Вот по этой схеме я и решил делать
Для примера я решил делать преобразователь, способный давать стабилизированные 12 Вольт при колебаниях входного от 9 до 16 Вольт. Правда мощность преобразователя невелика, так как используется встроенный ключ микросхемы, но решение вполне работоспособно.
Если умощнить схему, поставить дополнительный полевой транзистор, дроссели на больший ток и т.д. то такая схема может помочь решить проблему питания 3,5 дюйма жесткого диска в машине. Так же, такие преобразователи могут помочь решить проблему получения, ставшего уже популярным, напряжения 3.3 Вольт от одного литиевого аккумулятора в диапазоне 3-4.
2 Вольта. Но для начала превратим условную схему в принципиальную.
После этого превратим ее в трассировку, не будем же мы на монтажной плате все ваять.
Ну дальше я пропущу этапы, описанные в одном из моих обзоров, где я показал, как изготавливать печатную плату.
В итоге получилась небольшая платка, размеры платы 28х22.5, толщина после запайки деталей — 8мм.
Нарыл по дому всяких разных деталек. Дроссели у меня были в одном из обзоров. Резисторы всегда есть. Конденсаторы частично были, а частично выпаял из разных устройств. Керамический на 10мкФ выпаял из старого жесткого диска (еще они водятся на платах мониторов), алюминиевый SMD взял из старого CD-ROMа.
Спаял платку, получилось вроде аккуратно. Надо было сделать фото на каком нибудь спичечном коробке, но забыл. Размеры платы примерно в 2.5 раза меньше спичечного коробка.
Плата поближе, старался компоновать плату поплотнее, свободного месте не очень много. Резистор 0.25 Ома образован четырьма по 1 Ом параллельно в 2 этажа.
Ну а дальше результаты проверки.
Фотографий много, потому убрал под спойлер
Проверял в четырех диапазонах, но случайно получилось в пяти, не стал этому противиться, а просто сделал еще одно фото. У меня не было резистора на 13КОм, пришлось впаять на 12, поэтому на выходе напряжение несколько занижено. Но так как плату я делал просто для проверки микросхемы (т.е. сама по себе эта плата больше для меня никакой ценности не несет) и написания обзора, то не стал заморачиваться. В качестве нагрузки была лампа накаливания, ток нагрузки около 225мА На входе 9 Вольт, на выходе 11.45
На входе 11 Вольт, на выходе 11.44.
На входе 13 вольт, на выходе все те же 11.44
На входе 15 Вольт, на выходе опять 11.44. 🙂
После этого думал закончить, но так как в схеме указал диапазон до 16 Вольт, то и проверить решил на 16. На входе 16.28, на выходе 11.44 Так как я разжился цифровым осциллографом, то решил снять осциллограммы.
Я их так же спрятал под спойлер, так как их довольно много
Я сделал осциллограммы на выходе микросхемы и на выходе БП. В щупе был включен делитель сигнала на 10. 9 Вольт 11 Вольт 13 Вольт 15 Вольт. Здесь я изменил время развертки, так как не получалось впихнуть весь период в одно окно. Это конечно игрушка, мощность преобразователя смешная, хотя и полезная.
Но товарищу я подобрал несколько более мощный вариант на Алиэксрессе.
Возможно кому то будет и полезно. Ссылки по теме.
Повышающе-понижающий DC-DC преобразователь 7..14В / 9В 0,5А
MC34063 sepic Стабилизатор тока светодиодов на микросхеме МС34063 MC34063A описание, схема подключения. Калькулятор DC-DC MC34063
Файл печатной платы, схема, даташит. — ссылка.
Стабилизатор на микросхеме мс34063
Мне на просторах интернета попалась схемка автора Ahtoxa с заменой микросхемы КРЕН5 на маленькую платку с МС34063, собранную с небольшими изменениями по даташиту по току до 0,5 А.
Дело в том, что иногда бывает необходимость поставить стабилизатор без громоздкого радиатора при большом входном напряжении. И потому такой вариант вполне мог бы быть применим.
Известно, что микросхема LM7805 является линейным стабилизатором напряжения,то есть всё лишнее напряжение она высаживает на себе. И при входном напряжении 12 В, она вынуждена обеспечивать на себе падение напряжения в 7 вольт.
Умножьте это на ток хотя бы в 100 мА, и получите уже 0.7 Вт лишней рассеиваемой мощности. При чуть больших токах или разнице между входным и выходным напряжениями без большого теплоотвода уже не обойтись.
Простая и регулируемая схемы МС34063
Автор не стал делиться печатной платой, поэтому разработал свой похожий вариант. Скачать его вместе с докуметацией и другими нужными для сборки файлами можно в общем архиве.
Стабилизатор отлично работает. Собирал неоднократно. Правда отличия от даташита не в лучшую сторону. Ограничительный резистор ставить настоятельно рекомендуется. Иначе при наличии на выходе больших емкостей, может вызвать пробой внутри микросхемы.
Включение паралельно двух диодов не оправдано. Лучше ставить один по мощнее. Хотя для тока 500 мА и такого с гловой хватит. Для больших токов, желательно ставить внешний транзистор.
Хотя микросхема по даташиту и рассчитана на 1,5 А, но рабочий ток больше 500 мА не рекомендуется.
Далее ещё получилось подкорректировать печатку, ток уже можно будет до 1 А поднимать, плюс регулировка выхода. Катушка L1 паяется со стороны печатных проводников.
А вот как регулятор будет выглядеть на платке: дроссель, резистор и SMD конденсатор на этом фото пока не установлены, но в принципе всё удобно и компактно уместилось. Испытания в конечном итоге прошли успешно. Автор материала Igoran.
Форум
Форум по обсуждению материала Стабилизатор на микросхеме мс34063
Стабилизатор тока на микросхеме МС34063 — 5 Апреля 2015 — Студия DIY
Ещё один вариант стабилизатора тока микросхеме МС34063. От уже известных схем стабилизаторов на этой микросхеме, предложенный вариант отличается немного нестандартным включением, позволившим увеличить рабочую частоту и обеспечить устойчивость даже при малых значениях индуктивности дросселя и ёмкости выходного конденсатора.Особенность микросхемы заключается в том, что она является одновременно и ШИМ и релейной.
В документе AN920-D описано: Во время зарядки времязадающего конденсатора на одном входе логического элемента «И», управляющего триггером, устанавливается логическая единица.
Если выходное напряжение стабилизатора ниже номинального (по входу с пороговым напряжением 1,25В), то логическая единица выставляется и на втором входе этого же элемента. В этом случае на выходе элемента и на входе «S» триггера выставляется также логическая единица, он устанавливается (активный уровень по входу «S» — лог.
1) и на его выходе «Q» появляется логическая единица, открывающая ключевые транзисторы. Когда напряжение на частотозадающем конденсаторе достигнет верхнего порога, он начинает разряжаться, при этом на первом входе логического элемента «И» появляется логический ноль.
Этот же уровень подаётся и на вход сброса триггера (активный уровень по входу «R» — лог. 0) и сбрасывает его. На выходе «Q» триггера появляется логический ноль и ключевые транзисторы закрываются. Далее цикл повторяется.
По функциональной схеме видно, что это описание относится только к компаратору тока, функционально связанному с задающим генератором (pin 7). А выход компаратора напряжения (pin 5) таких привилегий не имеет.
Получается, что в каждом цикле компаратор тока может как открывать ключевые транзисторы, так и закрывать их, если, конечно, разрешает компаратор напряжения. Но сам компаратор напряжения может выдавать только разрешение или запрет на открывание, которое может быть отработано только, в следующем цикле.
Отсюда следует, что если закоротить вход компаратора тока (pin 6 и 7) и управлять только компаратором напряжения (pin 5), то ключевые транзисторы открываются им и остаются открытыми до конца цикла зарядки конденсатора, даже если на входе компаратора напряжение превысило пороговое.
И только с началом разрядки конденсатора генератор закроет транзисторы. В таком режиме мощность, отдаваемая в нагрузку, может дозироваться только частотой задающего генератора, так как ключевые транзисторы хотя и закрываются принудительно, но только на время порядка 0,3-0,5мкс при любом значении частоты.
А такой режим больше похож на ЧИМ – частотно-импульсную модуляцию, которая относится к релейному типу регулировки.
Если же наоборот, закоротить вход компаратора напряжения на корпус, исключив его из работы, а управлять только входом компаратора тока (вывод 7), то ключевые транзисторы будут открываться задающим генератором и закрываться по команде компаратора тока в каждом цикле! То есть, при отсутствии нагрузки, когда компаратор тока не срабатывает, транзисторы открываются надолго и закрываются на короткий промежуток времени. При перегрузке, наоборот — открываются и тут же надолго закрываются по команде компаратора тока. При каких-то средних значениях тока нагрузки ключи открываются генератором, и через какое-то время, после срабатывании компаратора тока, закрываются. Таким образом, в данном режиме мощность в нагрузке регулируется длительностью открытого состояния транзисторов — то есть, полноценной ШИМ.
Можно возразить, что это не ШИМ, так как в таком режиме частота не остаётся постоянной, а меняется — уменьшается с увеличением рабочего напряжения.
Но при неизменном напряжении питания неизменной остаётся и частота, а стабилизация тока нагрузки осуществляется только изменением длительности импульса. По этому, можно считать, что это полноценная ШИМ.
А изменение рабочей частоты при изменении напряжения питания объясняется непосредственной связью компаратора тока с задающим генератором.
При одновременном использовании обоих компараторов (в классической схеме) всё работает точно так же, а ключевой режим или ШИМ включаются в зависимости от того, какой компаратор сработает в данный момент: при перегрузке по напряжению — ключевой (ЧИМ), а при перегрузке по току — ШИМ.
Можно полностью исключить из работы компаратор напряжения, замкнув на корпус 5-й вывод микросхемы, а стабилизацию напряжения осуществлять так же посредством ШИМ, установив дополнительный транзистор. Стабилизация напряжения в этой схеме осуществляется изменением напряжения на входе компаратора тока. Опорным напряжением служит пороговое напряжение затвора полевого транзистора VT1. Выходное напряжение стабилизатора пропорционально произведению порогового напряжения транзистора на коэффициент деления резистивного делителя Rd1, Rd2 и рассчитывается по формуле:
Uout=Up(1+Rd2/Rd1), где
Up – Пороговое напряжение VT1 (1.7…2В).
Стабилизация тока по-прежнему зависит от сопротивления резистора R2.
Микросхема МС34063 имеет два входа, которые можно использовать для стабилизации тока.
Один вход имеет пороговое напряжение 1.25В (5-й pin), что для довольно мощных светодиодов не выгодно из-за потерь мощности.
Например, при токе 700мА (для светодиода на 3Вт) имеем потери на резисторе-датчике тока величиной 1.25*0.7А=0.875Вт. Уже по этой причине теоретический КПД преобразователя не может быть выше 3Вт/(3Вт+0.875Вт)=77%.
Реальный же — 60%…70%, что сравнимо с линейными стабилизаторами или просто резисторами-ограничителями тока.
Второй вход микросхемы имеет пороговое напряжение 0.3В (7 pin), и предназначен для защиты встроенного транзистора от перегрузки по току. Обычно, так эта микросхема и используется: вход с порогом 1.
25В — для стабилизации напряжения или тока, а вход с порогом 0.3В — для защиты микросхемы от перегрузки. В данном варианте предлагается использовать для стабилизации тока вход с пороговым напряжением 0.
3В, а другой, с напряжением 1.25В — просто отключить.
Конденсатор Сf – задаёт рабочую частоту.
В документации на микросхему указана максимальная рабочая частота 100КГц, в табличных параметрах приведено среднее значение 33КГц, на графиках, показывающих зависимость длительности открытого и закрытого состояний ключа от ёмкости частотозадающего конденсатора, приведены минимальные значения 2мкс и 0,3мкс соответственно (при ёмкости 10пФ). Получается, что если взять последние значения, то период равен 2мкс+0.3мкс=2.3мкс, а это частота 435КГц.
Если учесть принцип работы микросхемы — триггер, устанавливаемый импульсом задающего генератора, и сбрасываемый компаратором тока, то получается, что эта мс является логической, а у логики рабочая частота не ниже единиц МГц. Выходит, что быстродействие будет ограничено только скоростными характеристиками ключевого транзистора.
И если бы он не тянул частоту 400КГц, то и фронты со спадами импульсов были бы затянуты и КПД был бы очень низким из-за динамических потерь. Однако практика показала, что микросхемы разных производителей хорошо запускаются и работают вообще без частотозадающего конденсатора.
А это позволило максимально повысить рабочую частоту — до 200КГц — 400КГц в зависимости от экземпляра микросхемы и её производителя. Ключевые транзисторы микросхемы держат такие частоты хорошо, так как фронты импульсов не превышают 0,1мкс, а спады — 0,12мкс при рабочей частоте 380КГц.
Поэтому даже на таких повышенных частотах динамические потери в транзисторах достаточно малы, и основные потери и нагрев определяются повышенным напряжением насыщения ключевого транзистора (0.5…1В).
Резистор R3 ограничивает ток базы встроенного ключевого транзистора. Показанное на схеме включение этого резистора позволяет уменьшить рассеиваемую на нём мощность и повысить КПД стабилизатора. Падение напряжения на резисторе R3 равно разности между напряжением питания, напряжением нагрузки и падением напряжения на микросхеме (0.9-2В).
Например, при последовательной цепочке из 3-х светодиодов с общим падением напряжения 9…10В и питании от аккумулятора (12-14В) падение напряжения на резисторе R3 не превышает 4В.
В результате, потери на резисторе R3 оказываются в несколько раз меньше, по сравнению с типовым включением, когда резистор включается между 8-м выводом микросхемы и напряжением питания.
Резистор R2 является датчиком тока нагрузки. Расчёт этого резистора особенностей не имеет. Следует только учитывать, что опорное напряжение токового входа микросхемы отличается у разных производителей.
Предельный КПД, получаемый в данном варианте стабилизатора, не превышает 90%. Дальнейшему росту КПД препятствуют повышенное напряжение насыщения ключевого транзистора — не менее 0.4…0.5В при токах до 0.5А и 0.8…1В при токах 1…1.5А.
По этому основным греющимся элементом стабилизатора всегда является микросхема. Ощутимый нагрев бывает только при предельных для конкретного корпуса мощностях.
Например, микросхема в корпусе SO-8 при токе нагрузки 1А нагревается до 100 градусов и без дополнительного теплоотвода циклически выключается встроенной защитой от перегрева. При токах до 0.5А…0.7А микросхема слегка тёплая, а при токах 0.3…0.4А вообще не греется.
При повышенных токах нагрузки можно снизить рабочую частоту. В этом случае динамические потери ключевого транзистора значительно уменьшаются. Снижается общая мощность потерь и нагрев корпуса.
Внешними элементами, влияющими на КПД стабилизатора, являются диод D, дроссель L и резисторы Rsc и Rb . Поэтому диод следует выбирать с малым прямым напряжением (диод Шоттки), а дроссель – с как можно низким сопротивлением обмотки.
Из-за относительно маломощного ключевого транзистора, встроенного в микросхему, не следует сильно уменьшать индуктивность дросселя, так как при этом увеличивается пиковый ток транзистора при прежнем среднем его значении и растёт напряжение насыщения.
В результате, увеличиваются потери на транзисторе, и падает общий КПД.
Увеличение индуктивности дросселя позволяет так же увеличить и максимальный ток нагрузки вплоть до предельного значения тока ключевого транзистора микросхемы (1.5А). При увеличении индуктивности дросселя форма тока ключевого транзистора меняется с полностью треугольной до полностью прямоугольной.
А так как площадь прямоугольника в 2 раза больше площади треугольника (при одинаковых высоте и основании), то среднее значение тока транзистора (и нагрузки) можно увеличить в 2 раза при неизменной амплитуде импульсов тока. То есть, при треугольной форме импульса амплитудой 1.
5А средний ток транзистора и нагрузки получается:
Iн=1.5А/2*k,
где k – максимальный коэффициент заполнения импульсов, равный 0.9 для данной микросхемы.
В результате максимальный ток нагрузки не превышает:
Iн=1.5А/2*0.9=0.675А.
И любое увеличение тока нагрузки свыше этого значения влечёт превышение максимального тока ключевого транзистора микросхемы.
Поэтому во всех даташитах на данную микросхему указывается максимальный ток нагрузки 0.75А.
Увеличив индуктивность дросселя так, что бы ток транзистора стал прямоугольным, можем убрать двойку из формулы максимального тока и получить:
Iн=1.5А*k=1.5А*0.9=1.35А.
Следует учитывать, что при значительном увеличении индуктивности дросселя несколько увеличиваются и его габариты. Тем не менее, иногда оказывается проще и дешевле для увеличения тока нагрузки увеличить размеры дросселя, чем ставить дополнительный мощный транзистор.
Естественно, при требуемых токах нагрузки более 1.5А кроме как установкой дополнительного транзистора (или другой микросхемы-контроллера) не обойтись, а если вы поставлены перед выбором: ток нагрузки 1.
4А или другая микросхема, то стоит попробовать сначала решить задачу увеличением индуктивности, пойдя на увеличение размеров дросселя.
- Включение-выключение
- Выключение стабилизатора на микросхеме МС34063 реализуется подачей напряжения на 3-й вывод.
На 3-м выводе микросхемы действует пилообразное напряжение заряда и разряда частотозадающего конденсатора. Когда напряжение достигает порогового значения 1.25В, начинается разряд конденсатора, а выходной транзистор микросхемы закрывается.
Значит, для выключения стабилизатора нужно подать на 3-й вход микросхемы напряжение не менее 1.25В. Согласно данным даташитов на микросхему времязадающий конденсатора разряжается током максимум 0,26мА.
Значит, при подаче на 3-й вывод внешнего напряжения через резистор, для получения выключающего напряжения не менее 1.25В ток через резистор должен быть не менее 0.26мА. В результате имеем две основные цифры для расчёта внешнего резистора.
Например, при напряжении питания стабилизатора 12…15В, стабилизатор должен быть надёжно выключен при минимальном значении – при 12В. В результате, сопротивление дополнительного резистора находим из выражения:
R=(Uп-Uvd1-1.25В)/0.26мА=(12В-0.7В-1.25В)/0.26мА=39КОм.
Для надёжного выключения микросхемы сопротивление резистора выбираем меньше вычисленного значения. На фрагменте схемы Рис.12 сопротивление резистора равно 27КОм. При таком сопротивлении напряжение выключения получается около 9В. Значит, при напряжении питания стабилизатора 12В можно надеяться на надёжное выключение стабилизатора с помощью данной схемы.
При управлении стабилизатором от микроконтроллера резистор R нужно пересчитать для напряжения 5В. Входное сопротивление по 3-му входу микросхемы довольно большое и любое подключение внешних элементов может влиять на формирование пилообразного напряжения. Для развязки цепей управления от микросхемы и, тем самым, сохранении прежней помехоустойчивости служит диод VD1.
Управление стабилизатором можно осуществлять либо подачей постоянного напряжения на левый вывод резистора R, либо закорачиванием на корпус точки соединения резистора R с диодом VD1 (при постоянном наличии напряжения на левом выводе резистора R). Стабилитрон VD2 призван защитить вход микросхемы от попадания высокого напряжения.
При низких напряжениях питания он не нужен.
Регулировка тока нагрузки
Так как опорное напряжение компаратора тока микросхемы равно сумме напряжений на резисторах R1 и R3, то изменением тока смещения резистора R3 можно регулировать ток нагрузки. Возможны два варианта регулировки – переменным резистором и постоянным напряжением.
Для регулировки тока нагрузки переменным резистором нужно постоянный резистор R2 заменить сборкой резисторов R2’. В этом случае, при изменении сопротивления переменного резистора, общее сопротивление резистора R2’ будет меняться в пределах 27…37КОм, а ток стока транзистора VT1 (и резистора R3) будет меняться в пределах 1.3В/27…37КОм=0.048…0,035мА. При этом на резисторе R3 напряжение смещения будет меняться в пределах 0.048…0,035мА*10КОм=0.48…0,35В. Для срабатывания компаратора тока микросхемы на резисторе-датчике тока R1 должно падать напряжение 0.45-0.48…0,35В=0…0.1В. При сопротивлении R1=0.1Ом такое напряжение будет падать на нём при протекании через него тока нагрузки в пределах 0…0.1В/0.1Ом=0…1А. То есть, меняя сопротивление переменного резистора R2’ в пределах 27…37КОм сможем регулировать ток нагрузки в пределах 0…1А. Для регулировки тока нагрузки постоянным напряжением нужно в затвор транзистора VT1 поставить делитель напряжения Rd1Rd2. С помощь этого делителя можно согласовать любое напряжение управления с требуемым для VT1. Ниже приведены формулы для расчёта:
- Upc = URsc + UR3
- URsc = Ih * Rsc
- UR3 = Id * R3
- Id = UR2 / 2
- Ug = UR2 — Uvt
- Ua = Ug * (1 + Rd2 / Rd1)
- Где
- Upc — Пороговое напряжение компаратора тока
- URsc — Напряжение на датчике тока
- UR3 — Напряжение на резисторе R3
- Ih — Ток нагрузки
- Id — Ток стока транзистора VT1
- UR2 — Напряжение на резисторе R2
- Ug — Напряжение на затворе транзистора VT1
- Uvt — Пороговое напряжение транзистора VT1
- Ua — Напряжение управления
Микросхема MC34063 схема включения
MC34063 – универсальная микросхема для самых простых импульсных преобразователей. На ней без применения внешних переключающих транзисторов можно строить понижающие, повышающие и инвертирующие преобразователи. А это основные типы преобразователей, не имеющих гальванической развязки.
Основные технические характеристики MC34063
- Широкий диапазон значений входных напряжений: от 3 В до 40 В;
- Высокий выходной импульсный ток: до 1,5 А;
- Регулируемое выходное напряжение;
- Частота преобразователя до 100 кГц;
- Точность внутреннего источника опорного напряжения: 2%;
- Ограничение тока короткого замыкания;
- Низкое потребление в спящем режиме.
Понять как работает микросхема проще всего по структурной схеме.
Разберем по пунктам:
- Источник опорного напряжения 1,25 В;
- Компаратор, сравнивающий опорное напряжение и входной сигнал с входа 5;
- Генератор импульсов сбрасывающий RS-триггер;
- Элемент И объединяющий сигналы с компаратора и генератора;
- RS-триггер устраняющий высокочастотные переключения выходных транзисторов;
- Транзистор драйвера VT2, в схеме эмиттерного повторителя, для усиления тока;
- Выходной транзистор VT1, обеспечивает ток до 1,5А.
Генератор импульсов постоянно сбрасывает RS-триггер, если напряжение на входе микросхемы 5 – низкое, то компаратор выдает сигнал на вход S сигнал устанавливающий триггер и соответственно включающий транзисторы VT2 и VT1.
Чем быстрее придет сигнал на вход S тем больше времени транзистор будет находиться в открытом состоянии и тем больше энергии будет передано со входа на выход микросхемы. А если напряжение на входе 5 поднять выше 1,25 В, то триггер вообще не будет устанавливаться.
И энергия не будет передаваться на выход микросхемы.
Производители этой микросхемы (например Texas Instruments) в своих datasheets пишут, что её работа основана на широтно-импульсной модуляции (PWM). Даже если и можно назвать то, что делает MC34063 ШИМом, то очень уж примитивным.
- Самый главный недостаток MC34063 – отсутствие встроенного усилителя ошибки. Поэтому пульсации выходного напряжения получаются достаточно большими. И не просто так в рекомендациях по применению предлагается на выход преобразователя устанавливать дополнительный LC-фильтр.
- Второй недостаток – не простое подключение внешнего МДП транзистора.
Мое же мнение, что если требуется низкий уровень пульсаций, либо большая мощность преобразователя, то лучше использовать другие микросхемы – с внутренним усилителем ошибки и с драйвером работающим с полевыми транзисторами.
MC34063 для нетребовательных к пульсациям и мощности применений!
MC34063 повышающий преобразователь
Например я данную микросхему использовал чтобы получить 12 В питание интерфейсного модуля от ноутбучного порта USB (5 В), таким образом интерфейсный модуль работал когда работал ноутбук ему не нужен был свой источник бесперебойного питания.
Также имеет смысл использовать микросхему для питания контакторов, которым нужно более высокое напряжение, чем другим частям схемы.
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.
MC34063 datasheet по-русски — Записки радиолюбителя
Рынок электроники сегодня предоставляет много вариантов микросхем для стабилизации и преобразования напряжения. Я остановлюсь на самом пожалуй распространенном контроллере серии 34063.
Эта микросхема хороша тем что она доступна, на её базе легко изучить устройство и работу шим контроллеров. Сама микросхема копеечная так что если в ходе работы вы спалите пару штук, то будет не жалко.
Для MC34063 есть в сети много удобных калькуляторов где легко рассчитать нужные параметры вашего устройства.
У MC34063 масса аналогов, и даже есть отечественный — КР1156ЕУ5. Диапазон рабочих напряжений MC34063 от 3 до 40 вольт. Коммутируемый ток ключа MC34063 до 1.5 А. Данный контроллер почти так же популярен, как таймер 555 серии.
Собирая данное устройство вы получите массу опыта в налаживании подобных устройств и в дальнейшем перейдёте к более сложным схемам. Для запуска контроллера в работу потребуется сама микросхема MC34063, индуктивность, диод, пару конденсаторов на 100 — 500 мкф, и 3 — 4 резистора.
- Теперь о том как это всё работает:
- Смотрим на 1 схему step-down, это работает почти как обычный шим стабилизатор.
- Данное включение MC34063 реализует только понижение входного напряжения !
- При уравнивании или снижении входного напряжения ниже заданного выходного, ключевой транзистор открывается и мы имеем прямой переток напряжения через ключ и индуктивность к выходу устройства.
- Индуктивность и емкость в выходной цепи образуют фильтр.
При открытии ключа дроссель набирает энергию. При закрытии ключа микросхемы, обратная ЭДС дросселя фильтра разряжается через диод и конденсатор Co. Данный цикл постоянно повторяется с заданной частотой.
Такая схема хорошо подходит для того что бы снизить напряжение например с 12- 9 вольт на 5 или 3.3 вольта. Есть вариант поставить для этих целей обычный стабилизатор типа 7805. Но это не очень практично.
Допустим вы снижайте напряжение батареи крона через линейный стабилизатор до 5 вольт, тут вы теряйте на нагреве стабилизатора почти 50% энергии, а если вам нужно 3.3 вольта то на нагрев уйдёт уже 70%, это уже не лезет ни в какие ворота .
А если то же самое проделать с шим контроллером то потери упадут до 13%, плюс радиатор вам не понадобится. КПД данного вида преобразователя 87%. В реалии при замере у меня MC34063 в работе кушает 2-3 мА.
По паспорту 4 мА, что возможно так же зависит от производителя микросхемы.
Едем дальше.
Стабилизирует схема выходное напряжение, с помощью делителя на двух резисторах R1;R2 подключенных к 5 выводу микросхемы. Как только напряжение на 5 выводе превысит 1.25 вольта, компаратор переключит тригер и ключ микросхемы закроется. Так ограничивается рост напряжения на выходе устройства.
Меняя номиналы этих резисторов можно задавать напряжение выхода.
На практике часто ставится переменный резистор, средняя точка которого идёт к 5 выводу MC34063, а крайние выводы подключаются один к земле другой к выходному напряжению.
Резистор Rsc между 7 и 6 выводами задаёт максимальный ток ключа микросхемы. Защита срабатывает когда между выводами 7 и 6 напряжение подымается более 0.3 вольта.
На 3 выводе MC34063 стоит конденсатор задающий частоту внутреннего генератора. Максимальная частота по паспорту 100 кГц. Чем меньше индуктивность тем больше нужно частоту и наоборот.
- Теперь рассмотрим схему 2 включения MC34063, Step-Up.По нашему, это преобразователь на обратной ЭДС
- Внимание данная схема работает только на повышение входного напряжения!
- Работает данная схема следующим образом: Как только включили питание, на конденсаторе Со сразу появляется напряжение 12 вольт которое протекает от входа через индуктивность и диод пока ключ закрыт.
Советуем к прочтению: Обозначение радиоэлементов на схемах
Затем ключ контроллера открывается на короткое время, подавая минусовой потенциал на индуктивность L. При закрытии ключа ток с индуктивности L разворачивается в обратную сторону и через диод дозаряжает ёмкость Co до 28 вольт.
Далее циклы повторяются с заданной частотой. КПД данной схемы заявлено 83% .
В данном включении появился дополнительный резистор на 8 ноге микросхемы, который необходим для устойчивой работы ключа в схеме Step-Up .
Такая схема хорошо подходит для повышения напряжения основного источника питания. Допустим, вам нужно поднять напряжение с двух элементов по 1.5 = 3 вольта до 9 вольт. Эта схема как раз справится с такой задачей. На практике MC34063 уверенно стартует с 2 вольт, при заявленном нижнем пороге в 3 вольта.
Данный параметр зависит от производителя микросхемы.
Что произойдёт, если в такой схеме мы подымем входное напряжение выше выходного? Напряжение свободно пройдёт через индуктивность и диод и окажется на выходе. Ключ при этом будет закрыт.
Другими словами данная схема не стабилизирует напряжение выше установленного на выходе.
Но если вам нужно стабилизировать напряжение в широком диапазоне, допустим от 15 до 3 вольт при заданном выходном 5 вольт то обе данные схемы не подходят под такую задачу.
Возможно для этого включить обе схемы последовательно, первую Step-Up — вторую Step-down. Но думаю это нам не понадобится так как для этого есть третий вариант включения MC34063, инвертором.
Название пошло от того, что мы получаем этим способом напряжение обратной полярности относительно общего провода питания. Принцип основан так же на работе с обратной ЭДС.
Разница здесь в том что мы заряжаем индуктивность L положительным потенциалом, а при выбросе обратной ЭДС, снимаем с дросселя отрицательный потенциал. Схема работает на чистой обратной ЭДС чем обусловлен её более низкий КПД по сравнению со схемой Step-Up (по паспорту 62%).
Советуем к прочтению: Светодиодная шкала
Соответственно в данном включении необходима большая ёмкость конденсаторов фильтра на выходе для сглаживания пульсаций напряжения.
Обратите внимание на 4 ногу микросхемы. В данной схеме она подключена не к массе, как в первых двух схемах , а к минусу выходного напряжения. Это изменение необходимо, так как компаратор у нас не работает при отрицательном потенциале на 5 выводе. Учитывайте этот факт при построении схемы!
- Номиналы резисторов R1 и R2 для всех трёх схем идентичные, То есть, если к примеру делителем R1=1 кОм, R2= 3 кОм было задано 5 вольт, то во всех трёх вариантах на выходе при этих номиналах будет 5 вольт.
- Внимание: в этой схеме инвертора резисторы R1 и R2 меняются местами, что хорошо видно на схеме!
- Для снижения пульсаций по питанию при работе MC34063, производителем рекомендовано ставить дополнительный фильтр на выходе устройства, как показано справа на каждой схеме.
Применение данных схем в электронных конструкциях очень разнообразно. Драйвер тока светодиода фонарика , зарядное устройства для аккумуляторов, стабилизированные блоки питания радиоаппаратуры.
Питание схемы двухполярным напряжением от однополярного источника.
Для повышения КПД схем на MC34063 рекомендуется ставит на выходе, дополнительный мощный ключ с низким сопротивлением открытого перехода.
Загрузка...
