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Autor Tópico: Estudo: Self DC-DC, microcontrolador com regulador DC-DC integrado  (Lida 1536 vezes)

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Offline Njay

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Deixo aqui um estudo que fiz há uns anos para um "Self DC-DC": ter um microcontrolador alimentado por uma tensão gerada por um regulador buck comutado controlado por ele próprio. O circuito funciona mas a eficiência não é nada de especial, em parte devido à utilização de transistores bipolares para o switch (quis usar transistores de fácil obtenção). Pode ser facilmente melhorado.



O micro corre a 4MHz e para controlo do regulador usa 1 saída de PWM, 1 entrada de ADC e 1 timer de 100us. Para resolver o problema do arranque usei um reguldor linear formado por Q1, R1 e D1. Quando o regulador comutado atinge e ultrapassa a tensão do regulador linear, o linear "desliga" automaticamente.

O código de controlo é muito simples e implementa um "arranque suave" senão há overshoot da tensão em situações de baixa carga. O código deixo apenas para "referência", pois usa uma lib que não me dá jeito publicar por vários motivos. De qualquer forma a lib apenas abstrai a configuração de alguns registos do AVR e é fácil substitui-la (posso ajudar se alguém tiver curiosidade em experimentar o código).
O código do conversor corre em background e o ciclo principal pode-se esvaziar e fazer-se lá o que se quiser (tendo em atenção os recursos utilizados pelo conversor).

Fiz alguma caracterização do regulador, que reuni numa folha excel e cá deixo também ali em anexo. Ficaram por fazer testes de transientes de carga (o que acontece à tensão de saída se a carga mudar bruscamente?). Deixo tb algumas imagens da tensão no arranque, e umas notas (*.txt) relativas às conclusões dos testes das imagens de osciloscópio.

Cá fica para quem quiser ver por curiosidade ou tirar ideias.


p.s.: Acabei por enfiar tudo num zip, era mta coisa para "atachar" individualmente
« Última modificação: 28 de Fevereiro de 2014, 02:36 por Njay »

Offline KammutierSpule

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Re: Estudo: Self DC-DC
« Responder #1 em: 26 de Fevereiro de 2014, 08:57 »
Bom trabalho e boa info! mas deixa perguntar: porque necessitarias de algo assim (Quando ha bons ICs para o fazer) ? Foi so para "estudar"?
Ja agora, ha algum estudo para fazer um step-up com MCU ? :) .. os MCUs recentes trabalham a partir de 1.8V .. seria interessante iniciar a essa tensao e dps comecar a fazer step-up para tensoes mais "normais".

Offline jmiguelff

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Re: Estudo: Self DC-DC
« Responder #2 em: 26 de Fevereiro de 2014, 10:43 »
KammutierSpule penso que consegues fazer isso utilizando o mesmo principio do Njay. Arrancas o micro com a tensão mais baixa. Essa tensão vai ser a entrada do step-up converter. O micro mal arranca envia uma PWM para a gate do MOSFET (ou o transistor que quiseres) para começar a fazer a conversão de energia.

Depois até podes por umas malhas de controlo, por exemplo, ler a tensão de saída e utilizar um PI em software para controlo da tensão de saída. Podes também fazer um controlo baseado em histerese se não quiseres ter o micro carregado com um PI.

Offline Njay

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Re: Estudo: Self DC-DC
« Responder #3 em: 26 de Fevereiro de 2014, 11:00 »
A ideia por trás do estudo é que para um projecto simples não precisas de ter mais um chip para regular a tensão, o próprio micro faz tudo, ficando a coisa mais barata e com componentes fáceis de obter. Repara que grande parte dos componentes tens que os lá ter à mesma, mesmo usando um chip conversor, como a bobina e os 2 condensadores, e no caso de alguns chips o diodo também.
« Última modificação: 28 de Fevereiro de 2014, 02:32 por Njay »

Offline Njay

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Re: Estudo: Self DC-DC
« Responder #4 em: 28 de Fevereiro de 2014, 02:33 »
Podes perfeitamente fazer boosts da mesma forma, e se procurares não vai ser dificil encontrar projectos desses até com PICs e afins. O mais interessante que eu já vi é um que consegue alimentar-se a si próprio também, mas a partir duma tensão mais baixa do que o micro precisa para trabalhar. O truque, que é genial, foi o autor ter colocado um interruptor (push-button) em paralelo com o mosfet do conversor, de tal forma que é o utilizador ao carregar 1 vez no botão quem dá inicio ao funcionamento do boost, que depois alimenta o micro e este por sua vez encarrega-se daí para a frente de manter o boost a funcionar e a alimentar-se. Este projecto apareceu no hackaday.

Lembro-me que a ATMEL, e provavelmente os outros fabricantes tb, tem um AVR com um regulador embutido e aquilo arranca a partir de tensões como 0.6 ou 0.7V ou qualquer coisa por aí se bem me lembro.
« Última modificação: 28 de Fevereiro de 2014, 02:35 por Njay »