Obtener 7.5V de 12V sin pérdidas... ¿es posible?

[xatamec]

Hola,

Estoy haciendo un cacharro que voy a alimentar con 7.5V y va a consumir unos 4.7A. La alimentación la voy a sacar de una batería de 12V.
Los 7.5V los puedo conseguir con algún estabilizador de tensión o con diodos zener, el problema es que la caída de tensión de 12 a 7.5V la disipan en forma de calor y con la corriente que va a circular eso van a ser unos 21W de pérdida. Quisiera ver si puedo encontrar alguna forma de obtener los 7.5 V sin pérdidas... no se si es posible, pero como aquí hay algunos que sóis auténticos genios de la electrónica quería probar fortuna. La cuestión es que necesito alargar al máximo la duración de la batería, por eso quiero minimizar toda pérdida.
Yo he pensado algo muy simple. Un operacional de alta potencia configurado en modo seguidor de tensión, a cuya entrada aplico 7.5V obtenidos con un divisor hecho con 2 resistencias de valor muy alto para minimizar las pérdidas. Con eso el operacional me daría a la salida 7.5V y sería capaz de proveer la corriente que necesito. Lo que no estoy seguro si la diferencia entre la tensión de alimentación del operacional, los 12V de la batería, y los 7.5V de la salida los va a disipar también en forma de calor.
Por otra parte, los 7.5V no hacen falta que estén estabilizados, un margen de 0.3V por encima o por debajo es aceptable.

¿alguna idea?

Saludos,
Sergi

[nandorroloco]

Eso del operacional... no está muy claro que te vaya a servir... además... estás hablando que va a pasar 4.7 amperios por él... ostras... lo veo un poco arriesgado (a quemarlo)...

Mira... lo mejor es poner un conmutador... en la web de national puedes hacer los cálculos y te da el circuito a implementar.
Hay una parte que se llama myWebench... te has de registrar.. pero te hace el diseño de potencia. Acabo de hacer un diseño con estas características...


Design 754547_7: LM22678-ADJ Power Design
Device: LM22678 Created: Jan 26 2009 9:50 AM
VinMin = 12.0 V
VinMax = 22.0 V
Vout[1] = 7.5 V
Iout[1] = 5.0 A


Y aparece el esquema y todo eso... con una eficiencia del 90%.

Optimization Operating Values

Frequency 500 kHz IC Tj 81 °C
Efficiency 89 % ICThetaJA 22 °C/W
Duty Cycle 37 % Ambient Temperature 30.0 °C
IC Pd 2.32 W Total Footprint 312 mm2

La lista de componentes

Part Manufacturer Part# Attributes Top View
Cbst MuRata GRM216R71H103KA01D 0.01 uF
Cin TDK C5750X7R1H106M NumCaps=2
10 uF,
0.003 Ohms
Cinx Taiyo Yuden GMK212B7105KG-T 1 uF
Cout TDK C3225X5R1A226M NumCaps=2
22 uF,
0.002 Ohms
D1 Diodes Inc. PDS560-13 5 A,
0.67 V
L1 Coilcraft Inc. SER1360-602MLB 6 uH,
0.0055 Ohms
Rfb1 Vishay-Dale CRCW04021k00FKED 1000 Ohms
Rfb2 Vishay-Dale CRCW04024k75FKED 4750 Ohms
U1 National Semiconductor LM22678-ADJ ADJ,Buck




Inténtalo. Si no, ya te pasaré los esquemas y valores que da esta aplicación. Se podría ampliar el amperaje para tener un margen de actuación... pero bueno, a 5A... ya está más que bien.

Saludos.

[xatamec]

Caramba Nando, muy interesante lo que me cuentas. Voy ahora a registrarme y a ver que consigo. Muchísimas gracias!!!

[snikers]

Hombre,recuerdad que la multicraf tiene descargas de ciclo profundo,95ah dan para mucho,no te interesa una 2º batería en paralelo para acompañarla?

Yo con la de 92ah ando con el portatil,la sbig,la montura,el enfocador y un radiador/bomba para refrigerar la sbig,en total unos 10A y estoy en sesiones de 7 horas sin problemas.

[nandorroloco]

Bueno... deberías poder llegar a hacer un diseño... y obtener la lista de componentes, el esquema... todo lo necesario para montarlo.... al final son cuatro componentes...




PD: no sé si lo he puesto pero la web es www.national.com

[XAP]

Eso del operacional... no está muy claro que te vaya a servir... además... estás hablando que va a pasar 4.7 amperios por él... ostras... lo veo un poco arriesgado (a quemarlo)...

Mira... lo mejor es poner un conmutador... en la web de national puedes hacer los cálculos y te da el circuito a implementar.
Hay una parte que se llama myWebench... te has de registrar.. pero te hace el diseño de potencia. Acabo de hacer un diseño con estas características...


Design 754547_7: LM22678-ADJ Power Design
Device: LM22678 Created: Jan 26 2009 9:50 AM
VinMin = 12.0 V
VinMax = 22.0 V
Vout[1] = 7.5 V
Iout[1] = 5.0 A

Y aparece el esquema y todo eso... con una eficiencia del 90%.

Optimization Operating Values

Frequency 500 kHz IC Tj 81 °C
Efficiency 89 % ICThetaJA 22 °C/W
Duty Cycle 37 % Ambient Temperature 30.0 °C
IC Pd 2.32 W Total Footprint 312 mm2

La lista de componentes

Part Manufacturer Part# Attributes Top View
Cbst MuRata GRM216R71H103KA01D 0.01 uF
Cin TDK C5750X7R1H106M NumCaps=2
10 uF,
0.003 Ohms
Cinx Taiyo Yuden GMK212B7105KG-T 1 uF
Cout TDK C3225X5R1A226M NumCaps=2
22 uF,
0.002 Ohms
D1 Diodes Inc. PDS560-13 5 A,
0.67 V
L1 Coilcraft Inc. SER1360-602MLB 6 uH,
0.0055 Ohms
Rfb1 Vishay-Dale CRCW04021k00FKED 1000 Ohms
Rfb2 Vishay-Dale CRCW04024k75FKED 4750 Ohms
U1 National Semiconductor LM22678-ADJ ADJ,Buck




Inténtalo. Si no, ya te pasaré los esquemas y valores que da esta aplicación. Se podría ampliar el amperaje para tener un margen de actuación... pero bueno, a 5A... ya está más que bien.

Saludos.

Muy interesante .
Nando, ese amperaje es el maximo que soportaria??? cual seria el consumo a la entrada , a 12V???


saludos

[nandorroloco]

Bueno... iba a poner un pdf con todos los datos y gráficas del diseño... pero creo que no funciona.

A la pregunta... en 5A tiene una eficiencia del 89%... de manera que la potencia disipada por el chip debe ser el 11% la potencia neta entregada es de 7,5 V * 5 A = 37,5 W, de manera que la potencia entregada es de 37,5 / 89% = 42,13 W... así que se ha chupado 4,6 W... y la intensidad entregada por la batería es de 42,13 / 12 = 3,5 A.

Esto es interesante porque si tienes una batería de unos 45Ah... te podría durar 45/3,5 = 12,85 horas...

El caso en que se entrega 5A es el más ineficiente... así que sería el peor de los casos... llegando a una eficiencia del 94% a 92% con la entrega de 0A a 3,5A...



Saludos.

[xatamec]

Hola de nuevo

Yo le he dado unos requisitos un pelín mas parecidos al escenario real:

Vi min=11V, Vi max=13V
Vo=8V, Io=6A

Mirad el diseño:



El coste estimado de los componentes es 9$, supongo que en España eso subirá a 13-14€.

No conozco nada acerca de estos conmutadores, pero la verdad es que según las simulaciones parece exactamente lo que estaba buscando. ¿Qué os parece? ¿alguna experiencia con estos integrados?

Gracias Nando, te debo una

Saludos,
Sergi

[nandorroloco]

Bueno... ese diseño es bastante más complejo... sólo has de contar el número de conexiones y componentes.

Creo que cuando pasas de 5A... ya te coloca este chip... y ahí... toda la retahila de componentes. En serio... te diría que reconsiderases si realmente has de pasar de 5A... para usar el diseño más simple posible, tendrás menos errores en el montaje, y menos piezas suceptibles a churrascarse.

Nada, es una sugerencia.

[jose3f]

Dependiendo del tiempo que necesites utilizar la fuente a 4.5 A te podrías plantear utilizar una batería de Polimero de Litio con dos elementos en serie. A plena carga tendrías unos 8.2 V en vacio. Descargando a 1C tendrías aproximadamente la tensión que necesitas.

Tienes disponibles distintas capacidades de carga porque se utilizan mucho para motores eléctricos en aeromodelismo. Y los precios han bajado mucho.

Saludos.