ME2108 step up.

La ricerca di uno step-up di piccole dimensioni ha condotto ad un modulo basato su ME2108.

Si tratta di un chip disponibile in numerosi packages (SOT23, SOT23-5, SOT89, SOT89-5) che realizza la funzione di step-up con tensione di uscita fissa (3.3 o 5V) e tensione di ingresso a partire da 0.9V, quindi adatto con l'uso di batterie. Un numero di componenti minimo completa il circuito.

La struttura tipica di un DC/DC di tipo boost consiste in un induttore L che accumula energia. Quando l'interruttore si chiude, l'a corrente scorre in L e al suo interno viene accumulata energia. Quando l'interruttore viene aperto per autoinduzione, si verifica una sovratensione, superiore alla tensione di alimentazione.  Questa tensione si somma a quella di alimentazione ottenendo in uscita una tensione maggiore

Il feedback interno mantiene l'uscita costante. In questo integrato la frequenza di commutazione è 180kHz.

Come detto, ci sono diverse versioni del chip; nell'immagine sotto:
- a sinistra la versione che richiede uno switch esterno
- a destra quella con lo switch integrato

Nelle immagino è visibile anche un pin di abilitazione CE, che è presente solo nelle versioni a 5 pin.

Questo origina diverse possibilità circuitali:

	La versione base richiede solamente induttore, diodo e condensatori. Il costruttore dichiara un massimo di 400mA-500mA con ingresso 3V e uscita 5V.
	La versione con switch esterno richiede un MOSFET N o un transistor NPN. Questo permette di guidare correnti maggiori.

I costruttori cinesi hanno introdotto dei piccoli moduli basati su questo componente, interessanti sia per il costo che per le dimensioni:

L'immagine sopra è molto ingrandita: il modulo è solo 11x11x7.5mm !

Lo schema è quello della versione base. L'induttanza è 22uH, il diodo è uno Schottky SS14 e i condensatori in uscita sono ufficialmente 2x12uF, ma è possibile che abbiano valori differenti.

Sono disponibili due versioni, una con uscita 3.3V e una con uscita 5V.
I circuiti stampati riportano una indicazione, ma non è barrata e quindi serve a nulla. I due modelli si distinguono solo per la scritta sul chip, che riporta 33 per il 3.3V e 50 per il 5V.

Esistono anche altre versioni di questo circuito.

Ad esempio questa, che ha componenti su un solo e un LED indicatore della tensione. Inoltre, diversi costruttori si sono cimentati nel formato minuscolo prima indicato, in modo speculare o con piccole variazioni.

Le caratteristiche dichiarate sono:

Ovviamente, trattandosi di uno step-up, la tensione di ingresso deve essere minore di quella di uscita.

Ben certi che le specifiche cinesi sono sempre molto "ottimistiche", abbiamo verificato il comportamento reale del modulo.

I test

Un primo punto positivo (rispetto ad altre "fantasie" cinesi) èdato dagli ingressi e le uscite che sono accessibili con forature passo 2.54 precise, in cui si possono saldare spine o connettori standard, così da poterli inserire anche su una breadboard. 

Il package SMD del controller dovrebbe disporre di un pad termico sul lato inferiore come radiatore. Nel caso del nostro modulo, la superficie è molto ridotta ed evidente che nel caso di correnti non minime, il chip tenderà a scaldare.

Al modulo sono aggiunti due condensatori, uno sulla Vin (22-47uF) e uno sulla Vout (10-22uF). 
Non sono indispensabili, ma senza il primo è possibile che, se l'impedenza della sorgente di alimentazione è alta, si generi un eccesso di corrente assorbita, mentre il secondo aiuta a ottimizzare la tensione in uscita. Vanno usati condensatori a basso ESR, meglio se multistrato o tantalio.

Dato che si tratta di un circuito switch mode, le prove sono fatte con un carico minimo di 1mA.

Oltre i valori di corrente in uscita indicati la tensione cade rapidamente e il convertitore smette di funzionare regolarmente: generalmente pare bloccarsi ed occorre togliere alimentazione per resettarlo. 
Correnti di 500mA non sono state possibili a causa del riscaldamento del chip.

Ovviamente la corrente in ingresso aumenta con la richiesta di corrente in uscita e con l'aumentare della differenza tra Vin e Vout. Questo va tenuto presente che se si utilizzano batterie per la Vin.

• La tensione di uscita è abbastanza stabile attorno al valore nominale, sia col variare della Vin che del carico. Nei moduli provati la tensione 5V era un poco inferiore, mentre nei 3.3V era superiore.
   
• Si avvia senza problemi anche con tensioni minori di 0.9V (0,6-0,7V con un carico di 1mA).
   
• Il rendimento è inferiore all'85% dichiarato. E' molto probabile che dipenda dalle caratteristiche non eccelse della bobina utilizzata.
   
• L'integrato scalda eccessivamente per correnti di ingresso maggiori di 400mA.
   
• Il ripple in uscita è sensibile. 
      

  3.3V	5V
  Vin 2.4V  1mA	Vin 3.8V  1mA
  Vin 2.4V 40mA	Vin 3.8V 40mA
  Vin 2.4V 100mA	Vin 3.8V  200mA

Come si nota, oltre 300mV di rumore sono veramente troppi; poco male per l'alimentazione di circuiti digitali, ma non bene per circuiti analogici.

All'uscita occorre un filtraggio deciso. Questi sono i risultati con un filtro L/C per Vin=2.4V , Vout=3.3V e corrente 1mA: 
  

1mH + 100uF	1mH + 560uF

Dopo il filtro il rumore scende attorno ai 20mV, che è accettabile.

Conclusione.

Nel mare magnum dei moduletti cinesi, l'impressione non è negativa: è un oggetto molto piccolo, molto economico e con tensione di uscita stabile.
Purtroppo, come solito, in queste realizzazioni spartane, il rumore in uscita, se può essere poco rilevante per alcune applicazioni, non è indicato dove si hanno funzioni analogiche, come conversioni AD e DA, a meno di usare all'uscita un deciso filtro L/C.

Sicuramente non è per carichi da 500mA, ma è adeguato per alimentare carichi attorno ai 100mA, che hanno possibili brevi picchi di consumo maggiore (microcontroller, telecomandi, trasmettitori, ecc.).

Alla data di scrittura di queste pagine, il modulo si può reperire da molti fornitori. Su Alibaba il costo medio per un pezzo singolo 1.01$ e 0.71$ per 10 pezzi. A costi maggiori li trovate quasi ovunque.