Algum tempo atrás trouxemos um artigo falando sobre os conversores elevadores (boost), utilizados na eletrônica para elevar tensões; apresentamos um caso específico sobre elevação de tensão de baterias de lítio (3.7V) para 5V utilizáveis em microcontroladores. 
   Apresentamos um pequeno conversor (imagem abaixo) que pode ser comprado na ICStation, eBay ou Aliexpress; explicamos como conecta-lo á bateria e a um Arduino UNO para tornar seus projetos um pouco mais “móveis”, independentes de fontes conectadas á tomada.
   Neste artigo vamos analisar a eficiência deste conversor em específico, demonstrando quanta energia “se perde” em forma de calor; para isso utilizaremos uma carga eletrônica, que é um dispositivo capaz de dissipar potência de forma controlada pelo usuário. Um pouco de teoria sobre as cargas eletrônicas pode ser encontrado neste link, do site oficial do Newton C. Braga.
   Para este teste vou utilizar uma carga eletrônica comercial 15W (5V/3A), que comprei por US$6 na ICStation (clique aqui).
   O circuito eletrônico que utilizarei neste teste é visto na imagem abaixo: consiste em uma bateria de Lítio qualquer, um conversor elevador para 5V (dispositivo sob teste), uma carga eletrônica, dois voltímetros e dois amperímetros. 
   O objetivo de medir tensão e corrente tanto na entrada do conversor como na saída é obter a potência fornecida na entrada (Vin x Iin) e na saída (Vout x Iou), pois a equação da eficiência de qualquer equipamento elétrico/eletrônico é “Potência útil dividida pela potência de entrada”.
   O setup de testes foi realizado com ajuda de dois multímetros digitais (daqueles baratinhos); um Minipa ET-1002 e um DT830D (sem marca): o multímetro Minipa foi utilizado para medir somente a corrente da saída enquanto o multímetro amarelo era alternado entre corrente de entrada, tensão de entrada e tensão de saída.
   No centro da imagem é possível observar a carga eletrônica, com uma ventoinha montada sobre o dissipador; o ajuste de corrente é feito por um pequeno potenciômetro montado na placa. Clique na imagem para ampliar!.
   Baseado na especificação de corrente máxima de saída deste módulo elevador de tensão (600mA), eu resolvi testa-lo com várias correntes de saída, entre 50mA e 600mA; porém logo no primeiro teste vi que este módulo não suporta os 600mA que promete, ele vai somente até 300mA. Portanto eu limitei meu teste á 300mA de saída, com passos de 50mA.
   Explicando a tabela acima:
Vin é a tensão de entrada (sobre a bateria)
Iin é a corrente de entrada (que circula pela bateria)
Pin é a potência fornecida pela bateria, multiplicação de Vin por Iin.
Vout é a tensão de saída (aplicada á carga eletrônica)
Iout é a corrente de saída (que circula pela carga eletrônica)
Pout é a potência consumida pela carga eletrônica, multiplicação de Vout por Iout
Eficiência % é o percentual de energia da bateria que efetivamente chega á carga eletrônica (saída do conversor elevador). O valor que falta para 100% é a quantidade de energia desperdiçada pelo circuito elevador de tensão sob teste
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   Analisando os resultados: 
   No gráfico acima eu plotei as eficiências (%) obtidas nos dois testes das tabelas acima, em azul o primeiro teste e em laranja o segundo teste; em geral as eficiências foram parecidas nos dois casos, sendo que a maior eficiência (em laranja, quase 80%) foi obtida com uma bateria recém carregada, que apresentava mais de 4V em seus terminais. 
   As conclusões que tiramos deste teste são:
– O conversor promete correntes de saída de até 600mA, porém entrega somente 300mA,
– As maiores eficiências foram obtidas na faixa dos 150-200mA
– A faixa de eficiência obtida (60-80%) é relativamente alta para um conversor comprado por poucos dólares na China.
   Observação: somente efeito de comparação, os conhecidos reguladores de tensão lineares da família 78xx (7805, 7809, 7812, 7815) têm eficiências muito mais baixas que este módulo que testamos, podendo chegar á apenas 40%, ou seja: até 60% da energia aplicada aos 78xx é perdida em forma de calor. Portanto este módulo que testamos hoje (e qualquer outro regulador de tensão chaveado) é muito melhor e mais econômico que os 78xx.
Eficiência de conversores boost/elevadores (de 3.3 para 5V)

Uma ideia sobre “Eficiência de conversores boost/elevadores (de 3.3 para 5V)

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