Texas Instruments (National Semiconductor) LM3668: przetwornica DC/DC z automatycznym dopasowaniem trybu pracy do obciążenia

Układ LM3668 jest przetwornicą dostarczającą stabilizowane napięcie wyjściowe o ustalonej wartości w szerokim zakresie zmian napięcia wejściowego (od 2,5V do 5,5V), które może być mniejsze lub większe od napięcia wyjściowego. Maksymalny prąd obciążenia tego układu wynosi 1 A.

Dostępne są wersje z fabrycznie ustalonymi wartościami napięć wyjściowych: 3,3V/2,8V, 3V/3,4V oraz 4,5V/5V. W zależności od wartości napięcia wejściowego i prądu obciążenia, układ LM3668 może automatycznie zmienić tryb swojej pracy w celu zmniejszenia strat mocy (zwiększenia sprawności). Układ charakteryzuje się małymi wymiarami i minimalną ilością dodatkowych elementów niezbędnych do normalnej pracy.

Na rysunku 1 pokazano schemat blokowy układu LM3668. Na szczególną uwagę zasługują tranzystory P1, P2, N1, N2. Pełnią one nie tylko typową w przetwornicach funkcję kluczowania dołączanego na zewnątrz dławika. Ustawienia tranzystorów sterowanych przez blok logiki umożliwiają szybką zmianę konfiguracji z „buck” na „boost” lub odwrotnie, w zależności od aktualnej wartości napięcia zasilającego.
Jeżeli napięcie wejściowe ma poziom większy od wybranego poziomu napięcia wyjściowego przetwornica będzie pracowała w konfiguracji „buck” a ustawienie tranzystorów (traktowanych jak przełączniki) pokazano w sposób schematyczny na rysunku 2. Gdy poziom napięcia wejściowego spadnie poniżej poziomu napięcia wyjściowego nastąpi automatyczna zmiana konfiguracji na „boost”, co przedstawiono na rysunku 3. W zależności od prądu obciążenia LM3668 przełącza się pomiędzy trybami pracy: PWM i PFM. Jeżeli prąd obciążenia jest mniejszy od 80 mA włączany jest tryb PFM w którym pobór prądu przez samą przetwornicę wynosi tylko 45μA, co może znacząco wydłużyć życie baterii.

Rys. 1. Schemat blokowy układu LM3668

Rys. 2. Konfiguracja pracy LM3668 w trybie „buck”

Gdy pobór prądu obciążenia wzrośnie powyżej 80 mA przetwornica automatycznie przełączy się w tryb PWM zapewniający większą wydajność. Automatyczne przełączanie można wyłączyć wymuszając ciągłą pracę w trybie PWM. Stanie to się gdy wyprowadzenie SYNC/MODE będzie miało poziom wysoki, czyli zostanie zwarte do napięcia wejściowego. Zwarcie do masy czyli ustawienie poziomu niskiego włącza tryb automatycznego przełączania. W czasie pracy wyprowadzenie SYNC/MOD musi być na stałe dołączone do wybranego stanu logicznego.

Rys. 3. Konfiguracja pracy LM3668 w trybie „boost”