EAGLE #4: Ejemplo de un convertidor elevador de voltaje usando el MT3608
Este articulo muestra un ejemplo en EAGLE de un convertidor de corriente directa el MT3608 capaz de elevar el voltaje de entrada.
Usado por ejemplo cuando se desea aumentar el voltaje de una batería de 3Volts a un voltaje de 5 Voltios, para alimentar los procesadores o si deseamos elevar a 9 volts para los motores de un robot.
Al final del artículo se puede descargar el ejemplo completo en EAGLE, así fácilmente lo puedes incorporar a tu diseño en una PCB, el ejemplo se basa en el circuito integrado MT3608.
El MT3608, es un componente pequeñito, de 6 terminales, de montaje superficial y muy económico, pero de excelente eficiencia cuando se trata de elevar el voltaje.
El chip se puede conseguir en el mercado, como un módulo a un precio muy bajo, pero la idea del artículo es incorporarlo en nuestros diseños sin necesidad de agregar módulos como el de la imagen.
Hay quienes lo prefieran así, en módulo, está bien como prototipo para probar, pero para un producto que se pueda comercializar no creo que sea correcto usar el módulo, pues tener la tarjeta principal y encima otra PCB, la del módulo, mmm como que no, preferimos una sola PCB que tenga todo es pues el fin de este artículo.
Convertidores de Corriente Directa (CD-CD)
El MT3608 como ya se mencionó en el párrafo de arriba es un convertidor elevador de voltaje, comúnmente conocido por sus siglas en inglés como “Boost converter” o “step up converter”, enseguida se observa una infografía con tres tipos de convertidores que usamos en la mayoría de nuestras tarjetas un par de ellos son elevadores y el otro el XL1509 es un reductor de voltaje.
Los tres convertidores son de “switcheo” o conmutados, recuerde que también existen los reguladores lineales como el popular 7805.
Dicho sea de paso, los convertidores “step down” como el XL1509 que se muestra en la imagen anterior, hacen exactamente lo mismo que el 7805, la diferencia es que los conmutados soportan más corriente y son más eficientes, dando clic aquí, se puede ver un artículo completo del XL1509 un convertidor “step down” que recomendamos, también puedes descargar ejemplos en EAGLE para este convertidor desde el enlace anterior.
Más detalles del MT3608
Volviendo a la infografía anterior, los dos convertidores elevadores el MT3608 y el XL6009 son muy similares ambos hacen lo que hemos estado diciendo, elevar el voltaje.
El MT3608 soporta voltajes de entrada muy pequeños que el XL6009 no, pero este último soporta más corriente tan solo se nota por las dimensiones bien diferentes de ambos.
Por ejemplo, lo que se dijo al principio de la aplicación si se desea elevar el voltaje de una batería de 3volts el indicado es el MT3608, esa característica influye mucho a la hora de decidir entre uno y otro pues el XL6009 no puede elevar el voltaje si le llegan 3 Volts de entrada o menos.
En la siguiente infografía se ven más detalles del MT3608, todo fue extraído de la “datasheet” pero se resume enseguida y es suficiente con eso para entender como funciona y su uso ya en el diseño de una PCB.
Muchos más detalles los puedes encontrar en la hoja de datos del fabricante dando clic aquí.
Con lo anterior queda claro el diagrama que se debe diseñar para usar el MT3608 en la PCB, ahí se ve como conectarlo, que componentes externos requiere etc, lo interesante en este punto es identificar los componentes, probarlos y usarlos en el diseño. Enseguida enumeramos dichos componentes externos que recomienda el fabricante.
Elección de componentes
Después de seguir las recomendaciones del fabricante, ahora viene lo bueno, la elección de los componentes, esta no es tan complicado, basta con ver los miles de componentes que los grandes distribuidores ponen a la venta, y elegir alguno 😊.
Afortunadamente nosotros ya lo realizamos, buscamos la mejor opción y más económica, la probamos y ponemos a la disposición de quien lo quiera usar, para que sea fácil y rápido incorporar el diseño en las PCBs.
Como observación se usan componentes de montaje superficial, después de todo el MT3608 es con tecnología SMD, así que lo conveniente es seguir en la misma línea, he aquí la elección realizada por nosotros.
Nosotros vamos más lejos, ya identificados los componentes anteriores, los ponemos a disposición como kit en nuestra página de distribución de componentes electrónicos, así que usar el MT3608 en un diseño próximo es relativamente fácil.
Dejo el enlace del kit donde se detallan medidas y hojas de datos de los componentes por si se usa otro software de diseño que no sea EAGLE.
https://alamosmx.com/product/kit-elevador-de-voltaje-mt3608-bobina-diodo-schottky-5-piezas
Calcular voltaje de salida
Con lo anterior ya se puede diseñar la PCB, fácilmente antes de mostrar esto veamos cómo obtener el voltaje deseado.
En la infografía del MT3608 se muestra la ecuación par obtener el voltaje de salida, ahí se observa que la salida depende de las resistencias R1 y R2.
En la imagen siguiente se muestra el diagrama esquemático y la formula para obtener el voltaje de salida, se ve también el modulito del MT3608 con una resistencia variable, para cuando se desea un rango de voltaje ajustable.
Como se observa en la imagen, se acostumbra usar un potencióhmetro en R1, y así variar el voltaje de salida.
A veces por espacio o por economía se usan mejor resistencias. El primer diseño que se hizo para este regulador en PCB Central, se requería un voltaje de salida de alrededor de 9 volts, no se necesitaba precisión así que con llegar a un voltaje cercano era más que suficiente.
Haciendo algunos cálculos, tomando un valor base de para R2 de 3K, se obtiene el valor de R1 que fue de 34K la resistencia que usamos fue de, que era el valor más cercano que se tenía a la mano.
La imagen siguiente muestra los cálculos para llegar a ese valor.
Con lo anterior ya se tienen todos los elementos para ahora si hacer el diseño de la PCB
Ejemplo en EAGLE del MT3608
Como siempre en EAGLE se inicia con el diagrama esquemático, con el análisis anterior y ya identificados los componentes, lo que sigue s buscar las librerías en EAGLE de cada uno de ellos.
Nosotros ya hicimos este proceso de buscar la librería de cada componente, así que solo se muestra en la siguiente imagen el diagrama esquemático.
No entramos en detalle de cada librería que se usó, para cada componente, no tiene caso, pues el diagrama anterior se va a poder descargar y ya descargado se puede ver fácilmente desde EAGLE, que librería se usó.
En cuanto al diagrama de circuito impreso (PCB), se muestra en la siguiente imagen, no esta ruteada obviamente, para que el usuario pueda agregarla a su diseño, o pueda cambiar componentes, por ejemplo, en vez de pines se puede usar un conector de tornillo.
Descarga del ejemplo
Dando clic en los siguientes enlaces se pueden descargar los ejemplos.
Diagrama esquemático: Ejemplo4_MT3608.sch
Diagrama de circuito impreso: Ejemplo4_MT3608.brd
El siguiente paso después de dejar listo el diseño del circuito impreso es la fabricación de la PCBs, aquí en PCB Central te ofrecemos precios que inician desde $100 MXN, te dejo nuestros medios de contacto para cualquier duda.
