Схема включения ap34063: MC34063AP1 / MC34064ACD — ИС для импульсных ИП — МИКРОСХЕМЫ — Электронные компоненты (каталог)

Содержание

Понижающий DC преобразователь на MC34063 | Radio-любитель

Всем здравствуйте. Описанный преобразователь, который преобразует входное напряжение от 8 до 30В постоянного тока в выходное напряжение 5В / 500 мА. Использование его разнообразное, для питания устройств небольшой мощности от 5В при потреблении до 500 мА. К примеру, если бы напряжение питания от аккумулятора 12В было уменьшено линейным стабилизатором (например, 7805), мощность рассеивалась бы около 4Вт. При использовании импульсного преобразователя постоянного тока с КПД около 75% рассеиваемая мощность 0,83 Вт.

Однако из-за крутых фронтов внутренних импульсов тока и напряжения, импульсные преобразователи создают радиочастотные помехи. Чтобы свести к минимуму эти помехи, в описываемом преобразователе использовалась более старая, но все еще популярная микросхема MC34063, которая из-за своей относительно низкой частоты переключения (около 32 кГц) создает лишь незначительные помехи в области спектра выше 1 МГц.

Принципиальная схема понижающего преобразователя показана на рисунке и соответствует схеме включения технической документации на микросхему MC34063.

Принципиальная схема преобразователя

Принципиальная схема преобразователя

Входное напряжение питания подается через предохранитель, рассчитанный на ток около 0,5А, на входные клеммы J1 и J2. Диод D1 защищает преобразователь, когда входное напряжение меняется на противоположное, и в этом случае через него протекает ток короткого замыкания и предохранитель на входе перегорает.

В микросхеме имеется переключающий транзистор и схемы управления, по которым он управляется периодическими импульсами с переменным чередованием. Коммутационный транзистор имеет коллектор на выводе 1 микросхемы и эмиттер на выводе 2. Когда транзистор закрыт, входное напряжение подается на катушку L1, и ток, протекающий через катушку, увеличивается экспоненциально. Когда транзистор выключен, ток, протекающий через катушку, замыкается через D2 и экспоненциально уменьшается. Напряжение после дросселя сглаживается конденсатором C4 и подается через фильтр L2 и C5 на выходной разъем J3 и J4. К ним подключается нагрузка преобразователя.

Величина выходного напряжения определяется цепью отрицательной обратной связи делителя R3 и R2. Выходное напряжение поступает на делитель, а напряжение с делителя подается на вход компаратора (вывод 5). Компаратор сравнивает напряжение делителя с внутренним опорным напряжением (1,25В) и изменяет чередование импульсов, управляющих переключающим транзистором, так, чтобы два сравниваемых напряжения были одинаковыми.

Определенным недостатком преобразователя на микросхеме MC34063 является то, что он имеет частоту переключения только около 32 кГц при полной нагрузке 0,5А, в то время как постепенное уменьшение тока нагрузки уменьшается за счет периодического пропуска от одного до нескольких импульсов. Это снижает частоту переключения шаг за шагом до доли от ее максимальной величины, без внешней нагрузки частота коммутации преобразователя составляет около 300 Гц. Это затрудняет сглаживание пульсаций выходного напряжения. Однако это не увеличивает радиочастотные помехи.

Если нам нужно выходное напряжение, отличное от 5В, оставляем резистор R2 = 1,3 кОм и из соотношения после подстановки требуемых U = 1,25В и R2 = 1,3 кОм рассчитываем необходимое сопротивление резистора R3. О наличии выходного напряжения сигнализирует зеленый светодиод D3. Если его значительная яркость является проблемой, увеличиваем сопротивление резистора R4. Также можем не использовать светодиод.

Шунт R1, через который протекает входной ток инвертора, определяет максимальную величину этого тока и, таким образом, защищает микросхему от перегрузки по току. Когда падение напряжения на R1 достигает 310мВ при увеличении тока нагрузки инвертора, чередование импульсов, открывающих переключающий транзистор, начинает изменяться, так что входной ток больше не увеличивается.

В реализованном преобразователе использовались дроссели, от неисправных импульсных блоков питания. L1 на ферритовом сердечнике диаметром 10 и длиной 13 мм, имеет индуктивность 220мкгн и сопротивление 0,2 Ом. L2 на ферритовом сердечнике диаметром 9 и длиной 12 мм имеет индуктивность 3,2мкгн и сопротивление 0,05 Ом. Индуктивность дросселя L2, показанная на схеме, рекомендована производителем MC34063, но такой дроссель отсутствовал. Поскольку дроссели с требуемыми параметрами обычно не продаются, вероятно, их индуктивности не критичны.

Диод D2 это Шоттки, поэтому он имеет меньшее падение напряжения в прямом направлении по сравнению с обычным кремниевым диодом. Оба эти свойства необходимы для достижения хорошей эффективности преобразователя. R1 представляет собой металлопленочный резистор мощностью 2Вт. Также можно использовать резистор меньшей мощностью 1 Вт.

КПД преобразователя. При выходном напряжении 5В, выходном токе 0,5А и входном напряжении 12,15В был измерен входной ток 256 мА, так что при мощности 2,5Вт, подаваемой на нагрузку, потребляемая мощность составила 3,11Вт. По соотношению мощности КПД около 80%, что неплохо. При входном напряжении 25В КПД был еще выше — около 81%. Понижающий преобразователь собран на односторонней печатной плате, показанной на рисунке.

Вариант печатной платы

Вариант печатной платы

Разводка печатной плате

Разводка печатной плате

При сборке без ошибок преобразователь запускается при первом включении. Чтобы уменьшить радиопомехи, преобразователь желательно разместить в экранированном корпусе.

Регулируемый повышающий преобразователь 5В в 12В на MC34063

Регулируемый повышающий преобразователь 5В в 12В на MC34063

Понадобилось запитать 12В куллер от 5В с регулировкой скорости. Выбор пал на микросхему MC34063, которая была под рукой.

На микросхеме MC34063 можно построить повышающий, понижающий преобразователи или инвертор напряжения. В даташит на микросхему есть схемы включения. Напряжение питания от 3-х до 40 Вольт.

Выходной ток данной микросхемы до 1.5А. Для повышения выходного тока, можно использовать внешний транзистор. В моей задаче ток мог достигать нескольких Ампер, поэтому я решил использовать внешний транзистор, да и его легче заменить в случае сгорания. Выбор пал на AO3400 (A09T) N-канальный полевой транзистор в корпусе sot-23.

Типовая схема повышающего (step-up) преобразователя напряжения на MC34063:

 

Так как я использую полевой транзистор, схему включения пришлось немного изменить, 1 вывод микросхемы я подключил к +5В чтобы хватило напряжения для открытия транзистора.

Полная схема регулируемого преобразователя на MC34063:


Разъем J1 micro-USB для подключения к зарядке от сотового телефона. J2 — выход на мотор. Для защиты от индукционной нагрузки лучше установить диод D2. Резистор R2 служит в качестве токоизмерительного шунта, для отключения микросхемы если ток потребителя превысит 500мА.

5 вход микросхемы сравнивает напряжение с внутренним опорным напряжением в 1.25 Вольт. Для 12В на выходе, делитель должен быть примерно 9 к 1. Делитель напряжения на R6,R9,R12 позволяет регулировать напряжение в диапазоне от 6.1 до 18В. R5 нужен для быстрого закрытия транзистора, лучше ставить порядка 100 Ом. Индуктивность я намотал на колечке от видеокарты, 20-30 витков.

В результате получился регулятор для воздухоочистителя питающийся от 5В 2А БП от мобильного телефона.

Готовое устройство выглядит так

  

При копировании материалов ссылка на https://terraideas.ru/ обязательна

Несколько общих проблем в цепи повышения MC34063

Мы используем микросхему MC34063 для повышения напряжения от 7,2 до 12 В. Характеристики интегральной схемы MC34063 следующие:
1. Диапазон входного напряжения: 2,5 ~ 40 В
2. Выходной ток может достигать: 1,5 А
3. Диапазон выходного напряжения: 1,25 В ~ 40 В
4. Рабочая частота: до 100 кГц
MC34063: базовая структура и схема контактов:

Рисунок 3.7 Базовая структура MC34063 и схема контактов
При включении внутрикристального переключателя (T1) схемы понижающего напряжения, состоящей из MC34063, источник питания заземляется через резистор выборки R_sc, индуктор L_1, контакты 1 и 2 MC34063, и индуктор L1 запускается Запас энергии, и C_o обеспечивает энергию для нагрузки.

Когда T_1 выключен, источник питания и индуктор обеспечивают энергию как для нагрузки, так и для конденсатора C_o. В течение периода выделения энергии индуктора, поскольку полярность электродвижущей силы на обоих концах совпадает с полярностью источника питания, который эквивалентен двум источникам питания, соединенным последовательно, напряжение, полученное на нагрузке, выше, чем напряжение источника питания. Частота включения и выключения коммутатора называется рабочей частотой чипа. Пока эта частота достаточно высока относительно постоянной времени нагрузки, постоянное напряжение постоянного тока может быть получено на нагрузке.

Рисунок 3.8 Микросхема повышения MC34063
Принципиальная схема цепи усиления, которую мы используем в схеме, выглядит следующим образом:

Рисунок 3.9 Схема наддува MC34063
При фактическом использовании при сварке платы драйвера мы часто выбираем сначала пайку и отладку цепи повышения напряжения MC34063, поскольку при реальной отладке обнаруживается, что в общем случае не будет цепи 5 В и 3,3 В.
Это слишком большая проблема, но есть много проблем с цепью повышения 12 В. Если есть проблема с цепью повышения 12 В., нет необходимости продолжать сварку других деталей. Поэтому вы должны сначала убедиться, что ваш модуль повышения 12 В не проблема. Две распространенные ситуации при отладке буст-цепей:
Обнаружено, что выходной результат усиления аналогичен напряжению источника питания.
Эта ситуация обычно имеет следующие возможности. Во-первых, существует проблема с пропорциональным сопротивлением в цепи повышения напряжения,
Это необходимо для проверки того, что два пропорциональных сопротивления сварены в обратном направлении, как показано на рисунке ниже, выходное напряжение цепи равно
V_out=V_in×(1+R_6⁄R_7 )
Выберите R_6 для 10 кОм и R_7 для 1,2 кОм. Если R_6 и R_7 поменялись местами, коэффициент усиления близок к 1, поэтому выходное напряжение очень низкое и повышение не завершено.
Во-вторых, одна из причин такой ситуации обычно заключается в том, что сопротивление R_5 на приведенном выше рисунке имеет прямое короткое замыкание. Когда мы используем прецизионный омметр для измерения сопротивления 0,22 Ом, мы находим, что только Небольшая часть сопротивления соответствует сопротивлению 0,22 Ом, что также приводит к тому, что сопротивление напрямую сгорает при коротком замыкании, в результате чего выходное напряжение в основном совпадает с напряжением источника питания.В общем случае вы можете использовать мультиметр для измерения R_5. Замените резистор, если вы продолжаете напрямую замыкать накоротко, вы можете продолжить замену резистора, здесь предположения имеют какое-то отношение к качеству резистора.
В-третьих, если нет проблем с сопротивлением, можно измерить напряжение на контакте 3 микросхемы. Если обнаружено, что напряжение на контакте 3 аналогично напряжению источника питания, можно определить, что проблема в микросхеме. Можно сказать, что отладка осуществляется путем замены чипа.
2) Индуктор очень горячий и имеет много шума. Вообще говоря, в нормальном контуре индуктор также будет издавать некоторый звук. В это время, но если индуктор не контактирует с площадкой Когда фактическое значение или значение индуктивности невелико, вы можете выбрать большую индуктивность. Обратите внимание, что здесь мы обычно используем индуктивность мощности, потому что различные индуктивности не могут быть увеличены в большом масштабе за счет самовибрации.

Понижающий преобразователь mc34063 c p канальным pnp. Импульсный преобразователь на MC34063A. Схема включения на понижение напряжения и стабилизации

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.

Ниже представлена схема повышающего DC-DC конвертера, построенного по топологии boost, который, при подаче на вход напряжения 5. ..13В, на выходе выдает стабильное напряжение 19В. Таким образом, с помощью данного преобразователя можно получить 19В из любого стандартного напряжения: 5В, 9В, 12В. Преобразователь рассчитан на максимальный выходной ток порядка 0,5 А, имеет небольшие размеры и очень удобен.

Для управления преобразователем используется широко распространённая микросхема .

В качестве силового ключа используется мощный n-канальный MOSFET, как наиболее экономичное с точки зрения КПД решение. У этих транзисторов минимальное сопротивление в открытом состоянии и как следствие — минимальный нагрев (минимальная рассеиваемая мощность).

Поскольку микросхемы серии 34063 не приспособлены для управления полевыми транзисторами, то лучше применять их совместно со специальными драйверами (например, c драйвером верхнего плеча полумоста ) — это позволит получить более крутые фронты при открытии и закрытии силового ключа. Однако, при отсутствии микросхем драйверов, можно вместо них использовать «альтернативу для бедных»: биполярный pnp-транзистор с диодом и резистором (в данном случае можно, поскольку исток полевика подключен к общему проводу). При включении MOSFET затвор заряжается через диод, биполярный транзистор при этом закрыт, а при отключении MOSFET биполярный транзистор открывается и затвор разряжается через него.

Схема:

Детали:

L1, L2 — катушки индуктивности 35 мкГн и 1 мкГн, соответственно. Катушку L1 можно намотать толстым проводом на кольце с материнской платы, только найдите кольцо диаметром побольше, потому что родные индуктивности там всего по несколько микрогенри и мотать возможно придётся в пару слоёв. Катушку L2 (для фильтра) берём готовую с материнки.

С1 — входной фильтр, электролит 330 мкФ/25В

С2 — времязадающий конденсатор, керамика 100 пФ

С3 — выходной фильтр, электролит 220 мкФ/25В

С4, R4 — снаббер, номиналы 2,7 нФ, 10 Ом, соответственно. Во многих случаях без него вообще можно обойтись. Номиналы элементов снаббера сильно зависят от конкретной разводки. Расчёт проводят экспериментально, уже после изготовления платы.

С5 — фильтр по питанию микрухи, керамика на 0,1 мкФ

http://сайт/datasheets/pdf-data/2019328/PHILIPS/2PA733. html


C этой схемой также часто просматривают:

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.
Структура схемы:
  1. Источник опорного напряжения 1,25 В;
  2. Компаратор, сравнивающий опорное напряжение и входной сигнал с входа 5;
  3. Генератор импульсов сбрасывающий RS-триггер;
  4. Элемент И объединяющий сигналы с компаратора и генератора;
  5. RS-триггер устраняющий высокочастотные переключения выходных транзисторов;
  6. Транзистор драйвера VT2, в схеме эмиттерного повторителя, для усиления тока;
  7. 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.

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.
Хотя MC34063 выпускается давно, но возможность работы от 3 В, позволяет её использовать в стабилизаторах напряжения питающихся от литиевых аккумуляторов.
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.
В технической документации приводиться пример схемы с входным напряжение 25 В и выходным 5 В при токе 500мА.

  • 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 .

Этот опус будет о 3-богатырях. Почему богатырях?))) Издревна, богатыри — защитники Родины, люди которые «тырили» , то есть копили, а не как сейчас -«воровали», богатство. . Наши накопители — это импульсные преобразователи, 3 типа (понижающий, повышающий, инвертор). Причем все три — на одной микросхеме MC34063 и на одном типа катушки DO5022 индуктивностью 150 мкГн. Применяются они в составе коммутатора СВЧ-сигнала на pin-диодах, схема и плата которых приведена в конце этой статьи.

Расчет понижающего преобразователя (step-down, buck) DC-DC на микросхеме MC34063

Расчет ведется по типовой методике “AN920/D” от ON Semiconductor. Cхема электрическая принципиальная преобразователя изображена на рисунке 1. Номера элементов схемы соответствуют последнему варианту cхемы (из файла “Driver of MC34063 3in1 – ver 08.SCH”).

Рис.1 Схема электрическая принципиальная понижающего (step-down) драйвера.

Выводы микросхемы:

Вывод 1 — SWC (switch collector) — коллектор выходного транзистора

Вывод 2 — SWE (switch emitter) — эмиттер выходного транзистора

Вывод 3 — (timing capacitor) — вход для подключения времязадающего конденсатора

Вывод 4 — GND – земля (соединяется с общим проводом понижающего DC-DC)

Вывод 5 — CII(FB ) (comparator inverting input) — инвертирующий вход компаратора

Вывод 6 — V CC — питание

Вывод 7 — Ipk — вход схемы ограничения максимального тока

Вывод 8 — DRC (driver collector) — коллектор драйвера выходного транзистора (в качестве драйвера выходного транзистора также используется биполярный транзистор, соединенный по схеме Дарлингтона, стоящий внутри микросхемы).

Элементы:

L 3 — дроссель. Лучше использовать дроссель открытого типа (не полностью закрытый ферритом) — серия DO5022T от Сoilkraft или RLB от Bourns, так как такой дроссель входит в насыщение при большем токе, чем распространённые дроссели закрытого типа CDRH Sumida. Лучше использовать дроссели большей индуктивности, чем полученное расчетное значение.

С 11 — времязадающий конденсатор, он определяет частоту преобразования. Максимальная частота преобразования для микросхем 34063 составляет порядка 100 кГц.

R 24 , R 21 — делитель напряжения для схемы компаратора. На неинвертирующий вход компаратора подается напряжение 1,25В от внутреннего регулятора, а на инвертирующий вход — с делителя напряжения. Когда напряжение с делителя становится равным напряжению от внутреннего регулятора — компаратор переключает выходной транзистор.

C 2 , С 5 , С 8 и С 17 , С 18 — соответственно, выходной и входной фильтры. Емкость выходного фильтра определяет величину пульсаций выходного напряжения. Если в процессе расчетов получается, что для заданной величины пульсаций требуется очень большая емкость, можно расчет сделать для больших пульсаций, а потом использовать дополнительный LC-фильтр. Входную емкость обычно берут 100 … 470 мкФ (рекомендация TI не менее 470 мкФ), выходную – также берут 100 … 470 мкФ (взято 220 мкФ).

R 11-12-13 (R sc) — токочувствительный резистор. Он нужен для схемы ограничения тока. Максимальный ток выходного транзистора для MC34063 = 1.5А, для AP34063 = 1.6А. Если пиковый переключаемый ток будет превышать эти значения, то микросхема может сгореть. Если точно известно, что пиковый ток даже близко не подходит к максимальным значениям, то этот резистор можно не ставить. Расчет ведется именно на пиковый ток (внутреннего транзистора). При использовании внешнего транзистора пиковый ток протекает через него, через внутренний транзистор протекает меньший (управляющий) ток.

VT 4 внешний биполярный транзистор, ставится в схему, когда расчетный пиковый ток превышает 1. 5А (при большом выходном токе). Иначе перегрев микросхемы может привести к выходу ее из строя. Рабочий режим (ток базы транзистора) R 26 , R 28 .

VD 2 – диод Шоттки или ультрабыстрый (ultrafast) диод на напряжение (прямое и обратное) не менее 2U вых

Порядок расчета:

  • Выбирают номинальные входное и выходное напряжения: V in , V out и максимальный

выходной ток I out .

В нашей схеме V in =24В, V out =5В, I out =500мА (максимально 750 мА)

  • Выбирают минимальное входное напряжение V in(min) и минимальную рабочую частоту f min при выбранных V in и I out .

В нашей схеме V in(min) =20В (по ТЗ), выбираем f min =50 кГц

3) Рассчитывают значение (t on +t off) max по формуле (t on +t off) max =1/f min , t on(max) — максимальное время, когда выходной транзистор открыт, t off(max) — максимальное время, когда выходной транзистор закрыт.

(t on +t off) max =1/f min =1/50 кГц =0.02 мС =20 мкС

Рассчитывают отношение t on /t off по формуле t on /t off =(V out +V F)/(V in(min) -V sat -V out) , где V F — падение напряжения на диоде (forward –прямое падение напряжения), V sat — падение напряжения на выходном транзисторе, когда он находится в полностью открытом состоянии (saturation – напряжение насыщения) при заданном токе. V sat определяется по графикам или таблицам, приведенным в документации. Из формулы видно, что чем больше V in , V out и чем больше они отличаются друг от друга — тем меньшее влияние на конечный результат оказывают V F и V sat .

(t on /t off) max =(V out +V F)/(V in(min) -V sat -V out)=(5+0.8)/(20-0.8-5)=5.8/14.2=0.408

4) Зная t on /t off и (t on +t off) max решают систему уравнений и находят t on(max) .

t off = (t on +t off) max / ((t on /t off) max +1) =20 мкС /(0. 408+1)=14.2 мкС

t on ( max ) =20- t off =20-14.2 мкС=5.8 мкС

5) Находят емкость времязадающего конденсатора С 11 (Ct ) по формуле:

C 11 = 4.5*10 -5 *t on(max) .

C 11 = 4.5*10 -5 * t on ( max ) =4.5*10 — 5*5.8 мкС=261 pF (это min значение) , берем 680pF

Чем меньше емкость, тем больше частота. Емкости 680pF соответствует частота 14КГц

6) Находят пиковый ток через выходной транзистор: I PK(switch) =2*I out . Если он получился больше максимального тока выходного транзистора (1.5 …1.6 А), то преобразователь с такими параметрами невозможен. Нужно либо пересчитать схему на меньший выходной ток (I out ), либо использовать схему с внешним транзистором.

I PK(switch) =2*I out =2*0.5=1 A (для максимального значения выходного тока 750ма I PK(switch) = 1.4А)

7) Рассчитывают R sc по формуле: R sc =0,3/I PK(switch) .

R sc =0,3/I PK(switch) =0.3/1=0.3 Ом, параллельно соединяем 3 резистора (R 11-12-13 ) по 1 Ом

8) Рассчитывают минимальную емкость конденсатора выходного фильтра: С 17 =I PK(switch) *(t on +t off) max /8V ripple(p-p) , где V ripple(p-p) — максимальная величина пульсаций выходного напряжения. Берется максимальная ёмкость из ближайших к расчетному стандартных значений.

С 17 = I PK ( switch ) *(t on + t off ) max /8 V ripple ( p p ) =1*14.2 мкС/8*50 мВ=50 мкФ, берем 220 мкФ

9) Рассчитывают минимальную индуктивность дросселя:

L 1( min ) = t on ( max ) *(V in ( min ) V sat V out )/ I PK ( switch ) . Если получаются слишком большие C 17 и L 1 , можно попробовать повысить частоту преобразования и повторить расчет. Чем выше частота преобразования — тем ниже минимальная емкость выходного конденсатора и минимальная индуктивность дросселя.

L 1(min) =t on(max) *(V in(min) -V sat -V out)/I PK(switch) =5.8 мкС *(20-0.8-5)/1=82.3 мкГн

Это минимальная индуктивность. Для микросхемы MC34063 дроссель следует выбирать с заведомо большим значением индуктивности, чем расчетное значение. Выбираем L=150мкГн фирмы CoilKraft DO5022.

10) Сопротивления делителя рассчитываются из соотношения V out =1,25*(1+R 24 /R 21) . Эти резисторы должны быть не менее 30 Ом.

Для V out =5В берем R 24 =3.6К, тогда R 21 =1.2К

Онлайн расчет http://uiut.org/master/mc34063/ показывает правильность рассчитанных значений (кроме Сt=С11):

Также есть другой онлайн расчет http://radiohlam.ru/teory/stepdown34063.htm , который также показывает правильность рассчитанных значений.

12) По условиям расчета п.7 пиковый ток 1А (Макс 1. 4А) находится около максимального тока транзистора (1.5 …1.6 А) Желательно поставить внешний транзистор уже при пиковом токе 1А, во избежании перегрева микросхемы. Это и сделано. Выбираем транзистор VT4 MJD45 (PNP-тип) с коэффициентом передачи тока 40 (h31э желательно взять максимально возможным, так как транзистор работает в режиме насыщения и на нем падает напряжение порядка =0.8В). Некоторые производители транзисторов указывают в заголовке даташита про малое значение напряжения насыщения Usat порядка 1В, на которое и надо ориентироваться.

Рассчитаем сопротивления резисторов R26 и R28 в цепях выбранного транзистора VT4.

Ток базы транзистора VT4: I б= I PK ( switch ) / h 21 э . I б=1/40=25мА

Резистор в цепи БЭ: R 26 =10*h 21э / I PK ( switch ) . R 26 =10*40/1=400 Ом (берем R 26 =160Ом)

Ток через резистор R 26: I RBE =V BE /R 26 =0. 8/160=5мА

Резистор в цепи базы: R 28 =(Vin(min)-Vsat(driver)-V RSC -V BEQ 1)/(I B +I RBE)

R 28 =(20-0.8-0.1-0.8)/(25+5)=610 Ом, можно взять меньше 160 Ом (однотипный с R 26 , так как встроенный транзистор Дарлингтона может обеспечить больший ток для меньшего резистора.

13) Рассчитаем элементы снаббера R 32, C 16. (см расчет повышающей схемы и схему ниже).

14) Рассчитаем элементы выходного фильтра L 5 , R 37, C 24 (Г.Oтт “Методы подавления шумов и помех в электронных системах” стр.120-121).

Выбрал — катушку L5=150мкГн (однотипный дроссель с активным резистивным сопротивлением Rдросс=0.25 ом) и С24=47мкФ (в схеме указано большее значение 100 мкФ)

Рассчитаем декремент затухания фильтра кси =((R+Rдросс)/2)* корень(С/L)

R=R37 ставится когда декремент затухания меньше 0.6, чтобы убрать выброс относительной АЧХ фильтра (резонанс фильтра). Иначе фильтр на этой частоте среза будет усиливать колебания, а не ослаблять.

Без R37: Кси=0.25/2*(корень 47/150)=0.07 — будет подъем АЧХ до +20дб, что плохо, поэтому ставим R=R37=2.2 Ом, тогда:

C R37: Кси=(1+2.2)/2*(корень 47/150)=0.646 — при кси 0.5 и более спад АЧХ (те нет резонанса).

Резонансная частота фильтра (частота среза) Fср=1/(2*пи*L*C), должна лежать ниже частот преобразования микросхемы (те фильтровать эти высокие частоты 10-100кГц). Для указанных значений L и С получим Fср=1896 Гц, что меньше частот работы преобразователя 10-100кГц. Сопротивление R37 более нескольких Ом повыщать нельзя, тк на нем упадет напряжение (при токе нагрузки 500мА и R37=2.2 Ом падение напряжения составит Ur37=I*R=0.5*2.2=1.1В).

Все элементы схемы выбраны для поверхностного монтажа

Осциллограммы работы в различных точках схемы понижающего преобразователя:

15) а) Осциллограммы без нагрузки ( Uвх=24в, Uвых=+5В):

Напряжение +5В на выходе преобразователя (на конденсаторе С18) без нагрузки

Сигнал на коллекторе транзистора VT4 имеет частоту 30-40Гц, тк без нагрузки,

схема потребляет около 4 мА без нагрузки

Управляющие сигналы на выв. 1 микросхемы (нижний) и

на базе транзистора VT4 (верхний) без нагрузки

б) Осциллограммы под нагрузкой (Uвх=24в, Uвых=+5В), при частотозадающей емкости c11=680pF. Меняем нагрузку путем уменьшения сопротивления резистора (3 осциллограммы ниже). Выходной ток стабилизатора при этом увеличивается, как и входной.

Нагрузка — 3 резистора 68 ом параллельно (221 мА )

Входной ток – 70мА

Желтый луч — сигнал на базе транзистора (управляющий)

Синий луч — сигнал на коллекторе транзистора (выходной)

Нагрузка — 5 резисторов 68 ом параллельно (367 мА )

Входной ток – 110мА

Желтый луч — сигнал на базе транзистора (управляющий)

Синий луч — сигнал на коллекторе транзистора (выходной)

Нагрузка — 1 резистор 10 ом (500 мА )

Входной ток – 150мА

Вывод: в зависимости от нагрузки меняется частота следования импульсов, при большей нагрузке – частота увеличивается, далее паузы (+5В) между фазой накопления и отдачи -пропадают, остаются только прямоугольные импульсы – стабилизатор работает “на пределе” своих возможностей. Это также видно по осциллограмме ниже, когда напряжение “пилы” имеет выбросы – стабилизатор входит в режим ограничения тока.

в) Напряжение на частотозадающей емкости c11=680pF при максимальной нагрузке 500мА

Желтый луч — сигнал емкости (управляющая пила)

Синий луч — сигнал на коллекторе транзистора (выходной)

Нагрузка — 1 резистор 10 ом (500 мА )

Входной ток – 150мА

г) Пульсации напряжения на выходе стабилизатора (с18) при максимальной нагрузке 500мА

Желтый луч — сигнал пульсаций на выходе (с18)

Нагрузка — 1 резистор 10 ом (500 мА )

Пульсации напряжения на выходе LC(R)-фильтра (с24) при максимальной нагрузке 500мА

Желтый луч — сигнал пульсаций на выходе LC(R)-фильтра (с24)

Нагрузка — 1 резистор 10 ом (500 мА )

Вывод: размах напряжений пульсаций от пика до пика уменьшился с 300мВ до 150мВ.

д) Осциллограмма затухающих колебаний без снаббера:

Cиний луч — на диоде без снаббера (видна вставка импульса со временем

не равным периоду, так как это не ШИМ, а ЧИМ)

Осциллограмма затухающих колебаний без снаббера (увеличено):

Расчет повышающего преобразователя (step-up, boost) DC-DC на микросхеме MC34063

http://uiut.org/master/mc34063/ . Для повышающего драйвера он в основном аналогичен расчету понижающего драйвера, поэтому ему можно верить. Схема при онлайн-расчете автоматически меняется на типовую схему из “AN920/D” Входные данные, результаты расчета и сама типовая схема представлены ниже.

— полевой N-канальный транзистор VT7 IRFR220N. Повышает нагрузочную способность микросхемы, позволяет быстро переключаться. Подбирают по:Электрическая схема повышающего преобразователя изображена на рисунке 2. Номера элементов схемы соответствуют последнему варианту cхемы (из файла “Driver of MC34063 3in1 – ver 08. SCH”). В схеме есть элементы, которых нет на типовой схеме онлайн расчета. Это следующие элементы:

  • Максимальному напряжению сток-исток V DSS = 200В , тк высокое напряжение на выходе +94В
  • Малому падению напряжения канала R DS(on) max =0.6 O м. Чем меньше сопротивление канала, тем меньше потери на нагрев и выше кпд.
  • Малой емкости (входной), которая определяет заряда затвора Qg (Total Gate Charge) и малый входной ток затвора. Для данного транзистора I =Qg* Fsw =15нКл *50 КГц=750мкА .
  • Максимальному току стока I d =5А , тк импульсный ток Ipk=812 mA при выходном токе 100мА

— элементы делителя напряжения R30, R31 и R33 (снижает напряжение для затвора VT7, которое должно быть не более V GS =20В)

— элементы разряда входной емкости VT7 – R34, VD3, VT6 при переключении транзистора VT7 в закрытое состояние. Уменьшает время спада на затворе VT7 с 400нС (не показана) до 50 нС (осциллограмма со временем спада 50нС). -12)=5.1КОм

Величина ёмкости снаббера обычно является компромиссным решением, поскольку, с одной стороны, чем больше ёмкость — тем лучше сглаживание (меньше число колебаний), с другой стороны, каждый цикл ёмкость перезаряжается и рассеивает через резистор часть полезной энергии, что сказывается на КПД (обычно, нормально рассчитанный снаббер снижает КПД очень незначительно, в пределах пары процентов).

Путем постановки переменного резистора, определили более точно сопротивление R =1 K

Рис.2 Схема электрическая принципиальная повышающего (step-up, boost) драйвера.

Осциллограммы работы в различных точках схемы повышающего преобразователя:

а) Напряжение в различных точках без нагрузки :

Напряжение на выходе — 94В без нагрузки

Напряжение на затворе без нагрузки

Напряжение на стоке без нагрузки

б) напряжение на затворе (желтый луч) и на стоке (синий луч) транзистора VT7:

на затворе и на стоке под нагрузкой изменяется частота с 11кГц(90мкс) до 20кГц(50мкс) — те это не ШИМ, а ЧИМ

на затворе и на стоке под нагрузкой без снаббера (растянуто — 1 период колебания)

на затворе и на стоке под нагрузкой со снаббером

в) передний и задний фронт напряжение выв. 2 (желтый луч) и на затворе (синий луч) VT7, пила выв.3:

синий — время нарастания 450 нс на затворе VT7

Желтый — время нарастания 50 нс на выв 2 микросхемы

синий — время нарастания 50 нс на затворе VT7

пила на Ct (выв.3 ИМС) c выбросом регулирования F=11k

Расчет DC-DC инвертера (step-up/step-down, inverter) на микросхеме MC34063

Расчет также ведется по типовой методике “AN920/D” от ON Semiconductor.

Расчет можно вести сразу “онлайн” http://uiut.org/master/mc34063/ . Для инвертирующего драйвера он в основном аналогичен расчету понижающего драйвера, поэтому ему можно верить. Схема при онлайн-расчете автоматически меняется на типовую схему из “AN920/D” Входные данные, результаты расчета и сама типовая схема представлены ниже.

— биполярный PNP-транзистор VT7 (повышает нагрузочную способность)Электрическая схема инвертиртирующего преобразователя изображена на рисунке 3. Номера элементов схемы соответствуют последнему варианту cхемы (из файла “Driver of MC34063 3in1 – ver 08.SCH”). В схеме есть элементы, которых нет на типовой схеме онлайн расчета. Это следующие элементы:

— элементы делителя напряжения R27, R29 (задает ток базы и режим работы VT7),

— элементы снаббера С15, R35 (подавляет нежелательные колебания от дросселя)

Некоторые компоненты отличаются от расчетных:

  • катушка L взята меньше расчетного значения L=L2 (рис.3)=150мкГн (однотипность всех катушек)
  • выходная емкость взята меньше расчетной С0=С19=220мкФ
  • частотозадающий конденсатор взят С13=680пФ, соответствует частоте 14КГц
  • резисторы делителя R2=R22=3.6К, R1=R25=1.2К (взяты сначала для выходного напряжения -5В) и окончательные резисторы R2=R22=5.1 К, R1=R25=1.2К (выходного напряжения -6.5В)

ограничительный резистор тока взят Rsc – 3 резистора параллельно по 1 Ом (результирующее сопротивление 0.3Ом)

Рис.3 Схема электрическая принципиальная инвертера (step-up/step-down, inverter) .

Осциллограммы работы в различных точках схемы инвертера:

a) при входном напряжении +24В без нагрузки :

на выходе -6.5В без нагрузки

на коллекторе – накопление и отдача энергии без нагрузки

на выв.1 и базе транзистора без нагрузки

на базе и коллекторе транзистора без нагрузки

пульсации на выходе без нагрузки

Но в базовой комплектации ему очень не хватало тока для полноценной зарядки смартфона, всего около 500 мА. Устройство пыхтело изо всех сил, но микросхема перегревалась, и это отрицательно сказывалось на КПД и работоспособности в целом.

Напоминаю, чтобы не заморачиваться — можно купить крутой готовый PowerBank на свой вкус:)

Тут одному товарищу на курсовую работу понадобилось сделать Power Bank, поэтому за основу была взята схема с внешним ключевым элементом на полевом транзисторе.

Просто так подключить полевой транзистор на выход открытого эмиттера не получится, применён драйвер, выполненный из диода и pnp транзистора. Схема представлена ниже, все необходимые расчётные формулы указаны на картинке, в дополнение могу предложить калькулятор, по которому можно рассчитать резисторы обратной связи для получения необходимого напряжения (для зарядки смартфона необходимо 5 В). Для 5 Вольт выходного напряжения подойдут резисторы на 1к и 3 к, 1к — тот, который на землю. Как пользоваться калькулятором — написано по первой ссылке в статье.

Развести плату не составило труда, фото ниже, файл в конце статьи.

Использовались smd элементы вперемешку с выводными.

Конечная реализация устройства позволяет заряжать любой смартфон при соответствующем переходнике. Ток вполне может доходить до 2А, при этом ни одна деталь не греется. Конкретно в этой реализации на выходе был USB разъём.

По сути вы видите STEP-UP преобразователь на MCP34063A + MOSFET транзистор для усиления тока.

Если нужно питать от маленького напряжения, как от литий-ионного аккумулятора, на затвор подавать импульсы через диод Шоттки.

Дроссель для микросхемы mc34063. Импульсные регуляторы напряжения MC34063A, MC33063A, NCV33063A

Ниже представлена схема повышающего DC-DC конвертера, построенного по топологии boost, который, при подаче на вход напряжения 5…13В, на выходе выдает стабильное напряжение 19В. Таким образом, с помощью данного преобразователя можно получить 19В из любого стандартного напряжения: 5В, 9В, 12В. Преобразователь рассчитан на максимальный выходной ток порядка 0,5 А, имеет небольшие размеры и очень удобен.

Для управления преобразователем используется широко распространённая микросхема .

В качестве силового ключа используется мощный n-канальный MOSFET, как наиболее экономичное с точки зрения КПД решение. У этих транзисторов минимальное сопротивление в открытом состоянии и как следствие — минимальный нагрев (минимальная рассеиваемая мощность).

Поскольку микросхемы серии 34063 не приспособлены для управления полевыми транзисторами, то лучше применять их совместно со специальными драйверами (например, c драйвером верхнего плеча полумоста ) — это позволит получить более крутые фронты при открытии и закрытии силового ключа. Однако, при отсутствии микросхем драйверов, можно вместо них использовать «альтернативу для бедных»: биполярный pnp-транзистор с диодом и резистором (в данном случае можно, поскольку исток полевика подключен к общему проводу). При включении MOSFET затвор заряжается через диод, биполярный транзистор при этом закрыт, а при отключении MOSFET биполярный транзистор открывается и затвор разряжается через него.

Схема:

Детали:

L1, L2 — катушки индуктивности 35 мкГн и 1 мкГн, соответственно. Катушку L1 можно намотать толстым проводом на кольце с материнской платы, только найдите кольцо диаметром побольше, потому что родные индуктивности там всего по несколько микрогенри и мотать возможно придётся в пару слоёв. Катушку L2 (для фильтра) берём готовую с материнки.

С1 — входной фильтр, электролит 330 мкФ/25В

С2 — времязадающий конденсатор, керамика 100 пФ

С3 — выходной фильтр, электролит 220 мкФ/25В

С4, R4 — снаббер, номиналы 2,7 нФ, 10 Ом, соответственно. Во многих случаях без него вообще можно обойтись. Номиналы элементов снаббера сильно зависят от конкретной разводки. Расчёт проводят экспериментально, уже после изготовления платы.

С5 — фильтр по питанию микрухи, керамика на 0,1 мкФ

http://сайт/datasheets/pdf-data/2019328/PHILIPS/2PA733.html


C этой схемой также часто просматривают:

Детали в схеме рассчитаны на 5В с ограничение тока 500мА, с пульсацией 43кГц и 3мВ. Входное напряжение может быть от 7 до 40 вольт.

За выходное напряжение отвечают резисторный делитель на R2 и R3, если их заменить подстроечным резистором где-то на 10 кОм, то можно будет задавать требуемое выходное напряжение. За ограничение тока отвечает резистор R1. За частоту пульсаций отвечают конденсатор C1 и катушка L1, за уровень пульсаций конденсатор C3. Диод может быть заменён на 1N5818 или 1N5820. Для расчёта параметров схемы есть специальный калькулятор — http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml , где стоит только задать требуемые параметры, он так же может рассчитать схемы и параметры преобразователей нерассмотренных двух типов.

Было изготовлено 2 печатные платы: слева – с делителем напряжения на делителе напряжения, выполненном на двух резисторов типоразмера 0805, справа с переменным резистором 3329H-682 6,8кОм. Микросхема MC34063 в корпусе DIP, под ней два чип танталовых конденсатора типоразмера – D. Конденсатор C1 –типоразмера 0805, диод выводной, резистор ограничения тока R1 – на пол вата, при малых токах, меньше 400 мА, можно поставить резистор меньшей мощности. Индуктивность CW68 22мкГн, 960мА.

Осциллограммы пульсаций, R огранич = 0,3 Ом

На этих осциллограммах показаны пульсации: слева – без нагрузки, справа – с нагрузкой в виде сотового телефона, ограничивающий резистор 0,3 Ом, снизу с той же нагрузкой, но ограничивающий резистор на 0,2 Ом.

Осциллограмма пульсации, R огранич = 0,2 Ом

Снятые характеристики (замерены не все параметры), при входном напряжении 8,2 В.

Этот адаптер был изготовлен для подзарядки сотового телефона и питания цифровых схем в походных условиях.

В статье была приведена плата с переменным резистором в качестве делителя напряжения, размешаю к ней и соответствующею схему, отличие от первой схемы только в делителе.

33 комментария на « Понижающий DC-DC преобразователь на MC34063»

    Очень даже!
    Жаль, я на 3,3 Uвых искал, и помощьнее надо (1,5А-2А).
    Может доработаете?

    В статье приведена ссылка на калькулятор для схемы. По нему для 3,3В нужно поставить R1=11k R2=18k.
    Если вам нужны токи по более, то нужно или транзистор добавлять, или использовать более мощный стабилизатор, например LM2576.

    Спасибо! Направили.

    Если поставить транзистор внешний — защита по току останется? К примеру R1 поставить 0,05 ОМ защита должна срабатывать при 3 A, т. к. микруха сама не выдержит этот ток то ес-но надо усилить полевиком.

    Думаю, ограничение (у этой микросхемы ограничение тока, а не защита) остаться должно будет. В даташите есть схема на биполярнике и расчёты для увеличения тока. Для более больших токов могу посоветовать LM2576, она как раз до 3А.

    Здравствуйте! Я тоже собрал эту схему для автомобильной зарядки мобильника. Но он когда «голодный» (разряжен) ест очень немалый ток (870mA). для этой микрухи это еще нормально, только грется должна. Собирал и на макетке и на плате, результат один — работает 1минуту затем просто падает ток и мобильник отключает заряд.
    Мне не понятно только одно… почему у автора статьи не совпадают не один номинал из расчетных, практически, с калькулятором который привел в статье ссылку. по параметрам у автора «…с пульсацией 43кГц и 3мВ.» и 5В на выходе, а калькулятор при этих прметрах выдает C1 — 470пик, L1 — 66-68мкГн,
    С3 — 1000uF. Вопрос вот в чем: И ГДЕ ТУТ ПРАВДА?

    В самом начале статьи написано – что статья отправлена на доработку.
    Во время расчётов допустил ошибки, и из-за них схема так сильно греться, нужно правильно подобрать конденсатор C1 и индуктивность, но пока до этой схемы всё руки не доходят.
    Мобильник отключает заряд, по превышение определённого напряжения, для большинства телефонов это напряжение более 6В с чем-то вольт. Заряжать телефон лучше током поменьше, аккумулятор подольше проживёт.

    Спасибо Alex_EXE за ответ! Заменил все компоненты по калькулятору, схема не греется вообще, напряжение на выходе 5,7В а при нагрузке (зарядке мобильного) выдает 5В — это норма, да и по току 450mA, детали выбрал по калькулятору, все сошлось в доли вольта. Катушку брал на 100мкГн (калькулятор выдал: не менее 64мкГн, значит можно более:). Все компоненты распишу позже, как испытаю, если кому интересно.
    Таких сайтов как у Вас Alex_EXE (русскоязычных) не так уж и много на просторах интернета, развивайте его и дальше, если можете. Спасибо Вам!

    Рад, что помог 🙂
    Распишите, кому-нибудь может пригодиться.

    Ок, расписываю:
    Испытания прошли удачно, мобилка заряжается (батарея в моей нокии 1350мА)
    -выходное напряжение 5,69В (видимо 1мВ кудато потеряло:) — без нагрузки, и 4,98В с нагрузкой «мобилка».
    -входное бортовое 12В (ну это автомобиль, понятно что 12 это идиал, а так 11,4-14,4В).
    Номиналы для схемы:
    — R1=0.33 Ом/1W (потому как немного греется)
    — R2=20K /0.125W
    — R3=5,6K/0.125W
    — C1=470p керамика
    — C2=1000uF/25v (низкоимпедансный)
    — C3=100uF/50v
    — L1 (как уже писал выше 100мкГн, лучше если будет 68мкГн)

    Вот и все:)

    А у меня к Вам Alex_EXE вопрос:
    Я не могу найти на просторах инета информацию про «Напряжение пульсаций на нагрузке» и «Частота преобразования»
    Как правильно задать эти параметры в калькулятор, то есть подобрать?
    И Что они значат вообще?

    Сейчас хочу на этой микрухе сделать зарядку от батареек но нужно четко понимать эти два параметра.

    Чем пульсаций меньше – тем лучше. У меня стоит 100мкФ и уровень пульсаций 2,5-5%, в зависимости от нагрузки, у вас стоит 1000мкФ – этого более чем достаточно. Частота пульсации в пределах нормы.

    Про пульсации кое-как понял, это как сильно «прыгает напряжение», ну…. примерно:)
    А вот частота преобразования. Что делать с ней? стремится уменьшить или увеличить? Гугла про это молчит как партизан, или то я так искал:)

    Тут я вам точно сказать не могу, хотя частота от 5 до 100КГц для большинства задач будет нормальной. В любом случае это зависит от задачи, более всего требовательны к частоте аналоговые и точные приборы, где колебания могут наложиться на рабочие сигналы тем самым вызвав их искажения.

    Адександр пишет 23.04.2013 в 10:50

    Нашёл то, что надо! Очень кстати. Большое Вам Alex_EXE спасибо.

    Алекс, обьясните пожалуйста чайнику, в случае ввода в схему переменного резистора, в каких пределах будет меняться напряжение?

    можно ли используя данную схему сделать источник тока 6,6 вольт с регулируемым напряжением, Umax чтоб не превышало эти самые 6,6 вольт. хочу сделать несколько групп светодиодов (раб. U 3,3 вольт и ток 180 ма), в каждой группе 2 св.диода, послед. соединенны. источник питания 12вольт, но если необходимо могу приобрести другой. Спасибо если ответите…))

    К сожалению данная конструкция мне не понравилась — больно капризная. Если в будущем надобность появиться то могу вернуться, но пока на неё забил.
    Для светодиодов лучше применять специализированные микросхемы.

    Частота преобразования чем выше, тем лучше, т.к. уменьшаются габариты (индуктивность) дросселя, но в разумных пределах — для MC34063 оптимально 60-100 кГц. Резистор R1 и будет греться, т.к. по сути это токоизмерительный шунт, т.е. весь ток потребляемый как самой схемой так и нагрузкой течет через него (5В х 0,5А=2,5Ватт)

    Вопрос конечно глупый но можно-ли с неё снять +5, земля и -5 вольт? мощь большая не нужна, но нужна стабильность, или ещё что дополнительное придёться ставить типа 7660?

    Всем здрасьте. Ребята кто может помоч сделать, чтобы на выходе было 10 Вольт или лучше с регулировкой. Илья можно Вас попросить мне расписать. Подскажите пожалуйста. Спасибо.

    В листе спецификаций производителя mc34063:
    максимальная частота F=100 kHz, типовая F = 33 kHz.
    Vripple = 1 mV — типовое значение, Vripple = 5 mV — максимальное.

    Выход на 10 В:
    — для понижающего DC, если на входе 12 В:
    Vin=12 В, Vout=10 В, Iout=450 mA, Vripple=1 mV(pp), Fmin=34 kHz.
    Ct=1073 pF, Ipk=900 mA, Rsc=0.333 Ohm, Lmin=30 uH, Co=3309 uF,
    R1=13k, R2=91k (10V).
    — для повышающего DC, если на входе 3 В:
    Vin=3 В, Vout=10 В, Iout=450 mA, Vripple=1 mV(pp), Fmin=34 kHz.
    Ct=926 pF, Ipk=4230 mA, Rsc=0.071 Ohm,Lmin=11 uH, Co=93773 uF,R=180 Ohm,R1=13k R2=91k (10V)

    Вывод: для повышающего DC при заданных параметрах микросхема не годится, так как превышен Ipk=4230 mA > 1500 mA. Вот вариант: http://www.youtube.com/watch?v=12X-BBJcY-w
    Стабилитрон на 10 В поставить.

    Судя по осциллограммам у Вас дроссель насыщается, нужен дроссель мощней. Можно повысить частоту преобразования, оставив дроссель тех же габаритов и индуктивности. Кстати, МЦ-шка спокойно работает до 150 кгц, главное внутр. транзисторы включать не «дарлингтоном». Насколько я понял, его можно параллельно в схему питания припитать?

    И главный вопрос: как увеличить мощность преобразователя? Смотрю, кондёры там маленькие — на входе 47мкФ, на выходе вообще 2,2мкФ… От них мощь зависит? Впаять туда по штуке-полторы мкФ? 🙂

    Что делать, шеф, что делать?!

    Очень некорректно использовать танталовые конденсаторы в цепях питания! Тантал очень не любит больших токов и пульсаций!

    > Очень некорректно использовать танталовые конденсаторы в цепях питания!

    а где их еще использовать, если не в импульсных блоках питания?! 🙂

    Отличьная статейка. Рад был почитать. Все на понятном простом языке без выпендривания. Даже прочитав коментарии приятно был удивлен, отзывчивость и простота общения на высоте. Почему я попал на эту тему. Потому что собираю подмотку одометра на Камаз. Нашел схему, и там настоятельно автор рекомендует, запитывать микроконтролер именно таким образом, а не через кренку. Иначе горит контролер. Не знаю точьно, на наверно кренка не держит таково входного напряжения и поэтому палитса. Так как на такой машине 24 В. Но что мне было не понятно, так это то, что на схеме по чертежу вроди бы стабилитрон. У автора подмотки одометра было собранно на смд компонентах. И этот стабилитрон ss24 оказываетса смд диодом шотки. ТУт на схеме тоже нарисован как стабилитрон. Но вроди бы хорошо понел, тут диод а не стабилитрон. Хотя может я путаю их чертеж? может так рисуетса диоды шотки а не стабилитроны? Осталось уточьнить такую малость. Но за статейку большое спосибо.

Этот калькулятор позволяет вычислить параметры импульсного DC-DC преобразователя на MC34063A. Калькулятор умеет рассчитывать повышающие, понижающие и инвертирующие преобразователи на широкодоступной микросхеме mc33063 (она-же mc34063). На экран выводятся данные частотозадающего конденсатора, максимальный ток, индуктивность катушки, сопротивление резисторов. Резисторы выбираются из ближайших стандартных значений так, чтобы выходное напряжение наиболее близко соотвествовало требуемому значению.


Ct — емкость частотнозадающего конденсатора преобразователя.
Ipk — пиковый ток через индуктивность. На этот ток должна быть расчитанна индуктивность.
Rsc — резистор который отключит микросхему при превышении тока.
Lmin — минимальная индуктивность катушки. Меньше этого номинала брать нельзя.
Co — конденсатор фильтра. Чем он больше тем меньше пульсаций, должен быть LOW ESR типа.
R1, R2 — делитель напряжения который задает выходное напряжение.

Диод должен быть сверхбыстрым (ultrafast) или диодом шоттки с допустимым обратным напряжение не менее чем в 2 раза превышающим выходное.

Напряжение питания микросхемы 3 — 40 вольт , а ток Ipk не должен превышать 1.5А

Очень часто встаёт вопрос о том, как получить требуемое для схемы питание напряжение, имея источник с отличным от требуемого напряжения. Такие задачи делятся на две: когда: нужно уменьшить или увеличить напряжение до заданного. В этой статье будет рассмотрен первый вариант.

Как правило, можно применить линейный стабилизатор , но у него будут большие потери по мощности, т.к. разность в напряжениях он будет преобразовывать в тепло. Здесь на помощь приходят импульсные преобразователи. Вашему вниманию предлагается простенький и компактный преобразователь на MC34063.

Эта микросхема очень универсальна, на ней можно реализовывать понижающие, повышающие и инвертирующие преобразователи с максимальным внутренним током до 1,5А. Но в статье рассмотрен только понижающий преобразователь, остальные будут рассмотрены позже.

Размеры получившегося преобразователя – 21х17х11 мм. Такие размеры получилось из-за использования совместно выводных и SMD деталей. Преобразователь содержит всего 9 деталей.

Детали в схеме рассчитаны на 5В с ограничение тока 500мА, с пульсацией 43кГц и 3мВ. Входное напряжение может быть от 7 до 40 вольт.

За выходное напряжение отвечают резисторный делитель на R2 и R3, если их заменить подстроечным резистором где-то на 10 кОм, то можно будет задавать требуемое выходное напряжение. За ограничение тока отвечает резистор R1. За частоту пульсаций отвечают конденсатор C1 и катушка L1, за уровень пульсаций конденсатор C3. Диод может быть заменён на 1N5818 или 1N5820. Для расчёта параметров схемы есть специальный калькулятор — http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml , где стоит только задать требуемые параметры, он так же может рассчитать схемы и параметры преобразователей нерассмотренных двух типов.

Было изготовлено 2 печатные платы: слева – с делителем напряжения на делителе напряжения, выполненном на двух резисторов типоразмера 0805, справа с переменным резистором 3329H-682 6,8кОм. Микросхема MC34063 в корпусе DIP, под ней два чип танталовых конденсатора типоразмера – D. Конденсатор C1 –типоразмера 0805, диод выводной, резистор ограничения тока R1 – на пол вата, при малых токах, меньше 400 мА, можно поставить резистор меньшей мощности. Индуктивность CW68 22мкГн, 960мА.

Осциллограммы пульсаций, R огранич = 0,3 Ом

На этих осциллограммах показаны пульсации: слева – без нагрузки, справа – с нагрузкой в виде сотового телефона, ограничивающий резистор 0,3 Ом, снизу с той же нагрузкой, но ограничивающий резистор на 0,2 Ом.

Осциллограмма пульсации, R огранич = 0,2 Ом

Снятые характеристики (замерены не все параметры), при входном напряжении 8,2 В.

Этот адаптер был изготовлен для подзарядки сотового телефона и питания цифровых схем в походных условиях.

В статье была приведена плата с переменным резистором в качестве делителя напряжения, размешаю к ней и соответствующею схему, отличие от первой схемы только в делителе.

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.

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. 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.

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.

Повышающий преобразователь напряжения на mc34063 схема. Mc34063 с внешним ключом на транзисторе. Описание схемы преобразователя

Рассмотрим типовую схему повышающего DC/DC конвертера на микросхемах 34063:

Выводы микросхемы:

  1. SWC (switch collector) — коллектор выходного транзистора
  2. SWE (switch emitter) — эмиттер выходного транзистора
  3. Tc (timing capacitor) — вход для подключения времязадающего конденсатора
  4. GND — земля
  5. CII (comparator inverting input) — инвертирующий вход компаратора
  6. Vcc — питание
  7. Ipk — вход схемы ограничения максимального тока
  8. DRC (driver collector) — коллектор драйвера выходного транзистора (в качестве драйвера выходного транзистора также используется биполярный транзистор)

Элементы:

L 1 — накопительный дроссель. Это, в общем-то, элемент преобразования энергии.

С 1 — времязадающий конденсатор, он определяет частоту преобразования. Максимальная частота преобразования для микросхем 34063 составляет порядка 100 кГц.

R 2 , R 1 — делитель напряжения для схемы компаратора. На неинвертирующий вход компаратора подается напряжение 1,25 В от внутреннего регулятора, а на инвертирующий вход — с делителя напряжения. Когда напряжение с делителя становится равным напряжению от внутреннего регулятора — компаратор переключает выходной транзистор.

C 2 , С 3 — соответственно, выходной и входной фильтры. Емкость выходного фильтра определяет величину пульсаций выходного напряжения. Если в процессе расчётов получается, что для заданной величины пульсаций требуется очень большая емкость, можно расчет сделать для бо’льших пульсаций, а потом использовать дополнительный LC-фильтр. Ёмкость С 3 обычно берут 100 … 470 мкФ.

R sc — токочувствительный резистор. Он нужен для схемы ограничения тока. Максимальный ток выходного транзистора для MC34063 = 1.5А, для AP34063 = 1.6А. Если пиковый переключаемый ток будет превышать эти значения, то микросхема может сгореть. Если точно известно, что пиковый ток даже близко не подходит к максимальным значениям, то этот резистор можно не ставить.

R 3 — резистор, ограничивающий ток драйвера выходного транзистора (максимум 100 мА). Обычно берется 180, 200 Ом.

Порядок расчёта:

  1. Выбирают номинальные входное и выходное напряжения: V in , V out и максимальный выходной ток I out .
  2. 2) Выбирают минимальное входное напряжение V in(min) и минимальную рабочую частоту f min при выбранных V in и I out .
  3. Рассчитывают значение (t on +t off) max по формуле (t on +t off) max =1/f min , t on(max) — максимальное время, когда выходной транзистор открыт, t off(max) — максимальное время, когда выходной транзистор закрыт.
  4. Рассчитывают отношение t on /t off по формуле t on /t off =(V out +V F -V in(min))/(V in(min) -V sat) , где V F — падение напряжения на выходном фильтре, V sat — падение напряжения на выходном транзисторе (когда он находится в полностью открытом состоянии) при заданном токе. V sat определяется по графикам, приведенным в документации на микросхему (или на транзистор, если схема с внешним транзистором). Из формулы видно, что чем больше V in , V out и чем больше они отличаются друг от друга — тем меньшее влияние на конечный результат оказывают V F и V sat , так что если вам не нужен суперточный расчет, то я бы посоветовал, уже при V in(min) =6-7 В, смело брать V F =0, V sat =1,2 В (обычный, средненький биполярный танзистор) и не заморачиваться.
  5. Зная t on /t off и (t on +t off) max решают систему уравнений и находят t on(max) .
  6. Находят емкость времязадающего конденсатора С 1 по формуле: C 1 = 4. 5*10 -5 *t on(max) .
  7. Находят пиковый ток через выходной транзистор: I PK(switch) =2*I out *(1+t on /t off) . Если он получился больше максимального тока выходного транзистора (1.5 …1.6 А), то преобразователь с такими параметрами невозможен. Нужно либо пересчитать схему на меньший выходной ток (I out ) , либо использовать схему с внешним транзистором.
  8. Рассчитывают R sc по формуле: R sc =0,3/I PK(switch) .
  9. Рассчитывают минимальную емкость конденсатора выходного фильтра:
  10. С 2 =I out *t on(max) /V ripple(p-p) , где V ripple(p-p) — максимальная величина пульсаций выходного напряжения. Разные производители рекомендуют умножать полученное значение на коэффициент от 1 до 9. Берётся максимальная ёмкость из ближайших к расчётному стандартных значений.
  11. Рассчитывают минимальную индуктивность дросселя:

    L 1(min) =t on(max) *(V in(min) -V sat)/I PK(switch) . Если получаются слишком большие C 2 и L 1 , можно попробовать повысить частоту преобразования и повторить расчет. Чем выше частота преобразования — тем ниже минимальная емкость выходного конденсатора и минимальная индуктивность дросселя.

  12. Сопротивления делителя рассчитываются из соотношения V out =1,25*(1+R 2 /R 1) .

Online-калькулятор для расчёта преобразователя :

(для правильности расчётов используйте в качестве десятичной точки точку, а не запятую)

1) Исходные данные:

(если вы не знаете значения V sat , V f , V ripple(p-p) , то расчёт будет сделан для V sat =1.2 В, V f =0 В, V ripple(p-p) =50 мВ)

Для питания портативной электронной аппаратуры в домашних условиях зачастую используют сетевые источники питания. Но это не всегда бывает удобно, поскольку не всегда по месту использования имеется свободная электрическая розетка. А если необходимо иметь несколько различных источников питания?

Одно из верных решений это изготовить универсальный источник питания. А в качестве внешнего источника питания применить, в частности, USB-порт персонального компьютера. Не секрет, что в типовом предусмотрено питание для внешних электронных устройств напряжением 5В и токе нагрузки не более 500 мА.

Но, к сожалению, для нормальной работы большинства переносной электронной аппаратуры необходимо 9 или 12В. Решить поставленную задачу поможет специализированная микросхема преобразователь напряжения на MC34063 , которая значительно облегчит изготовление с требуемыми параметрами.

Структурная схема преобразователя mc34063:

Предельные параметры работы MC34063

Описание схемы преобразователя

Ниже представлена принципиальная схема варианта источника питания, позволяющего получить 9В или 12В из 5В USB-порта компьютера.

За основу схемы взята специализированная микросхема MC34063 (ее российский аналог К1156ЕУ5). Преобразователь напряжения MC34063 представляет собой электронную схему управления DC / DC — преобразователем.

Она имеет температурно-компенсированный источник опорного напряжения (ИОН), генератор с изменяемым рабочим циклом, компаратор, схему ограничения по току, выходной каскад и сильноточный ключ. Эта микросхема специально изготовлена для использования в повышающих, понижающих и инвертирующих электронных преобразователях с наименьшим числом элементов.

Выходное напряжение, получаемое в результате работы, устанавливается двумя резисторами R2 и R3. Выбор производится из расчета, что на входе компаратора (вывод 5) должно быть напряжение равное 1,25 В. Вычислить сопротивление резисторов для схемы можно используя несложную формулу:

Uвых= 1,25(1+R3/R2)

Зная необходимое выходное напряжение и сопротивление резистора R3, можно довольно легко определить сопротивление резистора R2.

Так как выходное напряжение определяется , можно значительно улучшить схему, включив в схему переключатель, позволяющий получать всевозможные значения по мере необходимости. Ниже приведен вариант преобразователя MC34063 на два выходных напряжения (9 и 12 В)

Этот опус будет о 3-богатырях. Почему богатырях?))) Издревна, богатыри — защитники Родины, люди которые «тырили» , то есть копили, а не как сейчас -«воровали», богатство. . Наши накопители — это импульсные преобразователи, 3 типа (понижающий, повышающий, инвертор). Причем все три — на одной микросхеме MC34063 и на одном типа катушки DO5022 индуктивностью 150 мкГн. Применяются они в составе коммутатора СВЧ-сигнала на pin-диодах, схема и плата которых приведена в конце этой статьи.

Расчет понижающего преобразователя (step-down, buck) DC-DC на микросхеме MC34063

Расчет ведется по типовой методике “AN920/D” от ON Semiconductor. Cхема электрическая принципиальная преобразователя изображена на рисунке 1. Номера элементов схемы соответствуют последнему варианту cхемы (из файла “Driver of MC34063 3in1 – ver 08.SCH”).

Рис.1 Схема электрическая принципиальная понижающего (step-down) драйвера.

Выводы микросхемы:

Вывод 1 — SWC (switch collector) — коллектор выходного транзистора

Вывод 2 — SWE (switch emitter) — эмиттер выходного транзистора

Вывод 3 — (timing capacitor) — вход для подключения времязадающего конденсатора

Вывод 4 — GND – земля (соединяется с общим проводом понижающего DC-DC)

Вывод 5 — CII(FB ) (comparator inverting input) — инвертирующий вход компаратора

Вывод 6 — V CC — питание

Вывод 7 — Ipk — вход схемы ограничения максимального тока

Вывод 8 — DRC (driver collector) — коллектор драйвера выходного транзистора (в качестве драйвера выходного транзистора также используется биполярный транзистор, соединенный по схеме Дарлингтона, стоящий внутри микросхемы).

Элементы:

L 3 — дроссель. Лучше использовать дроссель открытого типа (не полностью закрытый ферритом) — серия DO5022T от Сoilkraft или RLB от Bourns, так как такой дроссель входит в насыщение при большем токе, чем распространённые дроссели закрытого типа CDRH Sumida. Лучше использовать дроссели большей индуктивности, чем полученное расчетное значение.

С 11 — времязадающий конденсатор, он определяет частоту преобразования. Максимальная частота преобразования для микросхем 34063 составляет порядка 100 кГц.

R 24 , R 21 — делитель напряжения для схемы компаратора. На неинвертирующий вход компаратора подается напряжение 1,25В от внутреннего регулятора, а на инвертирующий вход — с делителя напряжения. Когда напряжение с делителя становится равным напряжению от внутреннего регулятора — компаратор переключает выходной транзистор.

C 2 , С 5 , С 8 и С 17 , С 18 — соответственно, выходной и входной фильтры. Емкость выходного фильтра определяет величину пульсаций выходного напряжения. Если в процессе расчетов получается, что для заданной величины пульсаций требуется очень большая емкость, можно расчет сделать для больших пульсаций, а потом использовать дополнительный LC-фильтр. Входную емкость обычно берут 100 … 470 мкФ (рекомендация TI не менее 470 мкФ), выходную – также берут 100 … 470 мкФ (взято 220 мкФ).

R 11-12-13 (R sc) — токочувствительный резистор. Он нужен для схемы ограничения тока. Максимальный ток выходного транзистора для MC34063 = 1.5А, для AP34063 = 1.6А. Если пиковый переключаемый ток будет превышать эти значения, то микросхема может сгореть. Если точно известно, что пиковый ток даже близко не подходит к максимальным значениям, то этот резистор можно не ставить. Расчет ведется именно на пиковый ток (внутреннего транзистора). При использовании внешнего транзистора пиковый ток протекает через него, через внутренний транзистор протекает меньший (управляющий) ток.

VT 4 внешний биполярный транзистор, ставится в схему, когда расчетный пиковый ток превышает 1. 5А (при большом выходном токе). Иначе перегрев микросхемы может привести к выходу ее из строя. Рабочий режим (ток базы транзистора) R 26 , R 28 .

VD 2 – диод Шоттки или ультрабыстрый (ultrafast) диод на напряжение (прямое и обратное) не менее 2U вых

Порядок расчета:

  • Выбирают номинальные входное и выходное напряжения: V in , V out и максимальный

выходной ток I out .

В нашей схеме V in =24В, V out =5В, I out =500мА (максимально 750 мА)

  • Выбирают минимальное входное напряжение V in(min) и минимальную рабочую частоту f min при выбранных V in и I out .

В нашей схеме V in(min) =20В (по ТЗ), выбираем f min =50 кГц

3) Рассчитывают значение (t on +t off) max по формуле (t on +t off) max =1/f min , t on(max) — максимальное время, когда выходной транзистор открыт, t off(max) — максимальное время, когда выходной транзистор закрыт.

(t on +t off) max =1/f min =1/50 кГц =0.02 мС =20 мкС

Рассчитывают отношение t on /t off по формуле t on /t off =(V out +V F)/(V in(min) -V sat -V out) , где V F — падение напряжения на диоде (forward –прямое падение напряжения), V sat — падение напряжения на выходном транзисторе, когда он находится в полностью открытом состоянии (saturation – напряжение насыщения) при заданном токе. V sat определяется по графикам или таблицам, приведенным в документации. Из формулы видно, что чем больше V in , V out и чем больше они отличаются друг от друга — тем меньшее влияние на конечный результат оказывают V F и V sat .

(t on /t off) max =(V out +V F)/(V in(min) -V sat -V out)=(5+0.8)/(20-0.8-5)=5.8/14.2=0.408

4) Зная t on /t off и (t on +t off) max решают систему уравнений и находят t on(max) .

t off = (t on +t off) max / ((t on /t off) max +1) =20 мкС /(0. 408+1)=14.2 мкС

t on ( max ) =20- t off =20-14.2 мкС=5.8 мкС

5) Находят емкость времязадающего конденсатора С 11 (Ct ) по формуле:

C 11 = 4.5*10 -5 *t on(max) .

C 11 = 4.5*10 -5 * t on ( max ) =4.5*10 — 5*5.8 мкС=261 pF (это min значение) , берем 680pF

Чем меньше емкость, тем больше частота. Емкости 680pF соответствует частота 14КГц

6) Находят пиковый ток через выходной транзистор: I PK(switch) =2*I out . Если он получился больше максимального тока выходного транзистора (1.5 …1.6 А), то преобразователь с такими параметрами невозможен. Нужно либо пересчитать схему на меньший выходной ток (I out ), либо использовать схему с внешним транзистором.

I PK(switch) =2*I out =2*0.5=1 A (для максимального значения выходного тока 750ма I PK(switch) = 1.4А)

7) Рассчитывают R sc по формуле: R sc =0,3/I PK(switch) .

R sc =0,3/I PK(switch) =0.3/1=0.3 Ом, параллельно соединяем 3 резистора (R 11-12-13 ) по 1 Ом

8) Рассчитывают минимальную емкость конденсатора выходного фильтра: С 17 =I PK(switch) *(t on +t off) max /8V ripple(p-p) , где V ripple(p-p) — максимальная величина пульсаций выходного напряжения. Берется максимальная ёмкость из ближайших к расчетному стандартных значений.

С 17 = I PK ( switch ) *(t on + t off ) max /8 V ripple ( p p ) =1*14.2 мкС/8*50 мВ=50 мкФ, берем 220 мкФ

9) Рассчитывают минимальную индуктивность дросселя:

L 1( min ) = t on ( max ) *(V in ( min ) V sat V out )/ I PK ( switch ) . Если получаются слишком большие C 17 и L 1 , можно попробовать повысить частоту преобразования и повторить расчет. Чем выше частота преобразования — тем ниже минимальная емкость выходного конденсатора и минимальная индуктивность дросселя.

L 1(min) =t on(max) *(V in(min) -V sat -V out)/I PK(switch) =5.8 мкС *(20-0.8-5)/1=82.3 мкГн

Это минимальная индуктивность. Для микросхемы MC34063 дроссель следует выбирать с заведомо большим значением индуктивности, чем расчетное значение. Выбираем L=150мкГн фирмы CoilKraft DO5022.

10) Сопротивления делителя рассчитываются из соотношения V out =1,25*(1+R 24 /R 21) . Эти резисторы должны быть не менее 30 Ом.

Для V out =5В берем R 24 =3.6К, тогда R 21 =1.2К

Онлайн расчет http://uiut.org/master/mc34063/ показывает правильность рассчитанных значений (кроме Сt=С11):

Также есть другой онлайн расчет http://radiohlam.ru/teory/stepdown34063.htm , который также показывает правильность рассчитанных значений.

12) По условиям расчета п.7 пиковый ток 1А (Макс 1. 4А) находится около максимального тока транзистора (1.5 …1.6 А) Желательно поставить внешний транзистор уже при пиковом токе 1А, во избежании перегрева микросхемы. Это и сделано. Выбираем транзистор VT4 MJD45 (PNP-тип) с коэффициентом передачи тока 40 (h31э желательно взять максимально возможным, так как транзистор работает в режиме насыщения и на нем падает напряжение порядка =0.8В). Некоторые производители транзисторов указывают в заголовке даташита про малое значение напряжения насыщения Usat порядка 1В, на которое и надо ориентироваться.

Рассчитаем сопротивления резисторов R26 и R28 в цепях выбранного транзистора VT4.

Ток базы транзистора VT4: I б= I PK ( switch ) / h 21 э . I б=1/40=25мА

Резистор в цепи БЭ: R 26 =10*h 21э / I PK ( switch ) . R 26 =10*40/1=400 Ом (берем R 26 =160Ом)

Ток через резистор R 26: I RBE =V BE /R 26 =0. 8/160=5мА

Резистор в цепи базы: R 28 =(Vin(min)-Vsat(driver)-V RSC -V BEQ 1)/(I B +I RBE)

R 28 =(20-0.8-0.1-0.8)/(25+5)=610 Ом, можно взять меньше 160 Ом (однотипный с R 26 , так как встроенный транзистор Дарлингтона может обеспечить больший ток для меньшего резистора.

13) Рассчитаем элементы снаббера R 32, C 16. (см расчет повышающей схемы и схему ниже).

14) Рассчитаем элементы выходного фильтра L 5 , R 37, C 24 (Г.Oтт “Методы подавления шумов и помех в электронных системах” стр.120-121).

Выбрал — катушку L5=150мкГн (однотипный дроссель с активным резистивным сопротивлением Rдросс=0.25 ом) и С24=47мкФ (в схеме указано большее значение 100 мкФ)

Рассчитаем декремент затухания фильтра кси =((R+Rдросс)/2)* корень(С/L)

R=R37 ставится когда декремент затухания меньше 0.6, чтобы убрать выброс относительной АЧХ фильтра (резонанс фильтра). Иначе фильтр на этой частоте среза будет усиливать колебания, а не ослаблять.

Без R37: Кси=0.25/2*(корень 47/150)=0.07 — будет подъем АЧХ до +20дб, что плохо, поэтому ставим R=R37=2.2 Ом, тогда:

C R37: Кси=(1+2.2)/2*(корень 47/150)=0.646 — при кси 0.5 и более спад АЧХ (те нет резонанса).

Резонансная частота фильтра (частота среза) Fср=1/(2*пи*L*C), должна лежать ниже частот преобразования микросхемы (те фильтровать эти высокие частоты 10-100кГц). Для указанных значений L и С получим Fср=1896 Гц, что меньше частот работы преобразователя 10-100кГц. Сопротивление R37 более нескольких Ом повыщать нельзя, тк на нем упадет напряжение (при токе нагрузки 500мА и R37=2.2 Ом падение напряжения составит Ur37=I*R=0.5*2.2=1.1В).

Все элементы схемы выбраны для поверхностного монтажа

Осциллограммы работы в различных точках схемы понижающего преобразователя:

15) а) Осциллограммы без нагрузки ( Uвх=24в, Uвых=+5В):

Напряжение +5В на выходе преобразователя (на конденсаторе С18) без нагрузки

Сигнал на коллекторе транзистора VT4 имеет частоту 30-40Гц, тк без нагрузки,

схема потребляет около 4 мА без нагрузки

Управляющие сигналы на выв. 1 микросхемы (нижний) и

на базе транзистора VT4 (верхний) без нагрузки

б) Осциллограммы под нагрузкой (Uвх=24в, Uвых=+5В), при частотозадающей емкости c11=680pF. Меняем нагрузку путем уменьшения сопротивления резистора (3 осциллограммы ниже). Выходной ток стабилизатора при этом увеличивается, как и входной.

Нагрузка — 3 резистора 68 ом параллельно (221 мА )

Входной ток – 70мА

Желтый луч — сигнал на базе транзистора (управляющий)

Синий луч — сигнал на коллекторе транзистора (выходной)

Нагрузка — 5 резисторов 68 ом параллельно (367 мА )

Входной ток – 110мА

Желтый луч — сигнал на базе транзистора (управляющий)

Синий луч — сигнал на коллекторе транзистора (выходной)

Нагрузка — 1 резистор 10 ом (500 мА )

Входной ток – 150мА

Вывод: в зависимости от нагрузки меняется частота следования импульсов, при большей нагрузке – частота увеличивается, далее паузы (+5В) между фазой накопления и отдачи -пропадают, остаются только прямоугольные импульсы – стабилизатор работает “на пределе” своих возможностей. Это также видно по осциллограмме ниже, когда напряжение “пилы” имеет выбросы – стабилизатор входит в режим ограничения тока.

в) Напряжение на частотозадающей емкости c11=680pF при максимальной нагрузке 500мА

Желтый луч — сигнал емкости (управляющая пила)

Синий луч — сигнал на коллекторе транзистора (выходной)

Нагрузка — 1 резистор 10 ом (500 мА )

Входной ток – 150мА

г) Пульсации напряжения на выходе стабилизатора (с18) при максимальной нагрузке 500мА

Желтый луч — сигнал пульсаций на выходе (с18)

Нагрузка — 1 резистор 10 ом (500 мА )

Пульсации напряжения на выходе LC(R)-фильтра (с24) при максимальной нагрузке 500мА

Желтый луч — сигнал пульсаций на выходе LC(R)-фильтра (с24)

Нагрузка — 1 резистор 10 ом (500 мА )

Вывод: размах напряжений пульсаций от пика до пика уменьшился с 300мВ до 150мВ.

д) Осциллограмма затухающих колебаний без снаббера:

Cиний луч — на диоде без снаббера (видна вставка импульса со временем

не равным периоду, так как это не ШИМ, а ЧИМ)

Осциллограмма затухающих колебаний без снаббера (увеличено):

Расчет повышающего преобразователя (step-up, boost) DC-DC на микросхеме MC34063

http://uiut.org/master/mc34063/ . Для повышающего драйвера он в основном аналогичен расчету понижающего драйвера, поэтому ему можно верить. Схема при онлайн-расчете автоматически меняется на типовую схему из “AN920/D” Входные данные, результаты расчета и сама типовая схема представлены ниже.

— полевой N-канальный транзистор VT7 IRFR220N. Повышает нагрузочную способность микросхемы, позволяет быстро переключаться. Подбирают по:Электрическая схема повышающего преобразователя изображена на рисунке 2. Номера элементов схемы соответствуют последнему варианту cхемы (из файла “Driver of MC34063 3in1 – ver 08. SCH”). В схеме есть элементы, которых нет на типовой схеме онлайн расчета. Это следующие элементы:

  • Максимальному напряжению сток-исток V DSS = 200В , тк высокое напряжение на выходе +94В
  • Малому падению напряжения канала R DS(on) max =0.6 O м. Чем меньше сопротивление канала, тем меньше потери на нагрев и выше кпд.
  • Малой емкости (входной), которая определяет заряда затвора Qg (Total Gate Charge) и малый входной ток затвора. Для данного транзистора I =Qg* Fsw =15нКл *50 КГц=750мкА .
  • Максимальному току стока I d =5А , тк импульсный ток Ipk=812 mA при выходном токе 100мА

— элементы делителя напряжения R30, R31 и R33 (снижает напряжение для затвора VT7, которое должно быть не более V GS =20В)

— элементы разряда входной емкости VT7 – R34, VD3, VT6 при переключении транзистора VT7 в закрытое состояние. Уменьшает время спада на затворе VT7 с 400нС (не показана) до 50 нС (осциллограмма со временем спада 50нС). -12)=5.1КОм

Величина ёмкости снаббера обычно является компромиссным решением, поскольку, с одной стороны, чем больше ёмкость — тем лучше сглаживание (меньше число колебаний), с другой стороны, каждый цикл ёмкость перезаряжается и рассеивает через резистор часть полезной энергии, что сказывается на КПД (обычно, нормально рассчитанный снаббер снижает КПД очень незначительно, в пределах пары процентов).

Путем постановки переменного резистора, определили более точно сопротивление R =1 K

Рис.2 Схема электрическая принципиальная повышающего (step-up, boost) драйвера.

Осциллограммы работы в различных точках схемы повышающего преобразователя:

а) Напряжение в различных точках без нагрузки :

Напряжение на выходе — 94В без нагрузки

Напряжение на затворе без нагрузки

Напряжение на стоке без нагрузки

б) напряжение на затворе (желтый луч) и на стоке (синий луч) транзистора VT7:

на затворе и на стоке под нагрузкой изменяется частота с 11кГц(90мкс) до 20кГц(50мкс) — те это не ШИМ, а ЧИМ

на затворе и на стоке под нагрузкой без снаббера (растянуто — 1 период колебания)

на затворе и на стоке под нагрузкой со снаббером

в) передний и задний фронт напряжение выв. 2 (желтый луч) и на затворе (синий луч) VT7, пила выв.3:

синий — время нарастания 450 нс на затворе VT7

Желтый — время нарастания 50 нс на выв 2 микросхемы

синий — время нарастания 50 нс на затворе VT7

пила на Ct (выв.3 ИМС) c выбросом регулирования F=11k

Расчет DC-DC инвертера (step-up/step-down, inverter) на микросхеме MC34063

Расчет также ведется по типовой методике “AN920/D” от ON Semiconductor.

Расчет можно вести сразу “онлайн” http://uiut.org/master/mc34063/ . Для инвертирующего драйвера он в основном аналогичен расчету понижающего драйвера, поэтому ему можно верить. Схема при онлайн-расчете автоматически меняется на типовую схему из “AN920/D” Входные данные, результаты расчета и сама типовая схема представлены ниже.

— биполярный PNP-транзистор VT7 (повышает нагрузочную способность)Электрическая схема инвертиртирующего преобразователя изображена на рисунке 3. Номера элементов схемы соответствуют последнему варианту cхемы (из файла “Driver of MC34063 3in1 – ver 08.SCH”). В схеме есть элементы, которых нет на типовой схеме онлайн расчета. Это следующие элементы:

— элементы делителя напряжения R27, R29 (задает ток базы и режим работы VT7),

— элементы снаббера С15, R35 (подавляет нежелательные колебания от дросселя)

Некоторые компоненты отличаются от расчетных:

  • катушка L взята меньше расчетного значения L=L2 (рис.3)=150мкГн (однотипность всех катушек)
  • выходная емкость взята меньше расчетной С0=С19=220мкФ
  • частотозадающий конденсатор взят С13=680пФ, соответствует частоте 14КГц
  • резисторы делителя R2=R22=3.6К, R1=R25=1.2К (взяты сначала для выходного напряжения -5В) и окончательные резисторы R2=R22=5.1 К, R1=R25=1.2К (выходного напряжения -6.5В)

ограничительный резистор тока взят Rsc – 3 резистора параллельно по 1 Ом (результирующее сопротивление 0.3Ом)

Рис.3 Схема электрическая принципиальная инвертера (step-up/step-down, inverter) .

Осциллограммы работы в различных точках схемы инвертера:

a) при входном напряжении +24В без нагрузки :

на выходе -6.5В без нагрузки

на коллекторе – накопление и отдача энергии без нагрузки

на выв.1 и базе транзистора без нагрузки

на базе и коллекторе транзистора без нагрузки

пульсации на выходе без нагрузки

  • 20.09.2014

    Триггер — это уст-во с двумя устойчивыми состояниями равновесия, предназначенные для записи и хранения информации. Триггер способен хранить 1 бит данных. Условное обозначение триггера имеет вид прямоугольника, внутри которого пишется буква Т. Слева к изображению прямоугольника подводятся входные сигналы. Обозначения входов сигнала пишутся на дополнительном поле в левой части прямоугольника. …

  • 21.09.2014

    Однотактовый выходной каскад лампового усилителя содержит минимум деталей и прост в сборке и регулировке. Пентоды в выходном каскаде могут использоваться только ультралинейном включении, триодном или обычном режимах. При триодном включении экранирующая сетка соединяется с анодом через резистор 100…1000Ом. В ультралинейном включении каскад охвачен ОС по экранирующей сетке, что дает снижение …

  • 04.05.2015

    На рисунке показана схема простого инфракрасного пульта и приемника исполнительным элементом которого является реле. Из-за простоты схемы пульта уст-во может выполнять только два действия, это включить реле и выключить его отпустив кнопку S1, что может быть достаточно для определенных целей (гаражные ворота, открывание электромагнитного замка и др.). Настройка схемы очень …

  • 05.10.2014

    Схема выполнена на сдвоенном ОУ TL072. На А1. 1 сделан предварительный усилитель с коэф. усиления заданным отношением R2\R3. R1-регулятор громкости. На ОУ А1.2 выполнен активный трех полосовой мостовой регулятор тембра. Регулировки осуществляются переменными резисторами R7R8R9. Коэф. передачи этого узла 1. Наряженные питания предварительного УНЧ может быть от ±4В до ±15В Литература …

Опубліковано 16.09.2011

Мне потребовалось из более высокого напряжения получить 5В (а впоследствии 3.3В). При этом требовалось обеспечить экономичность, поскольку источником питания был аккумулятор и его заряд не бесконечный. Возможности организовать теплоотвод так же не будет, схема будет герметизирована. Линейные стабилизаторы напряжения, такие как LM7805 и им подобные, здесь не помогут. Нужен импульсный преобразователь (DC-DC Converter), т.е. понижающий Step-Down преобразователь напряжения. Преимущества импульсного преобразователя очевидны – высокая эффективность, не требует теплоотвода (по крайней мере, если и греются, то не так сильно как линейные преобразователи).
Существует масса специализированных микросхем, например LM2574 , LM2594 , LM267х , LT1073 , L4971 , ST1S03 , AS1333 , ST1S03 , ST1S06 , ST1S09 , ST1S10 , ST1S12 (ST1Sxx – очень достойная серия). Они существуют в разных корпусах для разных выходных напряжений и токов. Стоимость таких микросхем около 3 евро, однако мне требуется надежное и не дорогое решение. Микросхема MC34063 – это то, что нам сейчас надо. MC34063 очень распространена, купить можно без проблем. Стоимость всего от 0,2 евро! Работает с напряжением от 3 до 40 вольт, Максимальный ток 1.5А, частота преобразования 100KHz. Кстати, на ее базе можно собрать и повышающий преобразователь (см. так же “ ”), но сейчас мы займемся понижающим.

Схема взята из документации. У меня не было ограничивающего резистора 0,33 Ом (Rsc), я его убрал на свой страх и риск. Диод Шотки поставил тот который был. Номиналы входного и выходного конденсаторов также отличаются. Для первого тестового варианта сойдет, но лучше на этом не экономить. Получилась вот такая платка:

На фото импульсный понижающий преобразователь с выходным напряжением 3.3 В. Номиналы резисторов R1=5,1КОм, R2=10КОм.
Согласно документации MC34063 максимальный коммутируем ток 1.5А. Мне не приходилось нагружать более 0,2А, поэтому “практический потолок” сообщить не могу.
Но при такой нагрузке при входном напряжении 12В все элементы схемы остаются холодными.
Здесь можно воспользоваться формой для расчета параметров схемы: http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml

Смотри так же:

Повышающий преобразователь напряжения mc34063. Преобразователь напряжения на MC34063

Для питания портативной электронной аппаратуры в домашних условиях зачастую используют сетевые источники питания. Но это не всегда бывает удобно, поскольку не всегда по месту использования имеется свободная электрическая розетка. А если необходимо иметь несколько различных источников питания?

Одно из верных решений это изготовить универсальный источник питания. А в качестве внешнего источника питания применить, в частности, USB-порт персонального компьютера. Не секрет, что в типовом предусмотрено питание для внешних электронных устройств напряжением 5В и токе нагрузки не более 500 мА.

Но, к сожалению, для нормальной работы большинства переносной электронной аппаратуры необходимо 9 или 12В. Решить поставленную задачу поможет специализированная микросхема преобразователь напряжения на MC34063 , которая значительно облегчит изготовление с требуемыми параметрами.

Структурная схема преобразователя mc34063:

Предельные параметры работы MC34063

Описание схемы преобразователя

Ниже представлена принципиальная схема варианта источника питания, позволяющего получить 9В или 12В из 5В USB-порта компьютера.

За основу схемы взята специализированная микросхема MC34063 (ее российский аналог К1156ЕУ5). Преобразователь напряжения MC34063 представляет собой электронную схему управления DC / DC — преобразователем.

Она имеет температурно-компенсированный источник опорного напряжения (ИОН), генератор с изменяемым рабочим циклом, компаратор, схему ограничения по току, выходной каскад и сильноточный ключ. Эта микросхема специально изготовлена для использования в повышающих, понижающих и инвертирующих электронных преобразователях с наименьшим числом элементов.

Выходное напряжение, получаемое в результате работы, устанавливается двумя резисторами R2 и R3. Выбор производится из расчета, что на входе компаратора (вывод 5) должно быть напряжение равное 1,25 В. Вычислить сопротивление резисторов для схемы можно используя несложную формулу:

Uвых= 1,25(1+R3/R2)

Зная необходимое выходное напряжение и сопротивление резистора R3, можно довольно легко определить сопротивление резистора R2.

Так как выходное напряжение определяется , можно значительно улучшить схему, включив в схему переключатель, позволяющий получать всевозможные значения по мере необходимости. Ниже приведен вариант преобразователя MC34063 на два выходных напряжения (9 и 12 В)

Детали в схеме рассчитаны на 5В с ограничение тока 500мА, с пульсацией 43кГц и 3мВ. Входное напряжение может быть от 7 до 40 вольт.

За выходное напряжение отвечают резисторный делитель на R2 и R3, если их заменить подстроечным резистором где-то на 10 кОм, то можно будет задавать требуемое выходное напряжение. За ограничение тока отвечает резистор R1. За частоту пульсаций отвечают конденсатор C1 и катушка L1, за уровень пульсаций конденсатор C3. Диод может быть заменён на 1N5818 или 1N5820. Для расчёта параметров схемы есть специальный калькулятор — http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml , где стоит только задать требуемые параметры, он так же может рассчитать схемы и параметры преобразователей нерассмотренных двух типов.

Было изготовлено 2 печатные платы: слева – с делителем напряжения на делителе напряжения, выполненном на двух резисторов типоразмера 0805, справа с переменным резистором 3329H-682 6,8кОм. Микросхема MC34063 в корпусе DIP, под ней два чип танталовых конденсатора типоразмера – D. Конденсатор C1 –типоразмера 0805, диод выводной, резистор ограничения тока R1 – на пол вата, при малых токах, меньше 400 мА, можно поставить резистор меньшей мощности. Индуктивность CW68 22мкГн, 960мА.

Осциллограммы пульсаций, R огранич = 0,3 Ом

На этих осциллограммах показаны пульсации: слева – без нагрузки, справа – с нагрузкой в виде сотового телефона, ограничивающий резистор 0,3 Ом, снизу с той же нагрузкой, но ограничивающий резистор на 0,2 Ом.

Осциллограмма пульсации, R огранич = 0,2 Ом

Снятые характеристики (замерены не все параметры), при входном напряжении 8,2 В.

Этот адаптер был изготовлен для подзарядки сотового телефона и питания цифровых схем в походных условиях.

В статье была приведена плата с переменным резистором в качестве делителя напряжения, размешаю к ней и соответствующею схему, отличие от первой схемы только в делителе.

33 комментария на « Понижающий DC-DC преобразователь на MC34063»

    Очень даже!
    Жаль, я на 3,3 Uвых искал, и помощьнее надо (1,5А-2А).
    Может доработаете?

    В статье приведена ссылка на калькулятор для схемы. По нему для 3,3В нужно поставить R1=11k R2=18k.
    Если вам нужны токи по более, то нужно или транзистор добавлять, или использовать более мощный стабилизатор, например LM2576.

    Спасибо! Направили.

    Если поставить транзистор внешний — защита по току останется? К примеру R1 поставить 0,05 ОМ защита должна срабатывать при 3 A, т.к. микруха сама не выдержит этот ток то ес-но надо усилить полевиком.

    Думаю, ограничение (у этой микросхемы ограничение тока, а не защита) остаться должно будет. В даташите есть схема на биполярнике и расчёты для увеличения тока. Для более больших токов могу посоветовать LM2576, она как раз до 3А.

    Здравствуйте! Я тоже собрал эту схему для автомобильной зарядки мобильника. Но он когда «голодный» (разряжен) ест очень немалый ток (870mA). для этой микрухи это еще нормально, только грется должна. Собирал и на макетке и на плате, результат один — работает 1минуту затем просто падает ток и мобильник отключает заряд.
    Мне не понятно только одно… почему у автора статьи не совпадают не один номинал из расчетных, практически, с калькулятором который привел в статье ссылку. по параметрам у автора «…с пульсацией 43кГц и 3мВ.» и 5В на выходе, а калькулятор при этих прметрах выдает C1 — 470пик, L1 — 66-68мкГн,
    С3 — 1000uF. Вопрос вот в чем: И ГДЕ ТУТ ПРАВДА?

    В самом начале статьи написано – что статья отправлена на доработку.
    Во время расчётов допустил ошибки, и из-за них схема так сильно греться, нужно правильно подобрать конденсатор C1 и индуктивность, но пока до этой схемы всё руки не доходят.
    Мобильник отключает заряд, по превышение определённого напряжения, для большинства телефонов это напряжение более 6В с чем-то вольт. Заряжать телефон лучше током поменьше, аккумулятор подольше проживёт.

    Спасибо Alex_EXE за ответ! Заменил все компоненты по калькулятору, схема не греется вообще, напряжение на выходе 5,7В а при нагрузке (зарядке мобильного) выдает 5В — это норма, да и по току 450mA, детали выбрал по калькулятору, все сошлось в доли вольта. Катушку брал на 100мкГн (калькулятор выдал: не менее 64мкГн, значит можно более:). Все компоненты распишу позже, как испытаю, если кому интересно.
    Таких сайтов как у Вас Alex_EXE (русскоязычных) не так уж и много на просторах интернета, развивайте его и дальше, если можете. Спасибо Вам!

    Рад, что помог 🙂
    Распишите, кому-нибудь может пригодиться.

    Ок, расписываю:
    Испытания прошли удачно, мобилка заряжается (батарея в моей нокии 1350мА)
    -выходное напряжение 5,69В (видимо 1мВ кудато потеряло:) — без нагрузки, и 4,98В с нагрузкой «мобилка».
    -входное бортовое 12В (ну это автомобиль, понятно что 12 это идиал, а так 11,4-14,4В).
    Номиналы для схемы:
    — R1=0.33 Ом/1W (потому как немного греется)
    — R2=20K /0.125W
    — R3=5,6K/0.125W
    — C1=470p керамика
    — C2=1000uF/25v (низкоимпедансный)
    — C3=100uF/50v
    — L1 (как уже писал выше 100мкГн, лучше если будет 68мкГн)

    Вот и все:)

    А у меня к Вам Alex_EXE вопрос:
    Я не могу найти на просторах инета информацию про «Напряжение пульсаций на нагрузке» и «Частота преобразования»
    Как правильно задать эти параметры в калькулятор, то есть подобрать?
    И Что они значат вообще?

    Сейчас хочу на этой микрухе сделать зарядку от батареек но нужно четко понимать эти два параметра.

    Чем пульсаций меньше – тем лучше. У меня стоит 100мкФ и уровень пульсаций 2,5-5%, в зависимости от нагрузки, у вас стоит 1000мкФ – этого более чем достаточно. Частота пульсации в пределах нормы.

    Про пульсации кое-как понял, это как сильно «прыгает напряжение», ну…. примерно:)
    А вот частота преобразования. Что делать с ней? стремится уменьшить или увеличить? Гугла про это молчит как партизан, или то я так искал:)

    Тут я вам точно сказать не могу, хотя частота от 5 до 100КГц для большинства задач будет нормальной. В любом случае это зависит от задачи, более всего требовательны к частоте аналоговые и точные приборы, где колебания могут наложиться на рабочие сигналы тем самым вызвав их искажения.

    Адександр пишет 23.04.2013 в 10:50

    Нашёл то, что надо! Очень кстати. Большое Вам Alex_EXE спасибо.

    Алекс, обьясните пожалуйста чайнику, в случае ввода в схему переменного резистора, в каких пределах будет меняться напряжение?

    можно ли используя данную схему сделать источник тока 6,6 вольт с регулируемым напряжением, Umax чтоб не превышало эти самые 6,6 вольт. хочу сделать несколько групп светодиодов (раб. U 3,3 вольт и ток 180 ма), в каждой группе 2 св.диода, послед. соединенны. источник питания 12вольт, но если необходимо могу приобрести другой. Спасибо если ответите…))

    К сожалению данная конструкция мне не понравилась — больно капризная. Если в будущем надобность появиться то могу вернуться, но пока на неё забил.
    Для светодиодов лучше применять специализированные микросхемы.

    Частота преобразования чем выше, тем лучше, т.к. уменьшаются габариты (индуктивность) дросселя, но в разумных пределах — для MC34063 оптимально 60-100 кГц. Резистор R1 и будет греться, т.к. по сути это токоизмерительный шунт, т.е. весь ток потребляемый как самой схемой так и нагрузкой течет через него (5В х 0,5А=2,5Ватт)

    Вопрос конечно глупый но можно-ли с неё снять +5, земля и -5 вольт? мощь большая не нужна, но нужна стабильность, или ещё что дополнительное придёться ставить типа 7660?

    Всем здрасьте. Ребята кто может помоч сделать, чтобы на выходе было 10 Вольт или лучше с регулировкой. Илья можно Вас попросить мне расписать. Подскажите пожалуйста. Спасибо.

    В листе спецификаций производителя mc34063:
    максимальная частота F=100 kHz, типовая F = 33 kHz.
    Vripple = 1 mV — типовое значение, Vripple = 5 mV — максимальное.

    Выход на 10 В:
    — для понижающего DC, если на входе 12 В:
    Vin=12 В, Vout=10 В, Iout=450 mA, Vripple=1 mV(pp), Fmin=34 kHz.
    Ct=1073 pF, Ipk=900 mA, Rsc=0.333 Ohm, Lmin=30 uH, Co=3309 uF,
    R1=13k, R2=91k (10V).
    — для повышающего DC, если на входе 3 В:
    Vin=3 В, Vout=10 В, Iout=450 mA, Vripple=1 mV(pp), Fmin=34 kHz.
    Ct=926 pF, Ipk=4230 mA, Rsc=0.071 Ohm,Lmin=11 uH, Co=93773 uF,R=180 Ohm,R1=13k R2=91k (10V)

    Вывод: для повышающего DC при заданных параметрах микросхема не годится, так как превышен Ipk=4230 mA > 1500 mA. Вот вариант: http://www.youtube.com/watch?v=12X-BBJcY-w
    Стабилитрон на 10 В поставить.

    Судя по осциллограммам у Вас дроссель насыщается, нужен дроссель мощней. Можно повысить частоту преобразования, оставив дроссель тех же габаритов и индуктивности. Кстати, МЦ-шка спокойно работает до 150 кгц, главное внутр. транзисторы включать не «дарлингтоном». Насколько я понял, его можно параллельно в схему питания припитать?

    И главный вопрос: как увеличить мощность преобразователя? Смотрю, кондёры там маленькие — на входе 47мкФ, на выходе вообще 2,2мкФ… От них мощь зависит? Впаять туда по штуке-полторы мкФ? 🙂

    Что делать, шеф, что делать?!

    Очень некорректно использовать танталовые конденсаторы в цепях питания! Тантал очень не любит больших токов и пульсаций!

    > Очень некорректно использовать танталовые конденсаторы в цепях питания!

    а где их еще использовать, если не в импульсных блоках питания?! 🙂

    Отличьная статейка. Рад был почитать. Все на понятном простом языке без выпендривания. Даже прочитав коментарии приятно был удивлен, отзывчивость и простота общения на высоте. Почему я попал на эту тему. Потому что собираю подмотку одометра на Камаз. Нашел схему, и там настоятельно автор рекомендует, запитывать микроконтролер именно таким образом, а не через кренку. Иначе горит контролер. Не знаю точьно, на наверно кренка не держит таково входного напряжения и поэтому палитса. Так как на такой машине 24 В. Но что мне было не понятно, так это то, что на схеме по чертежу вроди бы стабилитрон. У автора подмотки одометра было собранно на смд компонентах. И этот стабилитрон ss24 оказываетса смд диодом шотки. ТУт на схеме тоже нарисован как стабилитрон. Но вроди бы хорошо понел, тут диод а не стабилитрон. Хотя может я путаю их чертеж? может так рисуетса диоды шотки а не стабилитроны? Осталось уточьнить такую малость. Но за статейку большое спосибо.

  • 20.09.2014

    Триггер — это уст-во с двумя устойчивыми состояниями равновесия, предназначенные для записи и хранения информации. Триггер способен хранить 1 бит данных. Условное обозначение триггера имеет вид прямоугольника, внутри которого пишется буква Т. Слева к изображению прямоугольника подводятся входные сигналы. Обозначения входов сигнала пишутся на дополнительном поле в левой части прямоугольника.

  • 21.09.2014

    Однотактовый выходной каскад лампового усилителя содержит минимум деталей и прост в сборке и регулировке. Пентоды в выходном каскаде могут использоваться только ультралинейном включении, триодном или обычном режимах. При триодном включении экранирующая сетка соединяется с анодом через резистор 100…1000Ом. В ультралинейном включении каскад охвачен ОС по экранирующей сетке, что дает снижение …

  • 04.05.2015

    На рисунке показана схема простого инфракрасного пульта и приемника исполнительным элементом которого является реле. Из-за простоты схемы пульта уст-во может выполнять только два действия, это включить реле и выключить его отпустив кнопку S1, что может быть достаточно для определенных целей (гаражные ворота, открывание электромагнитного замка и др.). Настройка схемы очень …

  • 05.10.2014

    Схема выполнена на сдвоенном ОУ TL072. На А1.1 сделан предварительный усилитель с коэф. усиления заданным отношением R2\R3. R1-регулятор громкости. На ОУ А1.2 выполнен активный трех полосовой мостовой регулятор тембра. Регулировки осуществляются переменными резисторами R7R8R9. Коэф. передачи этого узла 1. Наряженные питания предварительного УНЧ может быть от ±4В до ±15В Литература …

Рассмотрим типовую схему повышающего DC/DC конвертера на микросхемах 34063:

Выводы микросхемы:

  1. SWC (switch collector) — коллектор выходного транзистора
  2. SWE (switch emitter) — эмиттер выходного транзистора
  3. Tc (timing capacitor) — вход для подключения времязадающего конденсатора
  4. GND — земля
  5. CII (comparator inverting input) — инвертирующий вход компаратора
  6. Vcc — питание
  7. Ipk — вход схемы ограничения максимального тока
  8. DRC (driver collector) — коллектор драйвера выходного транзистора (в качестве драйвера выходного транзистора также используется биполярный транзистор)

Элементы:

L 1 — накопительный дроссель. Это, в общем-то, элемент преобразования энергии.

С 1 — времязадающий конденсатор, он определяет частоту преобразования. Максимальная частота преобразования для микросхем 34063 составляет порядка 100 кГц.

R 2 , R 1 — делитель напряжения для схемы компаратора. На неинвертирующий вход компаратора подается напряжение 1,25 В от внутреннего регулятора, а на инвертирующий вход — с делителя напряжения. Когда напряжение с делителя становится равным напряжению от внутреннего регулятора — компаратор переключает выходной транзистор.

C 2 , С 3 — соответственно, выходной и входной фильтры. Емкость выходного фильтра определяет величину пульсаций выходного напряжения. Если в процессе расчётов получается, что для заданной величины пульсаций требуется очень большая емкость, можно расчет сделать для бо’льших пульсаций, а потом использовать дополнительный LC-фильтр. Ёмкость С 3 обычно берут 100 … 470 мкФ.

R sc — токочувствительный резистор. Он нужен для схемы ограничения тока. Максимальный ток выходного транзистора для MC34063 = 1.5А, для AP34063 = 1.6А. Если пиковый переключаемый ток будет превышать эти значения, то микросхема может сгореть. Если точно известно, что пиковый ток даже близко не подходит к максимальным значениям, то этот резистор можно не ставить.

R 3 — резистор, ограничивающий ток драйвера выходного транзистора (максимум 100 мА). Обычно берется 180, 200 Ом.

Порядок расчёта:

  1. Выбирают номинальные входное и выходное напряжения: V in , V out и максимальный выходной ток I out .
  2. 2) Выбирают минимальное входное напряжение V in(min) и минимальную рабочую частоту f min при выбранных V in и I out .
  3. Рассчитывают значение (t on +t off) max по формуле (t on +t off) max =1/f min , t on(max) — максимальное время, когда выходной транзистор открыт, t off(max) — максимальное время, когда выходной транзистор закрыт.
  4. Рассчитывают отношение t on /t off по формуле t on /t off =(V out +V F -V in(min))/(V in(min) -V sat) , где V F — падение напряжения на выходном фильтре, V sat — падение напряжения на выходном транзисторе (когда он находится в полностью открытом состоянии) при заданном токе. V sat определяется по графикам, приведенным в документации на микросхему (или на транзистор, если схема с внешним транзистором). Из формулы видно, что чем больше V in , V out и чем больше они отличаются друг от друга — тем меньшее влияние на конечный результат оказывают V F и V sat , так что если вам не нужен суперточный расчет, то я бы посоветовал, уже при V in(min) =6-7 В, смело брать V F =0, V sat =1,2 В (обычный, средненький биполярный танзистор) и не заморачиваться.
  5. Зная t on /t off и (t on +t off) max решают систему уравнений и находят t on(max) .
  6. Находят емкость времязадающего конденсатора С 1 по формуле: C 1 = 4. 5*10 -5 *t on(max) .
  7. Находят пиковый ток через выходной транзистор: I PK(switch) =2*I out *(1+t on /t off) . Если он получился больше максимального тока выходного транзистора (1.5 …1.6 А), то преобразователь с такими параметрами невозможен. Нужно либо пересчитать схему на меньший выходной ток (I out ) , либо использовать схему с внешним транзистором.
  8. Рассчитывают R sc по формуле: R sc =0,3/I PK(switch) .
  9. Рассчитывают минимальную емкость конденсатора выходного фильтра:
  10. С 2 =I out *t on(max) /V ripple(p-p) , где V ripple(p-p) — максимальная величина пульсаций выходного напряжения. Разные производители рекомендуют умножать полученное значение на коэффициент от 1 до 9. Берётся максимальная ёмкость из ближайших к расчётному стандартных значений.
  11. Рассчитывают минимальную индуктивность дросселя:

    L 1(min) =t on(max) *(V in(min) -V sat)/I PK(switch) . Если получаются слишком большие C 2 и L 1 , можно попробовать повысить частоту преобразования и повторить расчет. Чем выше частота преобразования — тем ниже минимальная емкость выходного конденсатора и минимальная индуктивность дросселя.

  12. Сопротивления делителя рассчитываются из соотношения V out =1,25*(1+R 2 /R 1) .

Online-калькулятор для расчёта преобразователя :

(для правильности расчётов используйте в качестве десятичной точки точку, а не запятую)

1) Исходные данные:

(если вы не знаете значения V sat , V f , V ripple(p-p) , то расчёт будет сделан для V sat =1.2 В, V f =0 В, V ripple(p-p) =50 мВ)

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.

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. 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.

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.

MC34063A — инвертирующий регулятор — понижающий, повышающий, коммутирующий 1,5 А

%PDF-1.4 % 1 0 объект > эндообъект 5 0 объект > эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > поток приложение/pdf

  • onsemi
  • MC34063A — инвертирующий регулятор — понижающий, повышающий, коммутирующий 1,5 А
  • Серия MC34063A представляет собой монолитную схему управления, содержащую основные функции, необходимые для преобразователей постоянного тока. Эти устройства состоят из внутреннего эталона с температурной компенсацией, компаратора, управляемого генератора рабочего цикла с активной схемой ограничения тока, драйвера и сильноточного выходного ключа. Эта серия была специально разработана для включения в приложения Step-Down и Step-Up и инвертирования напряжения с минимальным количеством внешних компонентов. Дополнительную информацию о конструкции см. в Примечаниях по применению AN920A/D и AN954/D.
  • 2021-08-05T09:58:01+02:00BroadVision, Inc.2021-08-05T09:58:49+02:002021-08-05T09:58:49+02:00Acrobat Distiller 19.0 (Windows)uuid:44421c81- 7aeb-4632-bae3-825ca1c1f8f9uuid:3246441f-6569-4357-9a8f-432bd0947c0e конечный поток эндообъект 6 0 объект > эндообъект 7 0 объект > эндообъект 8 0 объект > эндообъект 9 0 объект > эндообъект 10 0 объект > эндообъект 11 0 объект > эндообъект 12 0 объект > эндообъект 13 0 объект > эндообъект 14 0 объект > эндообъект 15 0 объект > эндообъект 16 0 объект > эндообъект 17 0 объект > эндообъект 18 0 объект > эндообъект 19 0 объект > эндообъект 20 0 объект > эндообъект 21 0 объект > эндообъект 22 0 объект > эндообъект 23 0 объект > эндообъект 24 0 объект > эндообъект 25 0 объект > эндообъект 26 0 объект > эндообъект 27 0 объект > эндообъект 28 0 объект > эндообъект 29 0 объект > эндообъект 30 0 объект > поток HtWK- ВВЕРХ+соль~ ½C )n»Ri+럿 _>UridTG~|%»

    3.

    Схема повышающего преобразователя постоянного тока с 7 В на 5 В

    Из предыдущей схемы я получил электронное письмо от нашего друга, ему нужна схема повышающего преобразователя с 3,7 В на 5 В. Это очень интересно! Давайте проверим это с MC34063.

    У нас есть много способов сделать это. Я нашел много дешевых готовых модулей в Интернете. Таким образом, строить эту схему вообще не стоит. Потому что мы должны платить больше и тратить время на попытки.

    Но моя дочь сказала, что забавно пытаться собрать его самостоятельно, понять принцип работы, можно применить.Иногда мы даже можем повторно использовать старые устройства. Она любит разбирать. Я думаю, она права, а вы?

    Как увеличить напряжение с 3,7В до 5В?

    Мы знаем, что схема импульсного импульсного стабилизатора Некоторые называют повышающим преобразователем постоянного тока. На него подается низкое напряжение, а затем выдается высокое выходное напряжение. При этом выходной ток всегда меньше входного тока.

    Как это работает

    Давайте сначала разберемся с простым принципом. Повышающий преобразователь постоянного тока является одним из импульсных регуляторов.

    Посмотрите базовую блок-схему.

    Внутри есть высокочастотный генератор, который включает и выключает транзистор, они работают как переключатель (S). Затем они передают импульсы энергии индуктору (L). Затем энергия катушки индуктивности (L) накапливается в конденсаторе (Cout) через быстродействующий диод Шоттки (D).

    Мы уже изучили или пытались построить эту схему в версии с транзисторами: Схема повышающего преобразователя USB 5V to 12V.

    Хотя устройства легко найти.Но мы используем много деталей. Так что это довольно сложно. IC упрощает жизнь.

    См. выше: Базовая блок-схема повышающего импульсного регулятора с использованием ИС.

    От того, что мы хотим, низкое напряжение питания составляет 3,7В. Мы смотрим на MC34063A, MC33063A, SC34063A, SC33063A, NCV33063A Datatasheet. Это может быть нижний вход 3V. Таким образом, мы можем использовать его.

    Давайте попробуем MC34063 в качестве импульсного стабилизатора Boost.

    Прежде всего, давайте посмотрим на техпаспорт. Большую часть времени я просто смотрю на примерную схему.А затем изменить или протестировать его в соответствии с имеющимися у меня компонентами. Пока цель не будет достигнута. Если он может подавать напряжение 5В при 200мА. Я удовлетворен.

    Цепь повышающего преобразователя постоянного тока с 12 В на 28 В

    Во-вторых, приведен пример схемы повышающего импульсного стабилизатора с 12 В на 28 В. Даже он будет поставлять на выходе 28 В при 170 мА. Но это легко, пока мы не сможем быстро изменить его.

    Внутренний чип имеет интересную часть:

    • Высокочастотный генератор и транзистор для включения и выключения, как указано выше.
    • 1,25 В Ref Reg (опорное напряжение) и Comp (компаратор) Таким образом, он может регулировать и поддерживать постоянное выходное напряжение.

    В-третьих, попробуем нашу схему.

    Посмотрите на эту схему ниже, здесь мало деталей. Потому что все сложные детали содержатся в IC1. Смотрите на схеме.

    Руководство по выбору компонентов

    Из приведенного выше примера схемы. Пробуем настраивать/менять оборудование по мере наличия и нас интересует следующее

    R1&R2: установить выходное напряжение.

    Выходное напряжение определяется резисторами обратной связи (R1 и R2) от выхода до контакта 5 (инвертирующий вход компаратора). Мы можем рассчитать Vout следующим образом:

    Vout = 1,25(1+R1/R2)

    Типичная цифровая схема требует источника питания 5 В с допуском +/- 5% или от 4,75 В до 5,25 В. Таким образом, мы можем выбрать R1, R2 в соответствии с таблицей.

    5,04 V 270Ω 390Ω

    9 d1: высокоскоростной Schottky Diode

    Эта цепь работает на очень высокой частоте. Примерно не более 100кГц. Поэтому используйте высокоскоростной диод Шоттки. Мы выбираем 1N5819 — выпрямитель Шоттки, 40 В, 1 А, потому что он дешевый и самый популярный.

    Примечание:

    Некоторые люди спрашивают меня, могу ли я вместо этого использовать 1N4007? Я пробовал, результат такой.Когда нагрузка подключена, напряжение падает примерно до 3,4 В. Потому что это низкочастотный диод. С другой стороны, 1N4007 может работать в цепи понижающего регулятора.

    L1: Индуктор

    Да, это важный компонент во всех схемах импульсного регулятора. В даташите указано 170 мкГн, 220 мкГн, 100 мкГн.
    Вы можете попробовать создать его самостоятельно, как это делаем мы. Но должны выдерживать токи выше 200мА.

    C T : Конденсатор
    Определяет частоту внутри чипа.Без него выходное напряжение примерно ниже входного. Мы протестировали от 680 пФ до 0,01 мкФ с аналогичными результатами.

    R SC : Резисторы

    В примере схемы 0,22 Ом. Но у нас его нет.

    Как известно, при параллельном соединении трех резисторов одинакового номинала общее сопротивление делится на три. У нас много резисторов по 1 Ом, поэтому мы поставили три параллельно. Общее сопротивление теперь составляет 0,33 Ом.

    R-180Ω на 8 выводе, Снимаем, потом подключаем напрямую к RSC .

    C в : Конденсатор
    В примере схемы 100 мкФ. Мы можем использовать его до 470 мкФ. Результат тот же. Какое значение Нам выбрать? Конечно, сначала выберите меньшее значение. Потому что он экономичный и маленький.

    C out : Конденсатор
    Влияет на уровень выходного напряжения при нагрузке. Напряжение будет ниже. Тем не менее, мы пытаемся поставить конденсатор от 220 мкФ до 470 мкФ при токе нагрузки 200 мА, также результаты аналогичны.

    Список компонентов

    Резисторы 0.25W
    R1: 100Ω * см. Таблицу
    R2: 330Ω * см. Таблицу
    R3-R5: 1ω

    керамический конденсатор


    C1: 680PF 50V

    Электролитические конденсаторы
    C2: 220 мкФ-470 мкФ 25V
    C3: 100 мкФ-220 мкФ 16 В


    D1: 1N5819, 1A, 40 В Schottky Выпрямитель Диод
    IC1: KA34063 или MC34063, 1,5-A Пиковый усиление / Бак / Инвертирование регуляторы переключения


    Другие
    L1 : от 100 мкГн до 220 мкГн при мин. индуктивности 200 мА

    Эксперимент с схемой

    Чтобы убедиться, что она работает нормально, давайте проверим схему.Собираем схему на макетную плату, как показано ниже.

    Измеряет напряжение 5В согласно расчету. Это хорошо!

    Затем добавьте нагрузку на выход. Нам нужен ток 200 мА. Таким образом, для проверки нам потребуется нагрузка 25 Ом. Посмотрите 4 резистора по 100 Ом, соединенных параллельно. Оно работает! выходное напряжение 4,92В.

    Более того, моя дочь хочет попробовать эту схему для зарядки мобильных телефонов.

    Работает очень хорошо. Мы можем измерить ток зарядки около 250-300 мА.Но выходное напряжение немного падает примерно до 4,74 В. Но при соприкосновении с чипом он нагревается.

    К счастью, у нас есть батарея на 3,7 В. Итак, я хочу попробовать зарядить свой мобильный телефон. Но это вообще не работает. Потому что напряжение ниже 5В. Тем не менее, он по-прежнему имеет ток около 37 мА.

    Мы экспериментировали с этой схемой, оказалось, что выходное напряжение составляет около 4,8 В при токе около 260 мА (0,26 А). Этого достаточно для зарядки мобильного телефона.

    Затем, Измеряем ток всей цепи.Показывает около 0,7А.

    Однако КПД у него низкий, чип имеет более высокую температуру. Мы должны улучшить его, чтобы он мог подавать больше тока. которые мы будем продолжать изучать

    Спасибо
    Onsemi.com производит хорошие продукты для нас.
    Друзья, которые вдохновляют меня и мою дочь Давайте попробуем вместе веселую схему.

    ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

    Я всегда стараюсь делать электронику Обучение легким .

    %PDF-1.3 % 194 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 194 97 0000000016 00000 н 0000002291 00000 н 0000002444 00000 н 0000003207 00000 н 0000003592 00000 н 0000003658 00000 н 0000003894 00000 н 0000004135 00000 н 0000004396 00000 н 0000004475 00000 н 0000004756 00000 н 0000004835 00000 н 0000005061 00000 н 0000005139 00000 н 0000005447 00000 н 0000005661 00000 н 0000005900 00000 н 0000005978 00000 н 0000006224 00000 н 0000006302 00000 н 0000006588 00000 н 0000006666 00000 н 0000006744 00000 н 0000006822 00000 н 0000007046 00000 н 0000007124 00000 н 0000007355 00000 н 0000007569 00000 н 0000007803 00000 н 0000007881 00000 н 0000008147 00000 н 0000008225 00000 н 0000008506 00000 н 0000008584 00000 н 0000008870 00000 н 0000008948 00000 н 0000009026 00000 н 0000009104 00000 н 0000009182 00000 н 0000009259 00000 н 0000009453 00000 н 0000009627 00000 н 0000009816 00000 н 0000009894 00000 н 0000010068 00000 н 0000010146 00000 н 0000010224 00000 н 0000010301 00000 н 0000010499 00000 н 0000010697 00000 н 0000010894 00000 н 0000011089 00000 н 0000011285 00000 н 0000011485 00000 н 0000011683 00000 н 0000011883 00000 н 0000012077 00000 н 0000012279 00000 н 0000012477 00000 н 0000012680 00000 н 0000012883 00000 н 0000013080 00000 н 0000013276 00000 н 0000013476 00000 н 0000013680 00000 н 0000013881 00000 н 0000014129 00000 н 0000014304 00000 н 0000014326 00000 н 0000015039 00000 н 0000015061 00000 н 0000015757 00000 н 0000015779 00000 н 0000016433 00000 н 0000016455 00000 н 0000016977 00000 н 0000016999 00000 н 0000017530 00000 н 0000017552 00000 н 0000018118 00000 н 0000018140 00000 н 0000018366 00000 н 0000018868 00000 н 0000018890 00000 н 0000020116 00000 н 0000020325 00000 н 0000020532 00000 н 0000020729 00000 н 0000021948 00000 н 0000023171 00000 н 0000023224 00000 н 0000023313 00000 н 0000023533 00000 н 0000024762 00000 н 0000025420 00000 н 0000002595 00000 н 0000003185 00000 н трейлер ] >> startxref 0 %%EOF 195 0 объект > эндообъект 196 0 объект >/Кодировка >>> /DA (/Helv 0 Tf 0 г ) >> эндообъект 289 0 объект > поток Hb«`a`Rf`g`π

    Цепь повышающего преобразователя с использованием микросхемы MC34063

    Схема повышающего преобразователя

    с использованием MC34063 IC разработана с небольшим количеством внешних компонентов, и эта ИС подходит для компактной схемы повышающего преобразователя постоянного тока. Микросхема MC34063 содержит все первичные схемы, необходимые для построения простых преобразователей постоянного тока.

    Следящая схема

    предназначена для повышения входного напряжения с 5 В до 10 В с использованием одного источника питания. Эта схема повышающего преобразователя лучше всего подходит для управления исполнительными механизмами на основе микроконтроллера или микропроцессора.

    Микросхема MC34063

    IC MC34063 Имеет широкий диапазон входного напряжения от 3 В до 40 В, может обеспечить высокий выходной ток переключения до 1.5A нам нужно предоставить конкретную катушку индуктивности. Он может обеспечить регулируемое выходное напряжение и имеет ограничение тока короткого замыкания и низкий ток в режиме ожидания. Используя несколько внешних компонентов, мы можем внедрить эту ИС в понижающую, повышающую и инвертирующую топологии.

    Принципиальная схема

    Необходимые компоненты

    1. IC MC34063AP
    2. Диод Шоттки 1N5819
    3. Катушка индуктивности 33 мкГн
    4. Конденсатор 100 мкФ = 2
    5. Конденсатор 270 пФ
    6. Резистор3 Ом, 1 кОм, 6,8 кОм, 180 Ом каждый

    Строительство и работа

    Здесь микросхема MC34063 реализована в виде повышающего преобразователя постоянного тока, и она выдает выходное напряжение 10 В при входном напряжении 5 В. Подключайте все компоненты как можно ближе к микросхеме. После подключения всех компонентов в цепи рассчитайте выходное напряжение по следующей формуле.

    И возьмите его как теоретический диапазон выходного напряжения и подайте смещение на цепь и проверьте выходное напряжение и сравните оба.Из-за номинала катушки индуктивности и технических характеристик практическое выходное напряжение может незначительно отличаться.

    Благодаря использованию внутреннего эталона с температурной компенсацией, компаратора, генератора (100 кГц), ШИМ-контроллера с активным ограничением тока, драйвера и сильноточного выходного переключателя эта микросхема MC34063 может обеспечить определенный выходной сигнал, необходимый для вашего проекта. Дополнительные расчеты см. в таблице данных.

    Этот понижающе-повышающий импульсный регулятор постоянного тока может использоваться в телекоммуникационных устройствах, портативных электронных устройствах, контрольно-измерительных устройствах и потребительских электронных устройствах.

    Схема повышающего преобразователя

    на микросхеме MC34063

    В этом уроке мы собираемся создать «Схему повышающего преобразователя с использованием микросхемы MC34063». Мы все сталкивались с неприятными ситуациями, когда нам нужно немного более высокое напряжение, чем могут обеспечить наши блоки питания. Нам нужно 12 вольт, но у нас только 9-вольтовая батарея. Или, может быть, у нас есть питание 3,3 В, когда нашему чипу нужно 5 В. К тому же, в большинстве случаев потребляемый ток вполне приличный, мы можем добиться этого, увеличив преобразователь.

    Повышающий преобразователь — это преобразователь мощности постоянного тока в постоянный, который повышает напряжение при одновременном понижении тока от входного источника к выходной нагрузке.Это класс импульсных источников питания, содержащих по крайней мере один полупроводниковый диод и по крайней мере один элемент накопления энергии: конденсатор, катушку индуктивности или их комбинацию. Чтобы уменьшить пульсации напряжения, к выходному фильтру на стороне нагрузки и входному фильтру на стороне питания такого преобразователя обычно добавляют фильтры из конденсаторов, иногда в сочетании с катушками индуктивности. Повышающие преобразователи представляют собой сильно нелинейные системы, и было исследовано множество методов линейного и нелинейного управления для достижения хорошего регулирования напряжения при больших изменениях нагрузки.

    Мы разработали схему повышающего преобразователя, используя микросхему MC34063 с несколькими внешними компонентами, и эта микросхема подходит для компактных схем преобразователя постоянного тока в постоянный, она содержит все первичные схемы, необходимые для создания простых преобразователей постоянного тока. Следующая схема предназначена для повышения входного напряжения с 5 В до 10 В с использованием одного источника питания.

    Необходимое оборудование

    Выход напряжения R1 R2
    4.79 V 680Ω 240Ω
    1K 330Ω
    5. 05V 820Ω
    5.10V 1.2K
    5.11 V 680Ω 220Ω 220Ω
    5.14V 560Ω 560Ω 180Ω
    5.17V 470Ω 150Ω
    5.24V 1.5K 470Ω 470Ω
    5.30V 1.2K 390Ω 390Ω
    SR НЕТ Значение Кол-во
    1 IC MC34063AP 1
    2 диод Шоттки 1N5819 1
    3 индуктора 33μH 1
    4 Конденсатор 100 мкФ, 270 пФ 2,1
    5 Резистор 0. 3Ω, 1Kω, 6,8 кОм, 180Ω 1,1,1,1
    6 Подключение проводов
    7 5V блоки питания 1

    Принципиальная схема

    Рабочее объяснение

    Сначала подключите каждый компонент как можно ближе к микросхеме MC34063. IC MC34063 используется в качестве повышающего преобразователя постоянного тока, здесь 5 В подается в качестве входного напряжения на схему, которое можно повысить примерно до 10 В.Используя внутренний эталон с температурной компенсацией, компаратор, осциллятор (100 кГц), ШИМ-контроллер с активным ограничением тока, драйвер и сильноточный выходной переключатель, эта микросхема MC34063 может обеспечить определенный выход, необходимый для вашей конструкции. После подключения всех компонентов в цепи рассчитайте выходное напряжение по следующей формуле.

    Vвых = 1,25 (1+ (R2 / R1))

    Требуемое выходное напряжение может быть получено путем изменения значений резисторов R1 и R2.Из-за значения катушки индуктивности и технических характеристик практическое выходное напряжение может незначительно отличаться. И возьмите его как теоретический диапазон выходного напряжения, примените смещение к цепи, проверьте выходное напряжение и сравните оба. Итак, вот как эта небольшая схема может быть использована в преобразователе постоянного тока с переменным выходом.

    Приложения

    Эта схема повышающего преобразователя наиболее подходит для управления исполнительными механизмами на основе микроконтроллера или микропроцессора или для их смещения.

    Конструкция источника питания постоянного тока высокого напряжения | Детальный проект электроники

    Для таких цепей, как счетчики Гейгера, устройства для уничтожения насекомых, трубки Никси и датчики, требуются высоковольтные источники постоянного тока (HVDC). На рынке доступны различные типы конструкций источников питания постоянного тока высокого напряжения, в том числе удвоители или учетверители напряжения, обратноходовые преобразователи и повышающие преобразователи.

    Некоторые из них имеют низкую выходную мощность по току. Но при правильных расчетах с использованием базовых формул повышающего преобразования мы можем получить источники постоянного тока высокого напряжения, способные обеспечить чистую и большую мощность по току. Указания по применению, предоставляемые производителями компонентов, содержат множество удобных формул, совместимых с их компонентами, которые получены из этих основных формул.Здесь представлена ​​конструкция повышающего преобразователя с использованием преобразователя постоянного тока MC34063. Авторский прототип показан на рис. 1.

    Рис. 1: Авторский прототип

    Основы повышающего преобразователя

    В повышающем преобразователе (рис. 2) энергия накапливается в катушке индуктивности (L1a) в течение времени, пока транзистор (T1a) «включен» (ton). Когда транзистор закрыт (toff), энергия передается последовательно с входом Vin на конденсатор выходного фильтра (Cout) и нагрузку (RL). Эта конфигурация позволяет установить выходное напряжение на любое значение, превышающее входное.

    Рис. 2: Схема повышающего импульсного регулятора

    Выходное напряжение можно рассчитать следующим образом:

    Vвых=Vin(т/toff)+Vin или
    Vвых=Vin((т/toff)+1)

    Цепь и рабочий

    Принципиальная схема повышающего преобразователя с использованием преобразователя постоянного тока MC34063 показана на рис. 3.
    MC34063 представляет собой монолитную схему управления, содержащую все активные функции, необходимые для переключения преобразователей постоянного тока. Он представляет собой значительный прогресс в простоте использования высокоэффективных, но простых импульсных стабилизаторов.Использование импульсных стабилизаторов становится более заметным, чем линейных стабилизаторов, из-за требований к размеру и энергоэффективности новых конструкций оборудования. Импульсные регуляторы повышают гибкость применения при одновременном снижении стоимости.

    Рис. 3: Принципиальная схема источника питания постоянного тока высокого напряжения

    MC34063 был разработан для применения в понижающих, повышающих и инверторных преобразователях напряжения. Он включает в себя опорное напряжение с температурной компенсацией, осциллятор, активный ограничитель пикового тока, выходной переключатель и компаратор измерения выходного напряжения.Все эти функции содержатся в 8-контактном корпусе DIP или SOIC.

    Внутренняя схема MC34063 согласно техпаспорту, предоставленному Texas Instruments, показана на рис. 4.

    Рис. 4: Блок-схема MC34063

    Его контакт 5 (инвертирующий вход компаратора) измеряет и устанавливает стабильное значение выходного напряжения для расчета значений резистора обратной связи, как показано на рис. 5.

    Рис. 5: Внешние резисторы

    Vout=1,25((R2a/R1a)+1)

    Внутренний регулятор напряжения выдает 1,25 вольта для внутреннего компаратора, поэтому внешний делитель напряжения, состоящий из R1a и R2a, должен быть расположен так, чтобы он давал ровно 1. 25 вольт при достижении желаемого выходного напряжения. Например, если вам нужно выходное напряжение около 501 вольта, номиналы резисторов делителя напряжения должны быть R2a=2,4 МОм и R1a=6 кОм соответственно.

    Как показано на блок-схеме, выход компаратора запускает и отключает защелку SR. Генератор, управляемый времязадающим конденсатором на выводе 3, состоит из элементов источника и стока тока, которые заряжают и разряжают внешний времязадающий конденсатор между верхним и нижним заданными порогами.Обычно токи заряда и разряда составляют 35 мА и 200 мА соответственно, что дает соотношение приблизительно 6:1. Таким образом, период разгона в шесть раз больше, чем период разгона. Верхний порог равен внутреннему эталонному напряжению 1,25 В, а нижний порог равен примерно 0,75 В.

    Генератор работает непрерывно со скоростью, регулируемой значением временного конденсатора. Он также измеряет пиковый ток, измеряя напряжение, генерируемое током катушки индуктивности, на чувствительном резисторе с малым номиналом и большей мощностью, подключенном к контакту 7. В этой схеме (рис. 3) резистор R6 сопротивлением 1,5 Ом и мощностью 2 Вт является чувствительным резистором.

    Как показано на блок-схеме, выходной ключ представляет собой npn-транзистор Дарлингтона. Коллектор подключается к контакту 1, а эмиттер — к контакту 2. Это позволяет разработчику использовать MC34063 в понижающей, повышающей или инвертирующей конфигурациях. Максимальное напряжение насыщения коллектор-эмиттер при 1,5 А (пиковое) составляет 1,3 В, а максимальный пиковый ток выходного ключа — 1,5 А. Для более высокого пикового выходного тока можно использовать внешний транзистор.Колеблющиеся импульсы управляют внутренними транзисторами, которые могут использоваться для обеспечения повышающего/понижающего преобразования или для управления внешним силовым транзистором более высокого номинала для получения более высокой номинальной мощности.

    Для некоторых схем, в основном повышающих и инвертирующих напряжение, требуется отношение ton/(ton+toff) выше 0,857. Этого можно добиться, добавив схему расширителя отношения, в которой используется германиевый диод и которая чувствительна к температуре. Времязадающий конденсатор с отрицательным температурным коэффициентом поможет уменьшить эту чувствительность.На рис. 3 схема расширителя состоит из транзистора Т2 (BC557), германиевого диода D2 (1N34A) и времязадающего конденсатора С3. Здесь T2 не управляет ничем, кроме переключателя разрядки и зарядки конденсатора C3, питаемого от контакта 3 микросхемы. Ограничение тока должно использоваться во всех повышающих и инвертирующих схемах, использующих схему расширителя коэффициента. Это позволяет сбрасывать время катушки индуктивности между циклами перегрузки по току во время первоначального включения коммутатора. Когда конденсатор выходного фильтра достигает своего номинального напряжения, цепь обратной связи по напряжению управляет регулированием.

    В основной цепи между местом соединения резисторов R1 и R2 и конденсаторами С1 и С2 включен провод для выравнивания заряда в обоих выходных конденсаторах. Только резистор R3, подключенный к выводу 5 MC34063, образует делитель напряжения.

    Программное обеспечение

    Мы разработали утилиту для более быстрого определения номиналов компонентов для быстрого прототипирования блока питания на базе MC34063. Программное обеспечение написано с использованием HTML и JavaScript и может быть включено в систему с установленным PHP.Он работает в среде разработки PHP. HTML — это интерфейсное программное обеспечение, а PHP — внутреннее программное обеспечение. Файл JavaScript проверяет наличие пустых полей в HTML-форме. PHP встроен в веб-сервер. Таким образом, несколько пользовательских клиентов в сети, например, в лаборатории или колледже, могут использовать это программное обеспечение одновременно. Программа разработана с использованием IDE NetBeans для PHP.

    Скачать исходный код

    Установка программного обеспечения.

    1. Загрузите WampServer (для разработки на локальном хосте) с сайта www.wampserver.com/en/ и IDE NetBeans с https://netbeans.org/features/php/. Установите их на свой ПК с Windows. Установите соответствующее расширение Visual C++ (здесь VC++ 2012) перед установкой WampServer, чтобы получить все необходимые DLL-файлы для бесперебойной работы среды IDE и сервера Apache.

    2. WampServer работает в фоновом режиме с опцией в онлайн-режиме. Убедитесь, что значок WampServer на панели задач стал зеленым.

    3. Создайте папку, например HighVoltage, в папке C:\wamp\www.Скопируйте файлы изображений HVBoostCalculator.html, HVDesign.js и HVcircuit.jpg в папку проекта.

    4. Создайте новый проект PHP в NetBeans. Выберите опцию «Приложение PHP» и нажмите «Далее». Папка проекта будет создана автоматически. Обратите внимание, что ваша папка HighVoltage находится в этой папке проекта.

    5. В окне «Выполнить конфигурацию» выберите параметр «локальный сервер» в поле «Запуск от имени:». Затем нажмите «ОК», чтобы продолжить.

    HVBoostCalculator.html — это сценарий HTML, а связанное с ним изображение — HVcircuit.jpg.

    HVDesign.js — это сценарий Javascript. Запустите HVBoost Calculator.html, чтобы получить страницу, показанную на рис. 6.

    Рис. 6: Скриншот выходных данных программы для источника питания постоянного тока высокого напряжения

    Сначала вам необходимо подать входное напряжение постоянного тока 9–12 В и допуск по напряжению в зависимости от используемого источника питания; как правило, допуск по напряжению составляет 1 процент. Затем укажите требуемое выходное напряжение и ток в соответствующих полях формы. (Для более высоких выходных напряжений используйте транзистор T1 с более высокими характеристиками напряжения и тока.)

    Используя таблицу характеристик силового транзистора Т1, найдите его значение насыщения Vce и ​​занесите в поле формы. Также получите прямое падение напряжения на диоде D1 из его таблицы данных в поле формы. Эти параметры очень важны для расчета стоимости компонентов. После заполнения всех значений в соответствующих полях нажмите кнопку «Найти значения компонентов». Форма проверяется на наличие пустых полей и производится расчет компонентов. Вы получите значения R1 через R3, R6, L1, C1 и C2, а также параметры схемы, такие как рабочий цикл, частота переключения и выходная мощность.

    Как показано на снимке экрана вывода программы, спроектируйте схему для входного напряжения 12 В постоянного тока, 500 В постоянного тока на выходе, выходного тока 2 мА и времязадающего конденсатора 4,4 нФ. Из вывода программы вы получаете значения выходного конденсатора 8,20 мкФ, чувствительного резистора R6 1,59 Ом (ближайшее значение 1,50 Ом) и катушки индуктивности L1 6,8 мГн. Полная принципиальная схема этой конструкции показана на рис. 3.

    Строительство и испытания

    На рис.7, а расположение его компонентов на рис. 8. Используйте подходящий радиатор для транзистора T1. Держите катушку индуктивности L1 и транзистор T1 вдали от основной части цепи. Предпочтительно использовать катушку индуктивности экранированного типа для L1.

    Рис. 7: Схема печатной платы источника питания постоянного тока высокого напряжения Рис. 8: Компоновка компонентов для печатной платы
    Загрузить компоновку печатной платы и компонентов:
    нажмите здесь

    R6 должен быть 2 Вт, огнестойкий резистор. Используйте ближайшее значение, заданное программой. Используйте правильный радиатор для силового транзистора T1. Держите дроссель L1, транзистор T1 и MC34063 на расстоянии друг от друга на плате, чтобы свести к минимуму электромагнитные помехи.

    Для получения точного значения R3 используйте параллельную комбинацию резисторов. Например, подключите резистор на 6,8 кОм параллельно с резистором на 56 кОм, чтобы получить 6 кОм. Избегайте использования триммера из-за теплового дрейфа. Используйте конденсатор С3 так, чтобы частота была в пределах 10 кГц, чтобы избежать проблем с переключением и нагрева транзистора Т1.

    Осторожно

    Обращайтесь с высоковольтной цепью постоянного тока с особой осторожностью, так как это может привести к поражению электрическим током.


    Эта статья была впервые опубликована 26 мая 2018 г.
    и обновлена ​​14 октября 2019 г.

    Конструкция контроллера AGC на основе AD603 и MC34063

    I. Описание

    Технология автоматического усиления (AGC) широко используется в области управления промышленной автоматизацией с обратной связью. В промышленном управлении усилители с изменяющимся во времени коэффициентом усиления часто необходимы для удовлетворения производственных нужд или имеют определенную закономерность, чтобы обеспечить стабильность амплитуды выходного сигнала управления, тем самым уменьшая помехи входного помехового шумового сигнала. Для быстрой настройки системы в этом документе разработан контроллер AGC , основанный на комбинации микросхемы AGC AD603 и микросхемы импульсного источника питания MC34063 , искусно использующей стабильное опорное напряжение MC34063 и выход динамической регулировки напряжения для доступа к AD603 . терминал управления усилением для управления усилением усиления, поэтому достигните цели постоянной выходной амплитуды системы.

    AD603

    Каталог

     

    II. Принцип работы системы


    Система использует AD603 в качестве основного устройства управления, дополненного микросхемой импульсного источника питания MC34063 для сбора выходного сигнала контроллера, выходное напряжение передается на клемму управления напряжением AD603 — MC34063 для изменения коэффициента усиления. Блок-схема принципа работы системы показана на рис.1.

    Рис. 1 Блок-схема системы

     

    В этой системе управления с обратной связью схема MC34063 используется в качестве линии обратной связи для динамического сбора амплитуды выходного сигнала системы, а управляет коэффициентом усиления AD603 путем регулировки выходного напряжения рабочего цикла внутренний сигнал. Звено обратной связи на рисунке можно заменить микропроцессором. Микропроцессор собирает амплитуду выходного напряжения через аналогово-цифровой аналог, передает ее на микросхему микропроцессора для обработки сигнала, а затем возвращает обратно на вход всей системы через выходное управляющее напряжение цифро-аналогового преобразователя. Однако этот метод слишком сложен, так как на подъем и спад цифровой микросхемы уходит много времени на настройку, что влияет на быстродействие всей системы, и требует относительно высоких алгоритмов обработки сигналов. Микросхема импульсного источника питания, широко используемая в технологии электропитания, динамически настраивается для повышения скорости работы. Кроме того, его стоимость разработки низкая, что способствует продвижению области промышленного контроля.

    III. AD603

     

    AD603 это микросхема с программируемым коэффициентом усиления, низким уровнем шума, имеет 3 рабочих режима , соответствующих разным диапазонам коэффициента усиления.Чтобы сделать управление более обширным, режим максимальной полосы пропускания выбран равным 90 МГц. Коэффициент усиления выражается в децибелах, коэффициент усиления регулируется управляющим напряжением с линейной зависимостью 25 мВ/дБ, а скорость нарастания составляет 275 В/мкс. Во время нормальной работы необходимо подавать напряжение управления усилением. Формула усиления:

     

    В формуле: G — коэффициент усиления, дБ; G0 — это начальная точка усиления, а размер G0 определяется контактным соединением.

     

    Схема, разработанная в этой статье, закорачивает VOUT и FDBK, G0 = 10 дБ является широкополосным режимом (широкополосный режим 90 МГц), диапазон усиления G AD603 составляет -11,09~+31,05 дБ, а VG находится в линейном диапазоне, когда диапазон составляет -500~500мВ. Напряжение управления усилением VG управляется выходом MC34063. Амплитуда входного сигнала AD603 UINP≤1,4 В, фактическое поле промышленного управления, часто вводящее плюс сумма помех, превышает 1,4 В, если этот сигнал напрямую добавляется в систему, искажение велико, и длительная работа повредит AD603, поэтому вы должны добавить входной буфер и схему затухания.

     

    IV. MC34063

     

    MC34063 представляет собой монолитную биполярную интегральную схему , используемую в области управления преобразователем постоянного тока. Он дешев и широко используется в области импульсных источников питания. Он может использовать минимум внешних компонентов для переключения повышения и понижения. Его рабочая частота составляет 0,1-100 кГц.

     

    Традиционный контроллер AGC представляет собой систему управления с обратной связью, которая обычно требует выполнения аналогово-цифровой выборки на выходе системы, а затем передачи данных на однокристальный процессор или компьютер для алгоритмической обработки данных и оценки сигнал выполнения D/A выход, чтобы заставить привод работать.В этом процессе обратной связи выборка, обработка алгоритма и выполнение, очевидно, занимают слишком много времени, а для некоторых сложных управляющих сигналов требования к обработке данных алгоритма высоки, и требуются специальные микросхемы DSP, что является дорогостоящим. Следовательно, использование одной аналоговой электронной схемы для создания системы управления с обратной связью имеет более высокую эффективность и меньшую стоимость.

     

    Вдохновленный рабочим режимом понижающей схемы MC34063 , это новая конструктивная идея реализовать изменение напряжения управления усилением AD603 с использованием характеристик MC34063 для динамической регулировки выходного напряжения.Экспериментальная проверка осуществима, проще и быстрее программного метода управления. На рис. 2 показана понижающая схема MC34063 .

    Рис. 2 Понижающая схема MC34063

     

    Как показано на рисунке 2, вход +12 В, выход +5 В, опорное напряжение контакта 5 относительно земли составляет +1,25 В, сопротивление контакта 5 относительно земли составляет R1 = 1,2 кОм, а выход и контакт 5 подключены к R2 = 3,6 кОм. В соответствии с коэффициентом делителя сопротивления выход фиксируется на уровне + 5 В, таким образом достигается регулируемый выход .Примененный в области управления АРУ , вы можете подключить выход MC34063 к терминалу управления усилением контроллера, а вход к выходному терминалу контроллера. В соответствии с принципом работы MC34063 собирает выходной сигнал контроллера АРУ ​​и передает его на контакт 5. Его внутренняя часть динамически регулирует рабочий цикл ШИМ, динамически изменяет напряжение управления усилением AD603 и может избежать помех системы, и реализовать функцию, аналогичную алгоритму PID.Он заменяет алгоритмический механизм обработки данных, который прост и эффективен и имеет определенное эталонное значение в области управления промышленной автоматизацией.

     

    В . Система H аппаратное обеспечение C цепь D схема

     

    На рис. 3 показана схема аппаратного обеспечения системы. Система в основном разделена на схему ослабления входного буфера, автоматический усилитель усиления AD603 , детектор выходной амплитуды и цепь обратной связи MC34063 .

    Рис. 3 Схема аппаратного обеспечения системы

     

    5.1 Вход B uffer A затухание C ircuit

    Поскольку амплитуда входного сигнала AD603 VINP меньше или равна 1,4 В, используются четыре диодных фиксатора. В соответствии с однонаправленной проводимостью диода и прямым падением напряжения проводимости кремния входные характеристики ограничены требованиями AD603.Требования к входному напряжению, повторитель играет роль изоляции чипа. Как показано на рисунке 3, часть ①.

     

    5.2 AD603 A автоматический G ain A усилитель

    3-й контакт AD603 — это входной сигнальный терминал , 2-й и 4-й контакты подключены к земле с сопротивлением R4 = 0, R5 = 0, чтобы сделать его работу более стабильной. 5 и 7 контакты подключены к выходу , который является системным выходом контроллера АРУ.Контакт 1 представляет собой клемму VG напряжения управления усилением, это напряжение управления подключено к выходной клемме MC34063, MC34063 генерирует соответствующее напряжение управления усилением VG в соответствии с выходом системы.

     

    5.3 Выход A mplitude D etector

     

    В области промышленного контроля сигнал бывает только в форме постоянного тока, а сигнал переменного тока также занимает определенную долю.Для управления сигналом постоянного тока выходной сигнал системы может быть напрямую передан на MC34063 для обработки, но должна быть обнаружена амплитуда сигнала переменного тока, поэтому конструкция показана на рисунке 3 в части ③.

     

    Обычные амплитудные детекторы, такие как диодные выпрямительные мосты , подходят только для ситуаций, когда входное напряжение намного превышает падение напряжения проводимости диода. В AGC control сигнал в системе часто имеет низкое напряжение, поэтому его нельзя использовать, поэтому очень необходимо разработать амплитудный детектор, который может избежать падения напряжения проводимости диода.После зарядки RC получается значение напряжения постоянного тока с определенным соотношением. На рисунке 3 напряжение в промежуточном узле R13 и R14 равно Uf, а выражение:

    В формуле UINP — входная амплитуда, В.

     

    5.4 MC34063 F eedback  C ircuit

     

    Напряжение промежуточного узла Uf резисторов R13 и R14 правильно рассчитывается инвертирующим усилителем и сумматором, а затем подключается к контакту 5 MC34063 .В это время оно зафиксировано на уровне 5 В, а Uf=1 В при реверсировании, тогда система контроллера АРУ ​​может динамически поддерживать стабильность амплитуды выходного напряжения. Когда системный вход нестабилен или есть шумовые помехи, MC34063 динамически изменяет значение выходного напряжения в соответствии с результатом определения амплитуды, чтобы достичь цели изменения напряжения управления усилением VG. Как показано в нижней части рисунка 3, выходное напряжение на выводе 2 заряжается и разряжается через переключающие и специальные диоды Шоттки, а ослабленное парциальное напряжение передается на вывод 1 AD603, который осуществляет автоматическую регулировку коэффициента усиления и успешно реализует применение технологии импульсного источника питания в области усиления автоматического управления.

    VI . Система O операция R результаты

     

    Экспериментальная настройка такова, что если система подает на вход сигнал постоянного тока, на выходе будет постоянный +1 В постоянного тока; если на вход подается сигнал переменного тока, на выходе будет сигнал переменного тока с постоянной амплитудой +1 В. В ходе эксперимента были протестированы и проверены два метода ввода, и оба они соответствовали проектным требованиям. Таблица 1 является частью экспериментальных данных входного сигнала постоянного тока.В эксперименте вход контроллера АРУ ​​подключен к источнику регулятора напряжения, и входное напряжение постоянно регулируется.

     

     

    Таблица 2 является частью экспериментальных данных входного сигнала переменного тока. В эксперименте вход контроллера АРУ ​​подключен к генератору сигналов UTG9002C, амплитуда входного синусоидального сигнала непрерывно регулируется, а выход подключен к осциллографу для наблюдения за формой сигнала. Наблюдение показало, что независимо от того, увеличивается или уменьшается входная амплитуда, осциллограмма сигнала практически не меняется.Прочтите амплитуду сигнала осциллографа и заполните таблицу 2.

     

    VII. Заключение

     

    В этой статье кратко описана конструкция контроллера АРУ ​​на базе AD603 и MC34063. Эксперименты подтвердили, что контроллер AGC эффективен и соответствует проектным требованиям. Предложено новое применение микросхем импульсных источников питания в области управления. Поскольку внутренний рабочий цикл ШИМ быстрее, он может заменить традиционный программируемый контроллер АРУ.Среди них MC34063 также может быть заменен другими микросхемами импульсного источника питания. Он имеет преимущества универсального применения, простой конструкции, низкой стоимости и имеет важное практическое значение.


    Часто задаваемые вопросы

    AD603 — это управляемый напряжением усилитель с низким уровнем шума для систем автоматической регулировки усиления (АРУ) на радиочастотах (ВЧ) и промежуточных частотах (ПЧ). Он обеспечивает точно выбираемое усиление с диапазоном усиления от -11 дБ до +31 дБ при полосе пропускания 90 МГц и диапазоном усиления от +9 дБ до +51 дБ при полосе пропускания 9 МГц.Любой промежуточный диапазон усиления можно получить с помощью внешнего резистора. Спектральная плотность шума относительно входа составляет всего 1,3 нВ/√Гц, а потребляемая мощность составляет 125 мВт при использовании рекомендуемого источника питания ±5 В.

    Напряжение не может быть слишком высоким. Как правило, напряжение составляет плюс-минус 5 В, а максимальное напряжение не может превышать плюс-минус 7,5 В. Выходное напряжение не может превышать 2В.

    Для высокочастотных операционных усилителей следующие пункты являются основными способами устранения самовозбуждения.

    1. Электропитание стабильное, пульсаций нет.
    2. Электрические соединительные провода максимально короткие.
    3. Цепь ad603 должна находиться далеко от силовой цепи, особенно от трансформатора.
    4. Силовой трансформатор и печатная плата ad603 должны быть защищены металлической коробкой и по возможности заземлены.
    5. Один момент очень важен. Для операционных усилителей слишком большое увеличение может легко вызвать самовозбуждение, поэтому максимально уменьшите увеличение и сведите к минимуму количество уровней увеличения (обычно не более 4).

      Author:

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован.