0.7-3.3V till 0V buck converter....

[jesse]

Jag försöker optimera effektiviteten på en buck converter som omvandlar en spänning (0.7V < Uin < 3.3V) till 0V...

Den ska samtidigt vara väldigt bra på att omvandla från t.ex. 2.2V till 2.1V...
På utgången sitter en 500F supercap. Den kan i värsta fall ha 0V i start.

Bortsett från det teoretiskt omöjliga (0V ut), då jag, trots en oändlig ström får ut effekten 0W så händer två obegripliga saker:

1) jag får ut energi trots allt - annars hade spänningen aldrig ökat i supercapen. Jag gör ett teoretsikt tankefel?
2) vid t.ex Uut=0.1V (nära noll), kan jag beräkna uteffekten, men jag får en futtig effektivitet på mindre än 40%. Jag vill ha 80% eller mer.

Jag antar att oavsett spänningar in och ut så handlar optimeringen om det vanliga:

a) lågt R överallt, i transistorer, induktanser och kondensatorer.
b) bra förhållande mella switchfrekvens, dödtid, omslagshastighet, gateström mm...

Nåt mer jag borde tänka på egentligen om jag ska få maximalt resultat? Jag hittar ingen färdig krets (buck converter) som arbetar med så små spänningar. Nån som har nåt tips?

Jag vill kunna köra ca 300-400 mA (in), oavsett Uin eller Uut. Strömripplet i induktorn kan då vara upp till 600-800 mA, men helst mindre.

[Micke_s]

Någon typ av soft start är nog rekommendera. Annars är nog risken överhängande att du eldar upp dioden på din buck alt sänker matspänningen.

En soft start med en p-mos och en resistor kanske är tillräcklig. Sätt resistorer i serie med cap och dc/dc. Låt p-mos kortsluta resistorer med att ansluta gate till gnd.

[jesse]

Det är just det med p-mos ... få som är on på Vgs < 1 volt. N-mos fungerar bättre, då jag antagligen kommer att ha tillgång till en valfri spänning på upp till 5 volt. (dock bara bråkdelar av mA)

[grym]

ha en med strömbegränsning så funkar det

eller bara prova en standard, 0v är ju det enbart innan den för första kicken från spolen

men till viss del är detta självreglerande

man fyller spolen med energi och laddar ur den i kondingen så det är inga större problem, det är bara till att prova

[jesse]

Försöker bara fundera ut hur jag gör detta både enkelt och effektivt. Jag vill helst inte behöva skapa hela PWM-signalen själv med strömsensorer, OP-förstärkare etc... Och så behöver jag nog en bra tvåkanals gate-driver med inbyggd dödtid (diod är uteslutet, det måste vara synkroniserad switchning, dvs. dioden ersätts med en mosfet).

Så gatedrivningen är egentligen inte något problem. fast då kommer nästa problem, mäta strömmen. (Helst vill jag ha en fast inström, ca 300-500 mA om man bortser från ripplet).

Det finns ju tusentals färdiga buck-regulatorer, men jag har hittills inte hittat någon som kan använda sig av enbart 1 volt in, eller så har de en massa smarta extrafunktioner som i mitt fall bara stör eller skapar problem.... Så en strömsensor kopplad till en PWM-generator är det jag behöver.

OK, nu har jag faktiskt tillgång till en liten processor också. Den kan drivas på 1.8-5-5 volt, helst lägger jag mig på 2,0 volt, men av andra tekniska orsaker kan det hända att jag lägger den på 2.7 eller 3.3 volt. Det är den spänning som jag har till hands alltså för att N-Mosfetarna ska bottna. Den höga mosfeten har ju switchspänningen som source, vilket ställer till det... Blir alltså att använda en gate-driver med inbyggd boost för den transistorn.

Hade varit så skönt att bara sätta dit en färdig krets. Vill helst inte att det ska bli en djungel av diskreta komponenter. Viktigaste kriteriet är egentligen att den inte får slösa på energi. Därför ville jag inte ha en processor snurrande hela tiden. Men då jag sätter induktorströmmen till ganska hög kan jag köra i burst-mode, dvs. switcha i 5 ms, sedan vänta (kanske en sekund), burst 5 ms osv... Där emellan är processorn i power-down-mode, och väcks upp av att inspänningen nått en viss nivå.

Energisnålhet är hela tiden en kompromiss mellan fler funktioner (som styr processen och därmed kan optimera) och färre funktioner (som drar ström i sig). Därför kan det ju vara smart att ligga i helt nedstängt läge mesta delen av tiden, sedan när man startar igång systemet har man en massa funktioner som optimerar energiöverföringen under en kort tid samtidigt som relativt hög ström överförs.

[bearing]

Måste ju finnas många hos t.ex. linear som passar, och som går att simulera med LTspice för att se att de fungerar med så stor kondensator på utgången, mm.

http://www.linear.com/product/LTC3409 ?

EDIT: såg nu att ditt krav var 0,7V Uin, d.v.s denna duger inte, som har 1,6V minimum. Duger inte 1,6V?

[jesse]

Jag har finkammat linears alla switchregulatorer...
Men det kan hända att den passar som du nämner, jag har nämligen tänkt dela upp laddningen på två separata regulatorer, en boost och en buck.

Buck kan jag använda då Vin > Vut + 0.6V. I övriga fall använder jag boost vilket fungerar bra.
Bäst vore om jag lyckas hitta en buck som startar vid 1.2 volt eller lägre. Den behöver kunna reglera strömmen på switchnivå.

EDIT: Nu vet jag varför jag inte valt 3409 innan. Det är en 3x3 mm DFN. Jag kan inte labba med en sådan.