Como genero 14V a partir de 5V?

[odukec]

Hola

Quisiera que alguien me ayudara explicandome como podria elevar el voltaje de 5V a 14V por medio de alguna rutina en el pic, de forma similar que lo hace el GTP-USB, como es el funcionamiento basico de este? se que hay una secuencia en los pines del pic, pero no entiendo su funcionamiento.

Muchas gracias por la ayuda que me puedan prestar

Saludos

[Chaly29]

Hola odukec, el principio que usa el GTP-USB es el de multiplicador, este posee dos ramas independientes, RA0-RA1 es una rama RA2-RA3 es la otra, las dos trabajan de forma idéntica, te explico para RA0-RA1:

*Estando RA0 en O el condensador se carga con 5Vcc por medio del diodo que esta conectado a la alimentación, a todo esto RA1 esta en 1.

*Luego RA0 pasa a ser 1 o sea 5Vcc y como el condensador estaba cargado con otros 5Vcc, entre el + del condensador y masa del circuito se encuentran 10Vcc, como en este momento RA1 esta en 0, esta es la tensión que carga al segundo condensador por medio del diodo que se encuentra en directa ya que los 10Vcc no pueden regresar a la alimentación por el otro diodo.

*En este momento RA0 vuelve a 0 y carga nuevamente el primer condensador ya que está  descargado por haber entregado la corriente al otro en el item anterior, RA1 se pone en 1 o sea 5Vcc y como el condensador que esta en este pin ya tenia 10Vcc la duma da 15 Vcc que cargan el condensador de salida donde se encuentran los 13.5Vcc.

En definitiva, la secuencia que realizan RA0-RA1 es que mientras uno esta en alto el otro se encuentra en bajo y viceversa, esta secuencia se cumple todo el tiempo que queramos tener la tensión de 13.5Vcc presente en la salida, la frecuencia de conmutado tendrá que ser considerable ya que este tipo de circuito poseen mucho rizado en baja frecuencia, la intensidad entregada en la salida no será mas de algunos cuantos mA y la tensión el la salida nunca será de 15Vcc ya que los 3 diodos por donde pasa la corriente tienen una caída de tensión.

La otra rama es idéntica en el funcionamiento.

También hay elevadores de tensión tipo swiching que poseen mas eficiencia y entregan una mejor intensidad, pero la teoría y cantidad de modelos de este tipo de fuente, es muy grande para explicarla en un foro. De todas formas si deseas conseguir información de este tipo de circuitos,  en la WEB se encuentran esquemas y explicaciones.

Espero que la explicación te sea de utilidad.

Suerte

Atte. CARLOS

[odukec]

Gracias Chaly29

Entendi perfectamente tu explicacion, me fue de muchisima ayuda. , parece un buen metodo, e estado averiguando, y las tipo step up switching, son mas pequeñas y se pueden lograr mejores resultados, de igual forma sin tu ayuda, no hubiera encontrado un camino.

Saludos

[Chaly29]

Hola odukec, en relación al tamaño es un poco relativo todo depende de la switching que se elija.

El tema de las switching mas que su tamaño es la complejidad de diseño y construcción, ya que estas poseen bobinas y transformadores especiales, hasta los condensadores son especiales (de bajo ESR) y diodos, necesitan un muy buen filtrado ya que su frecuencia de funcionamiento rara ves es inferior a los 30 KHz, si tu proyecto es un circuito que no consume mucha intensidad te recomiendo la de los condensadores, por otro laso si el mismo consume demasiada intensidad para la de condensadores, te recomiendo la de configuración push-pull que por medio de un trafo toroidal es capas de llegar asta unos 30 o 40V con mucha intensidad sin grandes complicaciones.

Suerte.

Atte. CARLOS

[Veguepic]

Una consulta Carlos:

Cual es la frecuencia mas recomendable para hacer un elevador de tension como el que se usa en el GTP USB?

Estoy pensando hacerme uno a partir de un 555 y un inversor, para 13.5 voltios.

Un saludo

[Modulay]

Otro elevador que te puede valer y que es sencillito es el del dibujo.Es el mismo que usa Sisco en el GTP-USB+ y es capaz de entregar más corriente que el usado en el GTP-USB.
Aunque como bien apunta Carlos,la frecuencia de funcionamiento óptima anda seguramente por encima de los 30 kHz...yo al menos he probado con el medidor de hercios de mi polímetro,que tiene como escala máxima 20 kHz,y la medida se sale de rango
La tensión de salida VOUT la controlas mediante ancho de pulso con la señal PWM y responde a la expresión:


VOUT = 5V / ( 1 - Ton/Ts )

Ton = tiempo que el transistor conduce = tiempo que PWM permanece a 0
Ts = periodo de la señal


O sea,que si usamos por ejemplo una señal de 50 kHz y queremos una VOUT de 14V:


Ts = 1 / 50 kHz = 20 us
=> Ton = 20 us * (1 - 5/14) = 12.86 us
PWM a 0 --> 12.86 us
PWM a 1 --> 20 - 12.86 = 7.14 us

=> DUTY = 7.14 / 20 = 0.357 => 35.7 %

Es decir,se obtendrían 14V a la salida con una señal pwm de 50 kHz y un duty del 35.7%

[Chaly29]

Hola veguepic, la frecuencia ideal para cualquiera de los circuitos que aquí se muestran la vas a tener que sacar a base de prueba Frecuencia/rendimiento ya que hay muchos factores que influyen en el rendimiento final como para poder hacer un cálculo aproximado, por lo tanto no te queda otra que probar.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

[Veguepic]

Gracias por las respuestas Modulay y Carlos.

Habia visto el elevador de tension de Sisco en el GTP USB SUMMER, tenia planeado hacer uno similar con el 555, el uso es el mismo, para grabar pics. Yo supongo que las señales en ambos pines son complementarias y el ciclo es de 50%. Pero tenia la duda de la frecuencia, no queda otra mas que probar.

El del GTP USB + que posteaste Modulay no lo habia visto, pero esta muy interesante faciles los calculos, solo toca ver si consigo por aqui la bobina de 680 uH, a ver si hay suerte, por lo que entiendo este da mayor corriente que el del Summer?

Saludos

[Modulay]

Si.
El elevador que usa el summer y versiones anteriores del programador no es capaz de entregar la corriente que requieren algunos micros en su programación,por eso Sisco optó por usar el elevador boost (el que os puse) en el GTP-USB+.
He estado haciendo algunas simulaciones y parece que la frecuencia de trabajo óptima está entre los 30 y los 50 kHz...aunque también es verdad que el transitorio dura una barbaridad,por lo que ela tensión de salida no alcanza su valor definitivo hasta que no transcurre un tiempo considerable.
En cuanto al rizado de salida,analíticamente,responde a la expresión:

RIZADO(pico a pico) = (Ts*D*VOUT) / (R*C)

Por lo que depende de la frecuencia de trabajo (mayor frecuencia => menor rizado),del Duty(considerado en el transistor pnp...si lo consideramos en la señal PWM sería 1-D),del valor de la tensión de salida,del condensador y del valor de la carga que alimentes.
El producto R*C es la constante de tiempo del circuito:

tau = R*C

...cuanto mayor sea este producto,menor será el rizado a la salida...pero en contrapartida,aumentará la duración del régimen transitorio,es decir,más tiempo se tardará en conseguir un valor estable a la salida.

El transistor que he usado en la simulación es el del dibujo,aunque supongo que lo más apropiado sería un transistor con una Vce de saturación lo más pequeña posible

[Veguepic]

Hola Modulay, gracias por los datos:

Pues tienes razon, he estado simulando con Proteus y segun mis calculos el circuito demorara un par de horas por lo menos en alcanzar los 14 voltios. 

Supongo que este circuito no le cuadra muy bien a Proteus.

Ahora estoy saliendo a comprar las cosas para probar.

Un saludo

[Veguepic]

Que porqueria  , no encontre un choque de 680 uH, el valor mas cercano que pude conseguir fue de 820 uH. Supongo que el valor no es muy critico no?

Saludos

[Modulay]

Simulado en Protel los resultados son similares...será cuestión de que pruebes.

[pikman]

Hola, yo uso para eso el MC34063AP de motorola que es un intergrado muy economico de 8 pines que con muy pocos componentes podes realizar esta conversion, justamente lo utilizo para una version de MPLAB ICD2 que fabrico y para evitar la fuente de alimentacion tomo los 5 volts de la aplicacion y genero los 13 Vcc para VPP.
En el caso del ICD-1 tambien de microchip o el ICD-40 de CCS se utiliza un transistor como el circuito que esta mas arriba controlado por la salida de PWM del micro, obviamente que si tienen un micro aunque sea sin PWM puedes utilizar esto que es mas economico.

Aqui te dedo el link al DS.

http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/M/C/3/4/MC34063AP1.shtml

Espero que te sirva.

[Veguepic]

Gracias por el dato Pikman, vere si puedo conseguir ese integrado por aqui.

Entre tanto hoy he realizado las pruebas con el circuito que me paso Modulay. Luego de como media hora buscando porque no funcionaba y a punto de tirar todo, probe en no poner la resistencia de 1 k y todo al fin funciono.

Estoy usando un 555 con un duty de 36%.

Como dije anteriormente he tenido que conectar directamente ls salida del 555 a la base del 2N3906, aunque luego probando solo acepta resistencias menores de 10 ohms por lo cual con esta es que lo tengo conectado en el protoboard.

Tambien tuve que cambiar la bobina por una de 820 uH pues es la unica que consegui.

Luego de varias pruebas me quede con la frecuencia de 30 KHz, con la cual la salida llega a 12 voltios a los 3 segundos, lo cual me parece bastante aceptable.

Solo un par de detalles que me han llamado la atencion, el transistor y la bobina se calientan ligeramente por lo cual supongo que con carga deben calentarse algo mas, no sera que el 2N3906 va un poco justo, en el caso de la bobina no se si sera porque no es el valor que deberia.

Me acabo de poner a revisar tambien la ecuacion y veo que supuestamente el voltaje no depende en si de la frecuencia sino del duty.

Vout  =  Vin / (1 - Ton/Ts)

De donde:

Ton / Ts =  1 - Vin/Vout

Pero cosa curiosa cuando bajo la frecuencia obtengo voltajes mas altos.

42 KHz    10.56v
30 KHz    11.60v
24 KHz    12.40v

Pero tambien supongo que a mayor voltaje menor corriente.

Que opinan?

Saludos

[Veguepic]

Una cosa mas que me da vueltas:

Podria conectar directamente la salida del 555 a la union de la bobina con el diodo, pues el 555 puede dar hasta 100 mA mas que suficientes para la aplicacion que tengo y es de esta manera que esta conectado en el GTP USB.