SEPIC в устройствах с автономным питанием

При создании устройств с автономным питание приходится решать ряд специфических задач. В первую очередь, требуется обеспечить стабилизированное напряжение питания схемы, в то время как напряжение автономных источников питания может сильно падать по мере разряда. К тому же, требуется обеспечить как можно более высокий КПД, иначе невозможно обеспечить должное время автономной работы. Иногда требуется предусмотреть возможность смешанного питания устройства: от автономных источников и от сети. В этом случае возникают дополнительные проблемы, связанные с тем, что напряжение автономных источников чаще всего ниже внутреннего напряжения питания устройства, а напряжение сетевого источника питания - выше. В таких ситуациях может выручить ключевой повышающе-понижающий стабилизатор, выполненный по топологии SEPIC (Single Ended Primary Inductor Converter).

Реализовать SEPIC можно на разных контроллерах, в данном примере выбран контроллер повышающего преобразователя MAX761. Принципиальная схема преобразователя показана на рис. 1. Схема работоспособна в диапазоне входных напряжений от 2 до 15 В и обеспечивает стабилизированное выходное напряжение 3.3 В при токе нагрузки до 200 мА. При токе нагрузки 100 мА и входном напряжении 3 В и выше КПД составляет около 75%. Выходное напряжение очень легко сделать другим, для этого достаточно изменить номиналы делителя R7R8.

Sepic

Рис. 1. Принципиальная схема преобразователя SEPIC.

Устройства с автономным питанием часто должны иметь возможность автоматического отключения для сбережения энергии. В данном устройстве включение осуществляется кнопкой SB1, после чего микроконтроллер должен выдать и удерживать высокий уровень на порту вывода, который подключен к резистору R4. Для выключения устройства процессору требуется лишь снять высокий уровень с порта.

При подключении сетевого адаптера через разъем J1 автономный источник отключается (в разъеме размыкается контактная группа), а питание начинает поступать с внешнего источника через диод VD1. При работе от сети устройство всегда находится во включенном состоянии благодаря цепочке R2VD4. Если такая возможность не нужна, эту цепочку можно исключить.

Желательно, чтобы автономные устройства имели возможность контроля разряда батарей. Для этого можно задействовать встроенный в микросхему MAX761 компаратор. Вход LBI необходимо через высокоомный делитель подключить к плюсовому выводу батареи, а выход LBO подключить к порту ввода микроконтроллера. Когда напряжение на входе LBI станет ниже порога 1.5 В, выход LBO перейдет в состояние НИЗКОГО логического уровня, и микроконтроллер может сообщить пользователю о разряде батареи. Необходимо учитывать, что выход LBO имеет открытый сток, поэтому обязательно наличие подтягивающего резистора.


Ридико Леонид Иванович
e-mail: wubblick@yahoo.com