Микросхема MC34063 схема включения | Практическая электроника
MC34063 – универсальная микросхема для самых простых импульсных преобразователей. На ней без применения внешних переключающих транзисторов можно строить понижающие, повышающие и инвертирующие преобразователи. А это основные типы преобразователей, не имеющих гальванической развязки.
Основные технические характеристики MC34063
- Широкий диапазон значений входных напряжений: от 3 В до 40 В;
- Высокий выходной импульсный ток: до 1,5 А;
- Регулируемое выходное напряжение;
- Частота преобразователя до 100 кГц;
- Точность внутреннего источника опорного напряжения: 2%;
- Ограничение тока короткого замыкания;
- Низкое потребление в спящем режиме.
Понять как работает микросхема проще всего по структурной схеме.
Разберем по пунктам:
- Источник опорного напряжения 1,25 В;
- Компаратор, сравнивающий опорное напряжение и входной сигнал с входа 5;
- Генератор импульсов сбрасывающий RS-триггер;
- Элемент И объединяющий сигналы с компаратора и генератора;
- RS-триггер устраняющий высокочастотные переключения выходных транзисторов;
- Транзистор драйвера VT2, в схеме эмиттерного повторителя, для усиления тока;
- Выходной транзистор VT1, обеспечивает ток до 1,5А.
Генератор импульсов постоянно сбрасывает RS-триггер, если напряжение на входе микросхемы 5 – низкое, то компаратор выдает сигнал на вход S сигнал устанавливающий триггер и соответственно включающий транзисторы VT2 и VT1. Чем быстрее придет сигнал на вход S тем больше времени транзистор будет находиться в открытом состоянии и тем больше энергии будет передано со входа на выход микросхемы. А если напряжение на входе 5 поднять выше 1,25 В, то триггер вообще не будет устанавливаться. И энергия не будет передаваться на выход микросхемы.
Производители этой микросхемы (например Texas Instruments) в своих datasheets пишут, что её работа основана на широтно-импульсной модуляции (PWM). Даже если и можно назвать то, что делает MC34063 ШИМом, то очень уж примитивным.
- Самый главный недостаток MC34063 – отсутствие встроенного усилителя ошибки. Поэтому пульсации выходного напряжения получаются достаточно большими. И не просто так в рекомендациях по применению предлагается на выход преобразователя устанавливать дополнительный LC-фильтр.
- Второй недостаток – не простое подключение внешнего МДП транзистора.
Мое же мнение, что если требуется низкий уровень пульсаций, либо большая мощность преобразователя, то лучше использовать другие микросхемы – с внутренним усилителем ошибки и с драйвером работающим с полевыми транзисторами.
MC34063 для нетребовательных к пульсациям и мощности применений!
MC34063 повышающий преобразователь
Например я данную микросхему использовал чтобы получить 12 В питание интерфейсного модуля от ноутбучного порта USB (5 В), таким образом интерфейсный модуль работал когда работал ноутбук ему не нужен был свой источник бесперебойного питания.
Также имеет смысл использовать микросхему для питания контакторов, которым нужно более высокое напряжение, чем другим частям схемы.
Рассмотрим пример повышающего преобразователя из документации. Эта схема рассчитана на входное напряжение 12 В, выходное — 28 В при токе 175мА.
- C1 – 100 мкФ 25 В;
- C2 – 1500 пФ;
- C3 – 330 мкФ 50 В;
- DA1 – MC34063A;
- L1 – 180 мкГн;
- R1 – 0,22 Ом;
- R2 – 180 Ом;
- R3 – 2,2 кОм;
- R4 – 47 кОм;
- VD1 – 1N5819.
В данной схеме ограничение входного тока задается резистором R1, выходное напряжение определяется соотношением резистором R4 и R3.
Понижающий преобразователь на МС34063
Понизить напряжение значительно проще – существует большое количество компенсационных стабилизаторов не требующих катушек индуктивности, требующих меньшего количества внешних элементов, но и для импульсного преобразователя находиться работа когда выходное напряжение в несколько раз меньше входного, либо просто важен КПД преобразования.
- C1 – 100 мкФ 50 В;
- C2 – 1500 пФ;
- C3 – 470 мкФ 10 В;
- DA1 – MC34063A;
- L1 – 220 мкГн;
- R1 – 0,33 Ом;
- R2 – 1,3 кОм;
- R3 – 3,9 кОм;
- VD1 – 1N5819.
Данный преобразователь можно использовать для питания USB устройств. Кстати можно повысить ток отдаваемый в нагрузку, для этого потребуется увеличить емкости конденсаторов C1 и C3, уменьшить индуктивность L1 и сопротивление R1.
МС34063 схема инвертирующего преобразователя
Третья схема используется реже двух первых, но не менее актуальна. Для точного измерения напряжений или усиления аудио сигналов часто требуется двуполярное питание, и МС34063 может помочь в получении отрицательных напряжений.
В документации приводиться схема позволяющая преобразовать напряжение 4,5 .. 6.0 В в отрицательное напряжение -12 В с током 100 мА.
- C1 – 100 мкФ 10 В;
- C2 – 1500 пФ;
- C3 – 1000 мкФ 16 В;
- DA1 – MC34063A;
- L1 – 88 мкГн;
- R1 – 0,24 Ом;
- R2 – 8,2 кОм;
- R3 – 953 Ом;
- VD1 – 1N5819.
Обратите внимание, что в данной схеме сумма входного и выходного напряжения не должна превышать 40 В.
Аналоги микросхемы MC34063
Если MC34063 предназначена для коммерческого применении и имеет диапазон рабочих температур 0 .. 70°C, то её полный аналог MC33063 может работать в коммерческом диапазоне -40 .. 85°C.
Несколько производителей выпускают MC34063, другие производители микросхем выпускают полные аналоги: AP34063, KS34063. Даже отечественная промышленность выпускала полный аналог К1156ЕУ5, и хотя эту микросхему купить сейчас большая проблема, но вот можно найти много схем методик расчетов именно на К1156ЕУ5, которые применимы к MC34063.
Если необходимо разработать новое устройство и какжется MC34063 подходит как нельзя лучше, то соит обратить внимание на более современные аналоги, например: NCP3063.
особенности практической реализации, простые устройства и калькулятор расчета
MC34063 представляет собой достаточно распространенный тип микроконтроллера для построения преобразователей напряжения как с низкого уровня в высокий, так и с высокого в низкий. Особенности микросхемы заключаются в ее технических характеристиках и рабочих показателях. Устройство хорошо держит нагрузки с током коммутации до 1,5 А, что говорит о широкой сфере его использования в различных импульсных преобразователях с высокими практическими характеристиками.
Описание микросхемы
Стабилизация и преобразование напряжения — это немаловажная функция, которая используется во многих устройствах. Это всевозможные регулируемые источники питания, преобразующие схемы и высококачественные встраиваемые блоки питания. Большинство бытовой электроники сконструированного именно на этой МС, потому что она имеет высокие рабочие характеристики и без проблем коммутирует достаточно большой ток.
MC34063 имеет встроенный осциллятор, поэтому для работы устройства и старта преобразования напряжения в различные уровни достаточно обеспечить начальное смещение путем подключения конденсатора ёмкостью 470пФ. Этот контроллер пользуется огромной популярностью среди большого количества радиолюбителей. Микросхема хорошо работает во многих схемах. А имея несложную топологию и простое техническое устройство, можно легко разобраться с принципом ее работы.
Как ШИМ рассматривать этот контроллер не стоит, так как в нем отсутствует немаловажный компонент – устройство коррекции ошибки. Из-за чего на выходе микросхемы может возникать погрешность. А для исключения ошибки на выходе рекомендуется подключать хотя бы простой LC-фильтр. Также она является одной из самых доступных в ценовом диапазоне, поэтому большинство полезных устройств сконструированы именно на этом контроллере.
Микросхема имеет небольшой запас по мощности, поэтому в критических режимах она вполне сможет выстоять, но кратковременно. Поэтому при разработке любых устройств на базе этого ШИМ следует грамотно выбирать параметры компонентов и производить расчет MC34063 в соответствии с режимами работы. А чтобы облегчить процесс расчета параметров устройств на базе этой интегральной схемы, можно воспользоваться mc34063 калькулятором.
Аналоги
Как и у любой интегральной схемы ШИМ-контроллер mc34063 имеются качественные аналоги, одним из которых является отечественная микросхема КР1156ЕУ5. Она имеет хорошие рабочие характеристики, которые станут основой для разработки качественных функциональных устройств с полезными возможностями.
Параметры микросхемы
MC34063 реализован в стандартном DIP-8 корпусе с 8 выводами. Также имеются компоненты для поверхностного монтажа без конкурса. ШИМ-контроллер MC34063 изготовлен достаточно качественно, о чем говорят немалые параметры, позволяющие создавать многофункциональные устройства с широкими возможностями. К основным рабочим характеристикам относятся:
- Диапазон напряжений, которыми может манипулировать контроллер — от 3 до 40В.
- Максимальный коммутируемый ток на выходе биполярного транзистора — 1,5А.
- Напряжение питания — от 3 до 50В.
- Ток коллектора выходного транзистора — 100мА.
- Максимальная рассеиваемая мощность — 1,25Вт.
Выбирая за основу этот ШИМ-контроллер, вы обеспечите себя надёжным практическим макетом, который даст возможность качественно изучить особенности работы импульсных устройств и преобразователей напряжения.
Применяется микросхема во многих устройствах:
- понижающие источники питания;
- повышающие преобразователи;
- зарядные устройства для телефонов;
- драйверы для светодиодов и другие.
Типовая схема включения
Чтобы запустить контроллер достаточно обеспечить несколько условий, реализовать которые можно, имея в кармане пару конденсаторов, индуктивность, диод и несколько резисторов. Схема подключения контроллера зависит от требований, которые будут предъявлены к ней. Если необходимо изготовить ШИМ-стабилизатор, что довольно часто применяется на практике. Схема работает исключительно на понижение выходного напряжения, которое зависит от отношения сопротивлений, включенных в обратной связи. Выходное напряжение формируется делителем в соотношении 1:3 и поступает на вход внутреннего компаратора.
Типовая схема включения состоит из следующих компонентов:
- 3 резистора;
- диод;
- 3 конденсатора;
- индуктивность.
Рассматривая схему на понижение напряжения или его стабилизации можно увидеть, что она оснащена глубокой обратной связью и достаточно мощным выходным транзистором, который прямотоком пропускает через себя напряжение.
Схема включения на понижение напряжения и стабилизации
Из схемы видно, что ток в выходном транзисторе ограничивается резистором R1, а времязадающим компонентов для установки необходимой частоты преобразования является конденсатор C2. Индуктивность L1 накапливает в себе энергию при открытом транзисторе, а по его закрытию разряжается через диод на выходной конденсатор. Коэффициент преобразования зависит от соотношения сопротивлений резисторов R3 и R2.
ШИМ-стабилизатор работает в импульсном режиме:
При открытии биполярного транзистора индуктивность набирает энергию, которая затем накапливается на выходной ёмкости. Такой цикл повторяется постоянно, обеспечивая стабильный выходной уровень. При условии наличия на входе микросхемы напряжения 25В на ее выходе оно составит 5 В с максимальным выходным током до 500мА.
Напряжение можно увеличить путем изменения типа отношения сопротивлений в цепи обратной связи, подключенной к входу. Также он используется в качестве разрядного диода в момент действия обратной ЭДС, накопленной в катушке в момент ее заряда при открытом транзисторе.
Применяя такую схему на практике, можно изготовить высокоэффективный понижающий преобразователь. При этом микросхема не потребляет избыток мощности, которая выделяется при снижении напряжения до 5 или 3,3 В. Диод предназначен для обеспечения обратного разряда индуктивности на выходной конденсатор.
Импульсный режим понижения напряжения позволяет значительно экономить заряд батареи при подключении устройств с низким потреблением. Например, при использовании обычного параметрического стабилизатора на его нагрев во время работы уходило по меньшей мере до 50% мощности. А что тогда говорить, если потребуется выходное напряжение в 3,3 В? Такой понижающий источник при нагрузке в 1 Вт будет потреблять все 4 Вт, что немаловажно при разработке качественных и надёжных устройств.
Как показывает практика применения MC34063, средний показатель потерь мощности снижается как минимум до 13%, что стало важнейшим стимулом для ее практической реализации для питания всех низковольтных потребителей. А учитывая широтно-импульсный принцип регулирования, то и нагреваться микросхема будет незначительно. Поэтому для ее охлаждения не потребуется радиаторов. Средний КПД такой схемы преобразования составляет не менее 87%.
Регулирование напряжения на выходе микросхемы осуществляется за счёт резистивного делителя. При его превышении выше номинального на 1,25В компоратор переключает триггер и закрывает транзистор. В этом описании рассмотрена схема на понижение напряжения с выходным уровнем 5В. Чтобы изменить его, повысить или уменьшить, необходимо будет изменить параметры входного делителя.
Для ограничения тока коммутационного ключа применяется входной резистор. Рассчитываемый как отношение входного напряжения к сопротивлению резистора R1. Чтобы организовать регулируемый стабилизатор напряжения к 5 выводу микросхемы подключается средняя точка переменного резистора. Один вывод к общему проводу, а второй к питанию. Работает система преобразования в полосе частот 100кГц, при изменении индуктивности она может быть изменена. При уменьшении индуктивности повышается частота преобразования.
Другие режимы работы
Кроме режимов работы на понижение и стабилизацию, также довольно часто применяется повышающий. Схема подключения отличается тем, что индуктивность находится не на выходе. Через нее протекает ток в нагрузку при закрытом ключе, который отпираясь, подаёт на нижний вывод индуктивности отрицательное напряжение.
Диод, в свою очередь, обеспечивает разряд индуктивности на нагрузку в одном направлении. Поэтому при открытом ключе на нагрузке формируется 12 В от источника питания и максимальный ток, а при закрытом на выходном конденсаторе оно повышается до 28В. КПД схемы на повышение составляет как минимум 83%. Схемной особенностью при работе в таком режиме является плавное включение выходного транзистора, что обеспечивается ограничением тока базы посредством дополнительного резистора, подключенного к 8 выводу МС. Тактовая частота работы преобразователя задаётся конденсатором небольшой ёмкости, преимущественно 470пФ, при этом она составляет 100кГц.
Выходное напряжение определяется по следующей формуле:
Uвых=1,25*R3 *(R2+R3)
Используя вышеуказанную схему включения микросхемы МС34063А, можно изготовить повышающий преобразователь напряжения с питанием от USB до 9, 12 и более вольт в зависимости от параметров резистора R3. Чтобы провести детальный расчет характеристик устройства, можно воспользоваться специальным калькулятором. Если R2 составляет 2,4кОм, а R3 15кОм, то схема будет преобразовать 5В в 12В.
Схема на MC34063A повышения напряжения с внешним транзистором
В представленной схеме использован полевой транзистор. Но в ней допущена ошибка. На биполярном транзисторе необходимо поменять местами К-Э. А ниже представлена схема из описания. Внешний транзистор выбирается исходя из тока коммутации и выходной мощности.
Драйвер светодиодов
Довольно часто для питания светодиодных источников света применяется именно эта микросхема для построения понижающего или повышающего преобразователя. Высокий КПД, низкое потребление и высокая стабильность выходного напряжения – вот основные преимущества схемной реализации. Есть много схем драйверов для светодиодов с различными особенностями.
Как один из многочисленных примеров практического применения можно рассмотреть следующую схему ниже.
Схема работает следующим образом:
При подаче управляющего сигнала внутренний триггер МС блокирован, а транзистор закрыт. И через диод протекает зарядный ток полевого транзистора. При снятии импульса управления триггер переходит во второе состояние и открывает транзистор, что приводит к разряду затвора VT2. Такое включение двух транзисторов обеспечивает быстрое включение и выключение VT1, что снижает вероятность нагрева из-за практически полного отсутствия переменной составляющей. Для расчета тока, протекающего через светодиоды, можно воспользоваться: I=1,25В/R2.
Зарядное устройство на MC34063
Контроллер MC34063 универсален. Кроме, источников питания она может быть применена для конструирования зарядного устройства для телефонов с выходным напряжением 5В. Ниже представлена схема реализации устройства. Ее принцип работы объясняется как и в случае с обычным преобразованием понижающего типа. Выходной ток заряда аккумулятора составляет до 1А с запасом 30%. Для его увеличения необходимо использовать внешний транзистор, например, КТ817 или любой другой.
РадиоКот :: Преобразователь питания на MC34063
РадиоКот >Схемы >Питание >Преобразователи и UPS >Преобразователь питания на MC34063
Предлагаю вашему вниманию простой, но довольно мощный понижающий ИП.
Целью разработки было создать ИП для питания компьютера в автомобиле. Малогабаритный и с хорошими характеристиками. Простой в изготовлении, используя подручные средства, т.е. элементы от старых РС БП или мамок, от ненужной телефонной зарядки и т.д., и т.п. и возможностью вырезать плату за 20 минут бормашиной, В результате родилась такая схема.
Управляющей микросхемой выбрана МС34063, за дешевизну доступность, удобный тип корпуса и главное наличие некоторого количества их у меня. Но можно было при должном подходе умощнить таким образом, любую микросхему с аналогичными функциями. Работу схемы рассказывать нет смысла, думаю, она очевидна, Остановлюсь только на важных, на мой взгляд, моментах.
Микросхему выпускают множество производителей, в моем распоряжении было три типа, выяснилось, что образец под гордым названием КА34063 склонен возбуждаться, визуально это выражалось в свисте дросселя, хотя свои параметры с незначительным ухудшением конструкция при этом сохраняла. Эффект был устранен установкой по питанию микросхемы дроссель. Это решение не принципиально, можно было обойтись и резистором или еще лучше кренкой вольт на 6-7-8-9.
Цепочка R3-VD1-R4 в базе КТ315, это попытка сэкономить несколько миллиампер, не открывая выходной транзистор микросхемы, используем только предвыходной. Для правильного понимания ситуации смотрите описание на микросхему.
Резистор R5 компромиссный вариант между хорошим фронтом на затворе полевого транзистора и потребляемым током в этой цепи, оптимально 1К. Резистор несколько греется, необходимая мощность 0,5Вт.
Для получения наилучшего КПД, необходимо максимально открыть полевой транзистор, для этого, в этом его включении, требуется подать на затвор импульс амплитудой выше, чем Uпит вольт на 10. Необходимое для этого напряжение снимается с дросселя дополнительной обмоткой. Такой вариант показал несколько лучшие результаты, чем традиционный способ, через емкость с истока полевого транзистора.
Отдельно остановлюсь на том, что с этой схемы, в дополнение к основному Uвых можно получить любые необходимые стабилизированные напряжения любой полярности. Идея заключается в том, что в дросселе DR3 присутствует импульс со стабилизированным действующим значением равным Uвых. Используя это, снимаем необходимые нам напряжения с дросселя вторичными обмотками. Направление намотки важно. Количество витков дополнительной обмотки рассчитывается довольно просто. Например, Uвых 5в, а намотано в основной обмотке, например 10 витков, следовательно, что бы получить 10в, на дополнительной обмотке нужно намотать 20витков.
Преобразователь предназначался, как я ранее говорил для питания компьютера в автомобиле. В одном из зксперементальных вариантов я с него получали 5В и дополнительно 12В 800ма для питания монитора по способу как на схеме >Uвых. Идея себя отлично оправдала. при Uвх от 6 до 29 вольт выходные напряжения оставались неизменными. Но решено было отказаться от такого питания монитора из соображений лишнего тепловыделения преобразователем. Стоит оговориться, что без нагрузки на Uвых идея не работает, в силу того, что микросхема выдает очень короткий импульс, годный только для зарядки выходного электролита до Uвых. Но при нагрузке уже в 0,1А все встает на свои места.
Фильтр по питанию в данный преобразователь сознательно не ставился. Для питания магнитолы монитора и компьютера у меня стоят дополнительный маленький аккумулятор выполняющий роль UPS и развязка с фильтрами на каждое из устройств, ставить еще один фильтр не было смысла.
Параметры схемы:
КПД 89%.
Uвх 6-40В (40в теоретически, реально пробовал до 29В, но не вижу причин схеме не работать и при напряжении до
Vcc max микросхемы)
Uвых выбираем исходя из ваших потребностей. Задается делителем на резисторах R1 R2, они должны при вашем Uвых
обеспечить на 5й ножке микросхемы 1.25В. И соответственно необходимо подобать число витков на дополнительной обмотке
дросселя… Выходной ток, определятся только элементами VT2 VD3 DR3, и подходящим радиатором, для диода и транзистора.
Конструкция рассчитывалась на ток нагрузки до 10А., но при экспериментах, в данном варианте преобразователь
нагружался и до 20А, прекрасно выдерживал этот ток десятки минут. Правда, с падением КПД на пару процентов.
Для долговременной работы с такой нагрузкой как минимум необходимо увеличить размер радиатора для силовых элементов.
Потребляемый ток без нагрузки менее 25мА
Конструкция:
Плата в зеркальном виде под ЛУТ. размер 34Х84 мм.
Сборочный чертеж:
Плата в сборе.
Конструктивно плата рассчитана для корпуса купленного в «Чип и Дип»: называется «G0123 корпус для РЭА 90х38х30мм
Транзистор VT3 и диод VD2 крепятся на боковую стенку корпуса через изолирующую теплопроводящую прокладку. Площадь внешней поверхности приблизительно 130см. Основное количества тепла выделяет диод VD3 и меньше транзистор VT2, приблизительно 3Вт на двоих при нагрузке 5А. Температура корпуса при этом 38-39С, после получаса работы..
Детали:
В моем варианте 5В 10А, стоят R1 1.2k, R2 3.6k, VT2 SUB70N03, VD2 SBL2040CT. Диод VD3 любой быстрый от КД522 до любых импортных, которые в избытке присутствуют в непригодном компьютерном железе, только конечно не те, что стоят в выпрямителе 220в 50Гц в БП.
Теперь про трансформатор DR3. В стремлении получить максимально возможный КПД я постарался сделать
его с наименьшим количеством потерь.
Во-первых сердечник: Кольцо из пресспермалоя, желтого цвета. Взято из РС БП, встречаются два типоразмера 23мм и 27мм. У 23мм при этих токах и этой частоте маловата мощность, и как следствие сердечник сильно греется, поэтому выбрано 27мм.
Во-вторых, провод: Исходя из таблицы соответствия сечения провода и токов, следует, что при 25С на ток 6А
необходимо иметь провод диаметром 2мм
Индуктивность: по всем расчетам необходима от 10мкГн, а для уменьшения пульсаций на выходе, хорошо бы иметь
индуктивность побольше. В результате намотано провода диметром 1.9мм сколько влезло на кольцо, приблизительно
1.5 метра, получилось индуктивность 56мкГн. В конечном итоге при нагрузке 5А, трансформатор не греется и имеется
огромный запас мощности на случай подключения дополнительных устройств. Вторичная обмотка любым тонким
проводом какой есть (ну естественно не стоит связываться с 0.05 или 0.08мм, просто неудобно), реально использовался
провод 0.18мм. Число витков в два раза больше чем в первичной обмотке.
Дросселя DR1 и DR2 намотаны на первых попавшихся 6мм гантельках, проводом, какой был: 0.18мм до заполнения,
получилось где-то 300-500мкГн.
DR2 можно заменить на резистор ом на 100, следует учесть, что в этой точке большой импульсный ток, и без
должного демпфера диоды КД522, к примеру, перегорают сразу, так что дроссель — лучший выход из положения
DR4 тоже необязательно ставить, но с точки зрения уменьшения пульсаций на выходе он полезен. Как элемент,
был взят первый попавшийся от PC БП с приглянувшимся по толщине стержневым сердечником и проводом..
Для защиты на все случаи жизни на входе стоит самовосстанавливающийся предохранитель на 4А.
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
| Рис. Структурная схема MC34063A (русский datasheet) | Рис. Структурная схема MC34063A (английский datasheet) |
повышающих (Step-up converter)
 |
Важное замечание! Опорное напряжение токового входа микросхемы 34063 различается у разных корпусов, с разбросами от 0,25В до 0,45В. . Стандартные расчеты принимаются для опорного напряжения 0,3В. Таким образом если напряжение на шунте станет выше чем 0.3 вольта, микросхема 34063 отключится. (Например резистор R1=1 Ом, тогда при достижении U=1 Ом*0,3А=0,3В сработает защита по току и микросхема отключится. На практике это означает, что при значении резистора R1=1 Ом выходной ток источника питания будет 0,3А).
R2, R3 — делитель напряжения, с помощью которого задается выходное напряжение.
Рис. Выходное напряжение, формула расчета.
Фильтр рассмотрим отдельно, так как именно фильтр является слабым звеном при эксплуатации.
L1 – накопительная и фильтрующая индуктивность. Данную индуктивность настоятельно не рекомендуется уменьшать, так же именно эта индуктивность задает выходной ток, поэтому толщина провода довольно критичный параметр. На практике такая схема фильтра довольно редкое явление, как правило ставится второй LC фильтр, индуктивности включаются встречно.
С3 – принцип такой же как у катушки индуктивности. Несмотря на расчеты, если нет ограничения по размерам, конденсатор на 470 мкФ увидеть здесь довольно редкое явление. А вот конденсатор на 1000 мкФ здесь общепринятый стандарт (рассматриваем схемы Uвх=24В, Uвых=5В). Конденсатор должен быть LOW ESR, однако на практике это довольно редкое явление, ставится обычный конденсатор. Хотя если поднять оборудование 2000-2002 г.в. то там можно встретить LOW ESR конденсаторы в фильтре. Некоторые производители ставят в параллель ВЧ конденсатор, однако это довольно спорное решение.
|
Конденсатор фильтра для понижающих (Step-down converter) источников питания не является обязательным элементом, при достаточно большой индуктивности фильтра.
MC34063 datasheet по-русски.
Рынок электроники сегодня предоставляет много вариантов микросхем для стабилизации и преобразования напряжения. Я остановлюсь на самом пожалуй распространенном контроллере серии 34063. Эта микросхема хороша тем что она доступна, на её базе легко изучить устройство и работу шим контроллеров. Сама микросхема копеечная так что если в ходе работы вы спалите пару штук, то будет не жалко. Для MC34063 есть в сети много удобных калькуляторов где легко рассчитать нужные параметры вашего устройства.
У MC34063 масса аналогов, и даже есть отечественный — КР1156ЕУ5.
Диапазон рабочих напряжений MC34063 от 3 до 40 вольт.
Коммутируемый ток ключа MC34063 до 1.5 А.
Данный контроллер почти так же популярен как таймер 555 серии.
Собирая данное устройство вы получите массу опыта в налаживании подобных устройств и в дальнейшем перейдёте к более сложным схемам.
Для запуска контроллера в работу потребуется сама микросхема MC34063, индуктивность, диод, пару конденсаторов на 100 — 500 мкф, и 3 — 4 резистора.
Теперь о том как это всё работает:
Смотрим на 1 схему step-down, это работает почти как обычный шим стабилизатор.
Данное включение MC34063 реализует только понижение входного напряжения !
При уравнивании или снижении входного напряжения ниже заданного выходного, ключевой транзистор открывается и мы имеем прямой переток напряжения через ключ и индуктивность к выходу устройства.
Индуктивность и емкость в выходной цепи образуют фильтр.
При открытии ключа дроссель набирает энергию. При закрытии ключа микросхемы, обратная ЭДС дросселя фильтра разряжается через диод и конденсатор Co. Данный цикл постоянно повторяется с заданной частотой. Такая схема хорошо подходит для того что бы снизить напряжение например с 12- 9 вольт на 5 или 3.3 вольта. Есть вариант поставить для этих целей обычный стабилизатор типа 7805. Но это не очень практично.
Допустим вы снижайте напряжение батареи крона через линейный стабилизатор до 5 вольт, тут вы теряйте на нагреве стабилизатора почти 50% энергии, а если вам нужно 3.3 вольта то на нагрев уйдёт уже 70%, это уже не лезет ни в какие ворота .
А если то же самое проделать с шим контроллером то потери упадут до 13%,
плюс радиатор вам не понадобится. КПД данного вида преобразователя 87%.
В реалии при замере у меня MC34063 в работе кушает 2-3 мА. По паспорту 4 мА, что возможно так же зависит от производителя микросхемы.
Едем дальше. Стабилизирует схема выходное напряжение, с помощью делителя на двух резисторах R1;R2 подключенных к 5 выводу микросхемы. Как только напряжение на 5 выводе превысит 1.25 вольта, компаратор переключит тригер и ключ микросхемы закроется. Так ограничивается рост напряжения на выходе устройства.
Меняя номиналы этих резисторов можно задавать напряжение выхода.
На практике часто ставится переменный резистор, средняя точка которого идёт к 5 выводу MC34063, а крайние выводы подключаются один к земле другой к выходному напряжению.
Резистор Rsc между 7 и 6 выводами задаёт максимальный ток ключа микросхемы. Защита срабатывает когда между выводами 7 и 6 напряжение подымается более 0.3 вольта.
На 3 выводе MC34063 стоит конденсатор задающий частоту внутреннего генератора.
Максимальная частота по паспорту 100 кГц. Чем меньше индуктивность тем больше нужно частоту и наоборот.
Теперь рассмотрим схему 2 включения MC34063, Step-Up.По нашему, это преобразователь на обратной ЭДС .
Мне на просторах интернета попалась схемка автора Ahtoxa с заменой микросхемы КРЕН5 на маленькую платку с МС34063, собранную с небольшими изменениями по даташиту по току до 0,5 А. Дело в том, что иногда бывает необходимость поставить стабилизатор без громоздкого радиатора при большом входном напряжении. И потому такой вариант вполне мог бы быть применим. Известно, что микросхема LM7805 является линейным стабилизатором напряжения,то есть всё лишнее напряжение она высаживает на себе. И при входном напряжении 12 В, она вынуждена обеспечивать на себе падение напряжения в 7 вольт. Умножьте это на ток хотя бы в 100 мА, и получите уже 0.7 Вт лишней рассеиваемой мощности. При чуть больших токах или разнице между входным и выходным напряжениями без большого теплоотвода уже не обойтись.
Простая и регулируемая схемы МС34063
Автор не стал делиться печатной платой, поэтому разработал свой похожий вариант. Скачать его вместе с докуметацией и другими нужными для сборки файлами можно в общем архиве.
Стабилизатор отлично работает. Собирал неоднократно. Правда отличия от даташита не в лучшую сторону. Ограничительный резистор ставить настоятельно рекомендуется. Иначе при наличии на выходе больших емкостей, может вызвать пробой внутри микросхемы. Включение паралельно двух диодов не оправдано. Лучше ставить один по мощнее. Хотя для тока 500 мА и такого с гловой хватит. Для больших токов, желательно ставить внешний транзистор. Хотя микросхема по даташиту и рассчитана на 1,5 А, но рабочий ток больше 500 мА не рекомендуется.
Далее ещё получилось подкорректировать печатку, ток уже можно будет до 1 А поднимать, плюс регулировка выхода. Катушка L1 паяется со стороны печатных проводников.
А вот как регулятор будет выглядеть на платке: дроссель, резистор и SMD конденсатор на этом фото пока не установлены, но в принципе всё удобно и компактно уместилось. Испытания в конечном итоге прошли успешно. Автор материала Igoran.
Обсудить статью СТАБИЛИЗАТОР НА МИКРОСХЕМЕ МС34063
ЗУ для телефона от прикуривателя на MC34063 – Поделки для авто
MC34063 – популярная микросхема для конструирования небольших схем бестрансформаторных преобразователей напряжения. Она универсальна, поскольку на ее базе можно сделать повышающие, понижающие и инвертирующие DC-DC преобразователи напряжения. Диапазон входных и выходных напряжений позволяет с легкостью собрать на базе этой микросхемы ряд преобразователей напряжения с минимальными затратами, которые незаменимы в быту.
Разумеется, все эти конструкции можно купить в Китае, в готовом виде, но об этом мы сегодня беседовать не станем, в Китае можно все купить, но своими руками – интересней.
Рассмотрим мы конструкцию понижающего преобразователя напряжения, на вход которого можно подавать напряжение от 5/6 до 40 Вольт, при этом выходное напряжение всегда будет держаться стабильным, на уровне 5 Вольт. от 5 Вольт заряжаются все мобильные телефоны, планшеты, некоторые плееры и проигрыватели.
Микросхема пользуется широкой популярностью среди радиолюбителей именно по той причине, что стоит копейки и содержит минимальную обвязку.
Дроссель, выпрямительный диод (шоттки) и несколько пассивных компонентов. Выходное напряжение может быть и другим, существует куча программ и формул для расчета инверторов на этой микросхеме. Выходное напряжение зависит от соотношения резисторов R3/R2.
Диод в принципе тоже не критичен и можно взять обычные импульсные, можно из линейки FR/UF/HER/SF и т.п.
Диод нужен с током выше 1,5 Ампер, лучше 3, поскольку выходной ток с микросхемы может доходить до 1,5 Ампер. Сам дроссель намотан на ферритовой гантельке, можно и кольцо, обмотка намотана проводом 0,6-0,8 мм и состоит из 15-20 Витков. Можно взять готовый дроссель из некоторых компьютерных блоков питания.
Конденсатор C1 отвечает за рабочую частоту встроенного в микросхему генератора, советуется запускать микросхему на частотах 40-60 кГц.
К стати, на указанной микросхеме реализуются и однотактные трансформаторные преобразователи напряжения, для получения более широкого диапазона выходного напряжения и обеспечения гальванической развязки. Мощность при этом тоже тоже можно поднять, ведь в таком случае выход микросхемы усилен мощным транзистором.
Похожие статьи:
СТАБИЛИЗАТОР НА МИКРОСХЕМЕ МС34063
Мне на просторах интернета попалась схемка автора Ahtoxa с заменой микросхемы КРЕН5 на маленькую платку с МС34063, собранную с небольшими изменениями по даташиту по току до 0,5 А. Дело в том, что иногда бывает необходимость поставить стабилизатор без громоздкого радиатора при большом входном напряжении. И потому такой вариант вполне мог бы быть применим. Известно, что микросхема LM7805 является линейным стабилизатором напряжения,то есть всё лишнее напряжение она высаживает на себе. И при входном напряжении 12 В, она вынуждена обеспечивать на себе падение напряжения в 7 вольт. Умножьте это на ток хотя бы в 100 мА, и получите уже 0.7 Вт лишней рассеиваемой мощности. При чуть больших токах или разнице между входным и выходным напряжениями без большого теплоотвода уже не обойтись.
Простая и регулируемая схемы МС34063
Автор не стал делиться печатной платой, поэтому разработал свой похожий вариант. Скачать его вместе с докуметацией и другими нужными для сборки файлами можно в общем архиве.
Стабилизатор отлично работает. Собирал неоднократно. Правда отличия от даташита не в лучшую сторону. Ограничительный резистор ставить настоятельно рекомендуется. Иначе при наличии на выходе больших емкостей, может вызвать пробой внутри микросхемы. Включение паралельно двух диодов не оправдано. Лучше ставить один по мощнее. Хотя для тока 500 мА и такого с гловой хватит. Для больших токов, желательно ставить внешний транзистор. Хотя микросхема по даташиту и рассчитана на 1,5 А, но рабочий ток больше 500 мА не рекомендуется.
Далее ещё получилось подкорректировать печатку, ток уже можно будет до 1 А поднимать, плюс регулировка выхода. Катушка L1 паяется со стороны печатных проводников.
А вот как регулятор будет выглядеть на платке: дроссель, резистор и SMD конденсатор на этом фото пока не установлены, но в принципе всё удобно и компактно уместилось. Испытания в конечном итоге прошли успешно. Автор материала Igoran.
Форум
Обсудить статью СТАБИЛИЗАТОР НА МИКРОСХЕМЕ МС34063
MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.
Некоторое время назад я уже публиковал обзор, где показал как при помощи КРЕН5 сделать ШИМ стабилизатор. Тогда же я упомянул о одном из самых распространенных и наверное самых дешевых контроллеров DC-DC преобразователей. Микросхеме МС34063.Сегодня я попробую дополнить предыдущий обзор.
Вообще, данную микросхему можно считать устаревшей, но тем не менее она пользуется заслуженной популярностью. В основном из-за низкой цены. Я их до сих пор иногда использую в своих всяких поделках.
Собственно потому я и решил прикупить себе сотню таких микрух. Обошлись они мне в 4 доллара, сейчас у того же продавца они стоят 3.7 доллара за сотню, это всего 3.7 цента за штуку.
Найти можно и дешевле, но я заказывал их в комплект к другим деталям (обзоры зарядного для литиевого аккумулятора и стабилизатор тока для фонарика). Есть еще четвертый компонент, который я заказал там же, но о нем в другой раз.
Ну я наверное уже утомил длинным вступлением, потому перейду к обзору.
Предупрежу сразу, будет много всяких фото.
Пришло это все в пакетиках, замотанное в ленту из пупырки. Такая себе кучка 🙂
Сами микросхемы аккуратно запакованы в пакетик с защелкой, на него наклеена бумажка с наименованием. Написано от руки, но проблемы распознать надпись, думаю не возникнет.
Данные микросхемы производятся разными производителями и маркируются так же по разному.
MC34063
KA34063
UCC34063
И т.д.
Как видно, меняются только первые буквы, цифры остаются неизменными, потому обычно ее называют просто 34063.
Мне достались первые, MC34063.
Фото рядом с такой же микрухой, но другого производителя.
Обозреваемая выделяется более четкой маркировкой.
Что дальше можно обозреть я не знаю, потому перейду ко второй части обзора, познавательной.
DC-DC преобразователи используются во многих местах, сейчас наверное уже тяжело встретить электронное устройство, где их нет.
Существует три основные схемы преобразования, все они описаны в даташите к 34063, а так же в дополнении по ее применению, ну и в еще одном описании.
Все описанные схемы не имеют гальванической развязки. Так же, если вы посмотрите внимательно все три схемы, то заметите, что они очень похожи и отличаются перестановкой местами трех компонентов, дросселя, диода и силового ключа.
Сначала самая распространенная.
Step-down или понижающий ШИМ преобразователь.
Применяется там, где надо понизить напряжение, причем сделать это с максимальным КПД.
Напряжение на входе всегда больше, чем на выходе, обычно минимум на 2-3 Вольта, чем больше разница, тем лучше (в разумных пределах).
При этом ток на входе меньше, чем на выходе.
Такую схемотехнику применяют часто на материнских платах, правда преобразователи там обычно многофазные и с синхронным выпрямлением, но суть остается прежней, Step-Down.
В этой схеме дроссель накапливает энергию при открытом ключе, а после закрытия ключа напряжение на дросселе (за счёт самоиндукции) заряжает выходной конденсатор
Следующая схема применяется немного реже первой.
Ее часто можно встретить в Power-bank, где из напряжения аккумулятора в 3-4.2 Вольта получается стабилизированные 5 Вольт.
При помощи такой схемы можно получить и больше, чем 5 Вольт, но надо учитывать, что чем больше разница напряжений, тем тяжелее работать преобразователю.
Так же есть одна не очень приятная особенность данного решения, выход нельзя отключить «программно». Т.е. аккумулятор всегда подключен к выходу через диод. Так же в случае КЗ ток будет ограничен только внутренним сопротивлением нагрузки и батареи.
Для защиты от этого применяют либо предохранители, либо дополнительный силовой ключ.
Так же как и в прошлый раз, при открытом силовом ключе сначала накапливается энергия в дросселе, после закрытия ключа ток на дросселе меняет свою полярность и суммируясь с напряжением батареи поступает на выход через диод.
Напряжение на выходе такой схемы не может быть ниже напряжения на входе минус падение на диоде.
Ток на входе больше чем на выходе (иногда значительно).
Третья схема применяется довольно редко, но не рассмотреть ее будет неправильно.
Это схема имеет на выходе напряжение обратной полярности, чем на входе.
Называется — инвертирующий преобразователь.
В принципе данная схема может как повышать, так и понижать напряжение относительно входного, но из-за особенностей схемотехники чаще используется только для напряжений больше или равных входному.
Преимущество данной схемотехники — возможность отключения напряжения на выходе при помощи закрытия силового ключа. Это так же умеет делать и первая схема.
Как и в предыдущих схемах, энергия накапливается в дросселе, а после закрытия силового ключа поступает в нагрузку через обратно включенный диод.
Когда я задумывал данный обзор, то не знал, что лучше выбрать для примера.
Были варианты сделать понижающий преобразователь для РоЕ или повышающий для питания светодиода, но как то все это было неинтересно и совсем скучно.
Но несколько дней назад позвонил товарищ и попросил помочь ему с решением одной задачки.
Надо было получить выходное стабилизированное напряжение независимо от того, входно больше или меньше выходного.
Т.е. нужен был повышающе-понижающий преобразователь.
Топология данных преобразователей называется SEPIC (Single-ended primary-inductor converter).
Еще пара неплохих документов по данной топологии. 1, 2.
Схема данного типа преобразователей заметно сложнее и содержит дополнительный конденсатор и дроссель.
Вот по этой схеме я и решил делать
Для примера я решил делать преобразователь, способный давать стабилизированные 12 Вольт при колебаниях входного от 9 до 16 Вольт. Правда мощность преобразователя невелика, так как используется встроенный ключ микросхемы, но решение вполне работоспособно.Если умощнить схему, поставить дополнительный полевой транзистор, дроссели на больший ток и т.д. то такая схема может помочь решить проблему питания 3,5 дюйма жесткого диска в машине.
Так же, такие преобразователи могут помочь решить проблему получения, ставшего уже популярным, напряжения 3.3 Вольт от одного литиевого аккумулятора в диапазоне 3-4.2 Вольта.
Но для начала превратим условную схему в принципиальную.
После этого превратим ее в трассировку, не будем же мы на монтажной плате все ваять.
Ну дальше я пропущу этапы, описанные в одном из моих обзоров, где я показал, как изготавливать печатную плату.
В итоге получилась небольшая платка, размеры платы 28х22.5, толщина после запайки деталей — 8мм.
Нарыл по дому всяких разных деталек.
Дроссели у меня были в одном из обзоров.
Резисторы всегда есть.
Конденсаторы частично были, а частично выпаял из разных устройств.
Керамический на 10мкФ выпаял из старого жесткого диска (еще они водятся на платах мониторов), алюминиевый SMD взял из старого CD-ROMа.
Спаял платку, получилось вроде аккуратно. Надо было сделать фото на каком нибудь спичечном коробке, но забыл. Размеры платы примерно в 2.5 раза меньше спичечного коробка.
Плата поближе, старался компоновать плату поплотнее, свободного месте не очень много.
Резистор 0.25 Ома образован четырьма по 1 Ом параллельно в 2 этажа.
Ну а дальше результаты проверки.
Фотографий много, потому убрал под спойлер
Проверял в четырех диапазонах, но случайно получилось в пяти, не стал этому противиться, а просто сделал еще одно фото.У меня не было резистора на 13КОм, пришлось впаять на 12, поэтому на выходе напряжение несколько занижено.
Но так как плату я делал просто для проверки микросхемы (т.е. сама по себе эта плата больше для меня никакой ценности не несет) и написания обзора, то не стал заморачиваться.
В качестве нагрузки была лампа накаливания, ток нагрузки около 225мА
На входе 9 Вольт, на выходе 11.45
На входе 11 Вольт, на выходе 11.44.
На входе 13 вольт, на выходе все те же 11.44
На входе 15 Вольт, на выходе опять 11.44. 🙂
После этого думал закончить, но так как в схеме указал диапазон до 16 Вольт, то и проверить решил на 16.
На входе 16.28, на выходе 11.44
Так как я разжился цифровым осциллографом, то решил снять осциллограммы.
Я их так же спрятал под спойлер, так как их довольно много
Это конечно игрушка, мощность преобразователя смешная, хотя и полезная.
Но товарищу я подобрал несколько более мощный вариант на Алиэксрессе.
Возможно кому то будет и полезно.
Ссылки по теме.
Повышающе-понижающий DC-DC преобразователь 7..14В / 9В 0,5А
MC34063 sepic
Стабилизатор тока светодиодов на микросхеме МС34063
MC34063A описание, схема подключения.
Калькулятор DC-DC MC34063
Файл печатной платы, схема, даташит. — ссылка.
В общем вот такой получился спонтанный микрообзор микросхемы.
Резюме.
Микросхемы вполне годные, меня устроили, особенно по этой цене.
Надеюсь, что обзор будет полезен. Если есть идеи по доработке, буду рад выслушать.
Наверняка где нибудь накосячил, так как писал без шпаргалок, потому если заметили ошибки, сильно не ругайте.
Хинт по 34063
Многие знают, что так как эта микросхема не является полноценным ШИМ контроллером, а скорее ЧИМ, т.е. у нее частота имеет свойство «плавать» в зависимости от напряжения и нагрузки.
Из-за этого дроссель может неприятно «жужжать».
Избавиться от этого эффекта поможет резистор номиналом 300-680к, подключенный между выводом подключения времязадающего конденсатора и выходом на точку соединения дросселя, диода и силового ключа микросхемы (для схемы Step-Down).
На других топологиях не проверял, но думаю, что тоже поможет.
Вместо котика
А вот так выглядит кристалл 34063 при более детальном рассмотрении в электронный микроскоп.Но так как микроскоп я еще не купил, то фото из инета.
