Sencillo conversor CC/CC de 1.5 Volts a 5 Volts sin circuitos integrados

En algunas ocasiones he necesitado de un circuito capaz de suministrar 5V de salida a partir de una batería de 1.5 V (AA) para alimentar mis instrumentos hechos en casa y así evitar la pila de 9V que aunque no es mala elección de vez en cuando hay que tratar con nuevas alternativas. La primera opción que se me vino a la mente fue utilizar el c.i LT1073 así que fui a las electrónicas locales de mi ciudad con el fin de conseguirlo y como me imaginaba no conocían a tal circuito ni alguno con la misma función. Por lo tanto tuve que abandonar por un tiempo la idea hasta que encontré un circuito en esta página www.chirio.com donde el autor alimenta a un circuito con una pila de 1.5 V para encender un led y como sabemos el led necesitan un poco más de 2 V para emitir luz. El circuito es el siguiente:

Circuito para activar un led con 1.5 V. (tomado de www.chirio.com)

El circuito se trata de una fuente conmutable con auto-oscilación pero no cuenta con la parte de retroalimentación para controlar la frecuencia y ciclo de trabajo de oscilación así que adaptando otro transistor para controlar la frecuencia pude conseguirse un voltaje fijo a la salida. El nuevo circuito modificado quedo así:

Sencillo conversor CC/CC. 

Como se puede observar la resistencia variable RV1 cumple la función de un divisor de tensión ya que cuando se alcanza la tensión de 0.7 V a la salida del potenciómetro, el transistor Q2 controla el tiempo en estado alto que conduce el transistor Q1. Por lo tanto la tensión de salida depende de la configuración de RV1.

Pese a su sencillez, el único elemento que es un poco difícil de armarlo (al menos para su servidor)  es el pequeño transformador pues para averiguar cuál es la relación de espiras con la que se obtienen mejores resultados  en un principio se recurrió a prueba y ensayo pero al no obtener resultados concluyentes, se optó por utilizar una bobina de choque recuperada de algún cacharro con un valor cercano a los  100 µH y montando el devanado que conmuta a Q1 con 75 cm de alambre de cobre de 0.25 mm de diámetro, alrededor de unas 32 espiras. Con esta configuración pudimos lograr nuestros mejores resultados.

A continuación las imágenes del montaje.

Cabe señalar que para que se obtenga una mejor eficiencia de conversión es crítico utilizar el diodo D1 Schottky con baja tensión de polarización por ejemplo el que utilizamos fue recuperado de un disco duro y su voltaje de polarización es de alrededor de 0.1 V. También es importante indicar que si se utiliza algún remplazo para Q1  es probable que el circuito no desempeñe el mismo rendimiento debido  a la diferente ganancia que presente por lo que será necesario modificar el valor de R1.

Para averiguar qué tan buena es la regulación de este sencillo conversor cc/cc o step up se  conectaron diferentes cargas al circuito con diferentes tensiones de alimentación y de salida, así se obtuvieron los siguientes resultados.

Con alimentación de 3 V y salida regulada a 5 V

Regulación de la tensión de salida con y sin carga a diferentes voltajes de entrada. Frecuencia de 2 kHz a 50 kHz.

Eficiencia registrada con dos cargas y tensión de entrada de 0.75 V a 3.0 V

Con alimentación de 1.5 V y salida regulada a 5 V

Regulación de la tensión de salida con y sin carga a diferentes voltajes de entrada. Frecuencia de 6 kHz a 45 kHz.

Eficiencia registrada con dos cargas y tensión de entrada de 0.75 V a 1.5V.

Con alimentación de 5 V y salida regulada a 12 V

Regulación de la tensión de salida con diferentes cargas  y la eficiencia registrada con alimentación fija de 5 V.

En todas las pruebas se puede observar que sin presencia de alguna carga la eficiencia es pésima ya que se encuentra por debajo del 50 % pero al conectar una carga que demande por lo menos 22 mA el rendimiento aumenta a más del 60 % alcanzando casi al 80 % conforme aumenta la demanda de corriente. Esto se puede deberse al valor de la resistencia R1 y a la ganancia del transistor Q1, aumentando la resistencia se puede conseguir una mejor eficiencia pero obteniendo una menor regulación de tensión  en la salida.

 En lo que respecta a la regulación de tensión se nota que cuando la tensión de salida se regula con una determinada tensión de alimentación y se mantiene estable (en este caso 1.5 v, 3 v y 5 v) la regulación es muy buena ya que la variación de tensión es prácticamente nula. Pero al comenzar a disminuir la tensión de alimentación la regulación es regular pudiendo ser hasta pésima.

En conclusión, para aplicaciones con baterías  y que requieran un consumo eficiente este circuito sería una de las ultimas opciones, sin embargo para otras aplicaciones que requieran elevar la tensión sin ser tan importante la eficiencia este circuito puede considerarse como una opción dada su sencillez y más aún cuando no consigamos circuitos integrados especiales para tales tareas.

Circuito alimentado con una pila de 1.2 V y salida de 5 V con una carga de 150 ohm.