Задача преобразования напряжения – одна из самых распространённых задач современного инженера-электронщика. Так как задача относительно типовая, то можно сделать отлаженные решения, которые отточить до идеала, а далее тиражировать в остальных устройствах. Это сократит время разработки и снизит вероятность проблем с разрабатываем устройством. Для решения целого спектра задач с питанием, был написан целый список интересных DC-DC преобразователей. Одним из них является ST1S06, о котором и пойдёт речь в данной статье.
Рисунок 1 — DC-DC преобразователь на st1s06.
Параметры по даташиту
В первую следует обратится к даташиту и посмотреть параметры работы данной микросхемы:
• Рабочая частота 1,5 МГц
• Диапазон рабочих напряжений 2-7 В
• Разброс выходных напряжений 2 %
• Стандартная эффективность >90%
• Ограничение выходного тока 1,5 А
• Максимальный потребляемый ток 1,5 мА
• Встроенные внутренние защиты и мягкий старт, при компактном корпусе DFN6D.
Может показаться, что параметры микросхемы очень привлекательные, особенно как замена LM1117, но без теплового выделения в устройстве.
Своя отладочная плата для тестирования
После закупки сильно ограниченного количества этих микросхем, они провалялись у меня целых 2 месяца. Всё никак руки не поднимались. Но, одним погожим днём был открыт компьютер и начерчена плата данного ДС-ДС преобразователя. В качестве схемы была выбрана схема из даташита, с некоторыми изменениями:
Рисунок 2 — Cхема отладочной платы.
Как можно заметить, в схеме всего 6 компонентов (разъёмы не в счёт), что будет выступать против 3 компонентов у линейных преобразователей.
После составления схематики, была разработана печатная плата, показанная на рисунке 3. На ней рабочая площадь (та площадь, которая занимается самим DC-DC преобразователем составляет какие-то 196 мм.кв., но перейдя на фильтрующие ёмкости в типоразмере 0603 можно добиться всего 120-130 мм. кв. занимаемой площади печатной платы. Несомненно это больше, чем площадь, занимаемая LM1117 + 2 конденсатора (8х12= 96 мм. кв.). Но это приведёт к избавлению от тепловыделения при больших токах и защиту от КЗ.
Рисунок 3 – Вид печатной платы.
Фотографию собранной платы, перед тестами вы можете посмотреть на рисунке 1.
Немного об особенностях работы данного преобразователя.
Во время тестирования данного DC-DC «в железе» были замечены следующие особенности:
• Увеличенные пульсации при холостом ходе. На самом деле это описано в даташите и подписчики мне указали это. В результате измерений было измерена величина пульсаций в холостом режиме. Она составила 20мВ. Пульсации происходили с частотой около 100 Гц. И имела треугольный вид. Фото данного режима смотри на рисунке 4.
Рисунок 4 – режим увеличенных пульсаций.
• Защита от КЗ. Как оказалось, ток КЗ составляет 1,5А. При этом контроллер всё ещё не греется, так как КПД в данном случае составляет порядка 80% а выделяемая мощность составляет всего 0,3-0,5 Вт(провода и сопротивление мультиметра в режиме амперметра).
• Довольно интересная картина пульсаций данного DC-DC. Вместо ожидаемой пилы на пульсациях были получены арки. Связано это с тем, что есть ESR и индуктивность самой платы, которые дают завал резкого фронта. Наглядно смотри на рисунке 5.
Рисунок 5 – фотография пульсаций DC-DC
• Достаточно высокий КПД. Я измерял данный КПД при различных нагрузках, и получил следующие данные:
Рисунок 6 – КПД преобразователя.
• Очень маленький корпус DC-DC преобразователя DFN6N. Под брюхом у него есть теплоотводящая подложка, призванная отводить то немногочисленное выделяемое тепло.
Стоимостное сравнение с LM1117.
Мне было очень интересно сравнить по стоимости эти два преобразователя, так как в дальнейшем я планирую полностью заменить в своих разработках (там где не работаю с аналогом) фирменный линейник от Ti и ST1S06. Ориентироваться я буду на сайт www.digikey.com.
В стабилизаторе на LM1117 потребуются: Микросхема LM1117 (1USD) + 2 конденсатора. Для сравнения я буду использовать керамические в корпусе 0603(2*0.13 USD) =1.26USD
В стабилизаторе на ST1S06: микросхема ST1S06(1,4 USD) + VLS6045(0.56 USD) + 2 резистора 0603(0,01USD) + 2 керамических 0603(2*0,13) = 2,24 USD
Получается что решение почти в 2 раза дороже, но чем не пожертвуешь, чтобы у тебя в устройстве ничего не грелось и надёжно работало. + неожиданно я встретил что LM1117 поддерживает ток всего в 800 мА, против 1500 у ST1S06. Это несомненно дополнительный плюс.
Вывод.
Конечно, я не могу вам сказать, что нужно ставить этот преобразователь в свои проекты. Работать или нет, с данным преобразователем, решать вам, но теперь у вас есть материал и знание, что есть такой в принципе хороший DC-DC преобразователь, который поможет решить часть проблем в вашем устройстве.
В качестве бонуса за то, что вы дочитали до конца небольшое видео, в котором я наглядно делаю всё то, о чём написал в данной статье:
Следующий на очереди LM5008. Микросхема уже куплена, но опять я погряз в поисках работы и нехватке времени.
