Conversor DC-DC com 555 V.FINAL

  Estou trazendo para vocês a versão atualizada e melhorada do conversor anterior (5 para 12V com 555). Desta vez mais simples, confiável e fácil de fazer.

  O circuito foi simplificado, precisando somente de um capacitor e resistor gerar a onda quadrada. A saida no pino 3 é usada para carregar e descarregar o capacitor de 2,2nF através de um resistor de 10k. Desta forma a forma de onda (de acordo com as simulações) é para ter 50% de duty cycle, mas no meu caso acabou por ser aprox 70%. A onda quadrada vai para o gate do mosfet (usei um irfz44n) através de um resistor de 100 Ohms, para não sobrecarregar o 555. Um divisor de tensão (10k e 1,5k Ohms para aprox 12V na saída) é usado para regular a tensão de saída,  através de um mosfet (não usem transistores NPN) que fecha controla o pino 5 do timer, aumentando a frequência e diminuindo o ciclo de trabalho (duty cycle), regulando a tensão de saida. O mosfet de regulação pode ser qualquer um de canal N, eu usei um smd tirado de alguma placa mãe, a tensão de limiar do gate é na faixa de 1,5 até uns 2,4V para a maioria dos mosfets.

  A parte de oscilação e controle é bem fácil,  a parte mais difícil é o indutor. NÃO usem núcleo de pó de ferro (amarelo)! Usem ferrite. Como eu achei o indutor correto? Simples: peguei um núcleo de ferrite de carregador de celular, enrolei voltas suficientes e fui testando, até o circuito consumir pouca corrente e a tensão de saída ter dificuldades de se manter com carga, neste caso a indutância está muito alta, aí basta afastar os dois núcleos para diminuir a indutância e monitorar o consumo de corrente de entrada e a tensão de saída. Desta forma eu chego a uma indutância quase ideal para as minhas necessidades.

  Porque não usar o núcleo de pó de ferro? 

Duas razões:

 1 - consumo aumentado e aquecimento;

 2 - precisa de muitas voltas.

  

   Porque não usar transistores NPN para o feedback?

Transistores BJT precisam de corrente na base para saturarem, enquanto mosfets usam somente tensão, e como o divisor de tensão usa resistores de alto valores, a regulação com transistores NPN é imprecisa.

  Pronto, era isso, aqui o circuito final montado no ar:

  Meu circuito conseguiu manter 12V na saída com carga através a tensão de entrada cair para ums 3V. Creio que até 1A na saida ele consiga manter estabilizado, mas não cheguei a testar isso. Tem alto eficiência,  apesar de eu não ter medido, nada fica morno ou aquece com carga (uns 300mA@12V).

  OBS: O 555 tem uma tensão de operação de ums 4,5V até 15V, como ele é alimentando pela saida do conversor, o limite de tensão da saida é de ate 15V.

  Caso queira tensões maiores, use um zener de 12V com um resistor para alimentar o timer.

Porque não alimentar somente com a tensão de entrada então? Eu testei isso, e o resultado? Mosfet aquecendo. Com carga na saida, a tensão de entrada chegava a menos de 4V (por causa do cabo USB de baixa qualidade)  e isso resultava no mosfet não recebendo tensão suficiente no gate, gerando perdas na forma de calor.

  Era isso pessoal, montei esse circuito com o intuito de alimentar um receptor de parabólica via USB - ele precisa de 18V e 5v, mas com 13V alimentado direto na placa, ele já funcionou perfeitamente,  consumento quase 500mA da porta USB.

  Espero ter ajudado.

ATUALIZAÇÃO: 

  Testei uma versão melhorada usando o TL431. Resultado? Tensão de saída precisa e estável, com maior capacidade de corrente. Aqui o circuito de feedback modificado: 

  Circuito montado:

  Estou usando esse circuito como um conversor de 5v USB para 12V, para ligar um Rádio-TV portátil,  ele consumo cerca de 700ma@12V, e o circuito anterior n era capaz de entragar essa corrente sem uma queda de tensão significaria (ou seja, necessitaria uns 16V sem carga para ter os 12V com carga, podendo danificando o 555 e o rádio). 

  O consumo na entrada é de 2A@5V, ou seja, 10w. Maior parte das perdas, ou seja, do aquecimento, vem do indutor e, seguidamente, do diodo Schottky, o mosfet não aquece.

  As perdas do indutor foi porque não consegui achar um valor correto, o melhor resultado que tive foi com um de 220μH, mas o cobre era fino e aquecia,  então fiz um caseiro com cobre mais grosso,  infelizmente não consegui o mesmo resultado que o de 220μH.

  Enfim, era isso, espero que isso seja de ajuda para quem esteja lendo esse post.