063, c'est pas cher...

Le MCU et la logique consomment 10 mA (sinon change de mcu).

Il nous reste donc un DC-DC pour les LEDs...

Avec un retro éclairage, faut plutot compter quelques 100aine de mA. Cependant, la puissance dissipée reste dans des proportions "acceptables" (Vin-Vout)*Iload = (11.2-5)*0.3 = 1.86W, avec un petit dissipateur ca suffirait.

Merci pour vos conseils

[Aurélien]

Si tu considéres ces 1.8W comme une perte acceptable au profit du cout de la carte, pourquoi pas !

Aurélien

[marmotte]

Si tu considéres ces 1.8W comme une perte acceptable au profit du cout de la carte, pourquoi pas !

Aurélien

Tu as parfaitement raison que c'est une gabegie d'énergie. Pour être plus précis, je perds/dissipe 1.62W avec un L78M05xxx


Mais ce qu'il faut voir, c'est que le régul 5V, me permet juste de ne pas me retrouver coincé en terme de choix de LCD (aujourd'hui j'ai 2 modèles de LCD en 5V sous le coude). L'idéal étant que tout fonctionne sous 3v3 et dans ce cas ci le rendement sera le meilleur. On va dire que le régulateur 5V me sert de roue de secours pendant la phase de prototypage, ensuite, j'aurais tout le temps nécessaire pour choisir un (ou plusieurs) modèle de LCD 3v3.

En terme de cout, j'arrive à une solution à moins de 10€ (prix farnell ) et un rendement plutôt bon.

Merci à vous 2 pour vos précieux conseils