Este diseño de convertidor buck para sustituir a los reguladores TO-220 se basa en un circuito convertidor DC-DC RPX-1.0 compacto con un inductor integrado.
Los reguladores de tensión lineal se utilizan para mantener una tensión de salida constante.
Se trata de convertidores step-down donde la tensión de entrada siempre es superior a la de salida, la cual se puede ajustar mediante resistencias externas.
Sin embargo, la serie 78xx no requiere componentes externos para establecer la tensión de salida.
Existe un diseño de PCB de convertidor buck LM1117 con una tensión de caída de unos 1,25 V, bastante inferior al de las unidades 78xx. Así, se convierte en un regulador de baja caída (LDO).
Diseño del regulador de tensión lineal
Los circuitos integrados (CI) de regulador se componen de un amplificador operacional (op-amp) de alta ganancia, una red de feedback y un transistor de paso. La puerta de este transistor de paso se controla a través de la salida del amplificador operacional. La tensión de salida se controla vía una red de divisor de resistencia y se alimenta mediante el pin de inversión del op-amp. La tensión detectada se compara con la tensión de referencia y la ganancia del op-amp “fuerza” que la tensión de referencia y la detectada sean la misma.
En la serie 78xx, la ratio de divisor de tensión se fija internamente, mientras que en el LM1117, dicha ratio se establece a través de la resistencia externa, lo que aporta flexibilidad en términos de tensión de salida.
Diseño del convertidor buck
El convertidor buck es un modelo step-down de conmutación. Consiste en un interruptor (implementado por un MOSFET), elementos de almacenamiento de energía, como inductores y condensadores, y un diodo.
Cuando el interruptor está abierto (el MOSFET se encuentra ON), la corriente en el circuito es cero y cuando está cerrado, la corriente en el inductor comienza a crecer. La energía en el inductor se almacena en forma de campo magnético.
Si el interruptor se vuelve a abrir, el inductor empieza la descarga y alimenta la carga. Y al cerrarse otra vez el interruptor (cuando hay suficiente energía fuera del inductor), la tensión de salida siempre es superior a cero.
La PCB de convertidor buck
Ketan Desai, estudiante de la Universidad de Columbia Británica (Canadá), diseñó una PCB de convertidor buck que se puede emplear como sustituta de los reguladores de tensión 78xx y LM1117. Se basa en un CI convertidor DC-DC RPX-1.0 muy compacto con un inductor integrado. Existen versiones de 3,3 V compatibles con 78xx y LM1117 (diferenciándose en el patillaje de salida).
Existe más información del proyecto en este enlace.
