Conversor Boost com C.I. XL6009

 Conversor Boost com C.I. XL6009

    Conversor Boost ou conversor Step Up é um circuito elevador de tensão, ou seja, a tensão de entrada deste circuito é menor que sua tensão de saída, logo Vi < Vo. Sua construção é muito similar ao conversor buck e o mesmo pode também ser considerado como um circuito de fonte chaveada.

Figura 1: Circuito simplificado de um conversor boost, ou step up. Fonte: do autor.

    Seu funcionamento consiste em duas etapas. Na primeira com o mosfet conduzindo, o indutor armazena a energia de Vi. Na segunda etapa, com o mosfet bloqueado, a energia é conduzida a carga através do diodo.

    Para montar um conversor boost, dados como tensão de entrada, tensão de saída, corrente de saída, frequência de operação, são necessários para a construção de um circuito próprio. Mas o foco desta postagem é o review e teste de um circuito pronto encontrado facilmente no mercado nacional. Trata-se de um circuito com o C.I. XL6009.

Figura 2: Circuito pronto de conversor boost. Este modelo utiliza o C.I XL6009 como oscilador e chaveador. Fonte: do autor.

    Segundo a folha de dados do fabricante, este C.I. possui um oscilador interno de 400KHz. Seu range de tensão de entrada vai de 5V a 32V entregando até 60V de tensão em sua saída. Também segundo o fabricando menciona na folha de dados, este C.I. pode conduzir até 4A de corrente.

    O circuito pronto que tenho a disposição já é usado, mas o mesmo ainda está em boas condições para os testes que irei fazer. Para o teste utilizarei valores de tensão e corrente comumente utilizados na eletrônica, e por último farei um teste de stress exigindo uma alta tensão de saída e drenando o máximo de corrente que conseguir.

    Esse modelo que tenho a disposição assemelha-se a placa step down com o C.I. LM2596S, ou seja, é uma placa que trabalha com pouco corrente na saída, mas funciona muito bem para circuitos e sistemas de baixa potência. Os testes foram feitos na minha bancada, utilizando uma fonte ajustável, dois multímetros para ler a tensão e corrente de saída, e a carga eletrônica ajustável. A tabela abaixo (tabela 1) mostra um comparativo entre potência de entrada do circuito com a potência de saída, com diferença nas tensões de entrada e saída do conversor.

Tabela 1: Tabela de eficiência do conversor. Fonte: do autor.

    Os valores de tensão de entrada e saída, e corrente de saída, para os testes, eu escolhi seguindo um uso comum do conversor. Simulei um power bank que usa célula de lítio, cuja tensão máxima será de 4,2V, e na saída a tensão é de 5V simulando a tensão de uma porta USB. Simulei também as tensões de 4,2V para 9V representando o uso de uma célula de lítio substituindo uma bateria de 9V (formato 6F22). Tensões de 9V para 12V, simulando o uso de uma bateria 9V (6F22) em um circuito que exija 12V. Tensões de 12V para 14V, simulando o uso de uma fonte 12V para recarregar uma bateria de ácido chumbo. E por último a elevação de tensão de 12V para 24V.

Figura 3: Imagem de uma das etapas do teste feito com o conversor boost com C.I. XL6009. Fonte: do autor.
    
    Os dados da tabela de eficiência comprovam que este circuito funciona melhor drenando uma corrente de até 1A na saída. Este módulo em questão é para ser utilizado em pequenos circuitos de baixa potência. Mesmo drenando 1A na saída, o C.I. e o indutor aqueciam bastante. Então, acho que ele trabalha melhor com potência de 5W na saída. Acima disso tem o risco de reduzir muito a vida útil deste conversor. Este modelo possui custo comercial que varia entre R$7,00 a R$13,00 (1º de maio de 2022). Para o uso de maiores potências na saída, o ideal é encontrar um modelo mais robusto, como mencionei nos testes que fiz com os conversores buck LM2596S e XL4016E1.

    Bom pessoal, espero que tenham curtido este post. Lembrando a vocês que no canal do Youtube Luiz Cherem Eletricidade Elétrica, traz um vídeo com estes testes filmados. Peço a você que se inscrevam lá no canal, curtam os vídeos e deixem seus comentários. Me siga também aqui no Blog e no Instagram @eletricidadeeletrica. Se quiserem mandar uma mensagem particular, me inscrevam no e-mail eletricidadeeletrica@gmail.com.

    Nos vemos no próximo post!

Luiz Cherem Técnico em Informática e Eletrônica - Criador do Blog Eletricidade Elétrica, do Canal no site Youtube Luiz Cherem - Eletricidade Elétrica e do perfil no Instagram @eletricidadeeletrica.

    

    Referências Bibliográficas:

PETRY, Clovis Antonio - Introdução aos Conversores CC-CC - INEP; UFSC; ago. 2001; Disponível em: https://www.professorpetry.com.br/Bases_Dados/Apostilas_Tutoriais/Introducao_Conversores_CC_CC.pdf;  Acesso em: 28 abr. 2022.

PETRY, Clovis Antonio - Conversores CC-CC Não-Isolados (Conversor Boost); Departamento Acadêmico de Eletrônica; IFSC; Florianópolis, abr. 2020; Disponível em: https://professorpetry.com.br/Ensino/Eletronica_Potencia/Apresentacao_Aula_13.pdf; Acesso em: 28 abr. 2022.



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