Mc34063 pad obrnut. Tri heroja - impulsni pretvarači na MC34063. Oscilogrami rada na različitim tačkama inverterskog kola

Ovaj kalkulator vam omogućava da izračunate parametre impulsnog DC-DC pretvarača na MC34063A. Kalkulator može izračunati pojačanje, smanjenje i invertiranje pretvarača pomoću široko dostupnog mikrokola mc33063 (aka mc34063). Podaci o kondenzatoru za podešavanje frekvencije, maksimalnoj struji, induktivnosti zavojnice i otporu otpornika se prikazuju na ekranu. Otpornici se biraju iz najbližih standardnih vrijednosti tako da izlazni napon najviše odgovara traženoj vrijednosti.

Ct- kapacitet kondenzatora za podešavanje frekvencije pretvarača.
Ipk- vršna struja kroz induktivitet. Induktivnost mora biti projektovana za ovu struju.
Rsc- otpornik koji će isključiti mikro krug ako se struja prekorači.
Lmin- minimalna induktivnost zavojnice. Ne možete uzeti manje od ove denominacije.
Co- filter kondenzator. Što je veći, manji je talas, trebao bi biti tipa LOW ESR.
R1, R2- djelitelj napona koji postavlja izlazni napon.

Dioda mora biti ultrabrza ili Schottky dioda s dozvoljenim reverznim naponom od najmanje 2 puta većeg izlaza.

IC napon napajanja 3 - 40 volti, i struja Ipk ne bi trebalo da prelazi 1.5A

Prije nekog vremena već sam objavio recenziju u kojoj sam pokazao kako napraviti PWM stabilizator koristeći KREN5. Zatim sam spomenuo jedan od najčešćih i vjerovatno najjeftinijih DC-DC konvertorskih kontrolera. Mikrokrug MC34063.
Danas ću pokušati da upotpunim prethodnu recenziju.

Općenito, ovaj se mikro krug može smatrati zastarjelim, ali ipak uživa zasluženu popularnost. Uglavnom zbog niske cijene. I dalje ih ponekad koristim u svojim raznim zanatima.
Upravo zbog toga sam odlučio da sebi kupim stotinu ovih sitnica. Koštaju me 4 dolara, sada od istog prodavca koštaju 3,7 dolara za sto, to je samo 3,7 centi po komadu.
Možete ih naći i jeftinije, ali sam ih naručio kao komplet sa ostalim dijelovima (recenzije punjača za litijumsku bateriju i strujnog stabilizatora za baterijsku lampu). Postoji i četvrta komponenta koju sam naručio tamo, ali o tome drugi put.

Pa, vjerovatno sam vam već dosadio dugim uvodom, pa ću prijeći na recenziju.
Odmah ću vas upozoriti, bit će mnogo svakakvih fotografija.
Sve je stiglo u vrećama, umotano u foliju. Takva gomila :)

Sama mikrokola su uredno spakovana u vrećicu sa zasunom, a na nju je zalijepljen komad papira s imenom. Napisano je rukom, ali mislim da neće biti problema s prepoznavanjem natpisa.

Ova mikrokola proizvode različiti proizvođači i također su različito označena.
MC34063
KA34063
UCC34063
itd.
Kao što vidite, mijenjaju se samo prva slova, brojevi ostaju nepromijenjeni, zbog čega se obično naziva jednostavno 34063.
Dobio sam prve, MC34063.

Fotografija je pored iste mikruhe, ali drugog proizvođača.
Ovaj koji se razmatra izdvaja se jasnijim oznakama.

Ne znam šta se još može vidjeti, pa ću preći na drugi dio recenzije, onaj edukativni.
DC-DC pretvarači se koriste na mnogim mjestima, sada je vjerovatno teško pronaći elektronski uređaj koji ih nema.

Postoje tri glavne šeme konverzije, sve su opisane u 34063, kao iu njegovoj primjeni, te u još jednoj.
Sva opisana kola nemaju galvansku izolaciju. Također, ako pažljivo pogledate sva tri kola, primijetit ćete da su vrlo slični i da se razlikuju po zamjeni tri komponente, induktora, diode i prekidača za napajanje.

Prvo, najčešći.
Step-down ili step-down PWM pretvarač.
Koristi se tamo gdje je potrebno smanjiti napon, i to sa maksimalnom efikasnošću.
Ulazni napon je uvijek veći od izlaznog, obično najmanje 2-3 volta; što je veća razlika, to bolje (u razumnim granicama).
U ovom slučaju, struja na ulazu je manja nego na izlazu.
Ovaj dizajn kola se često koristi na matičnim pločama, iako su tamo pretvarači obično višefazni i sa sinhronim ispravljanjem, ali suština ostaje ista, Step-Down.

U ovom krugu induktor akumulira energiju kada je ključ otvoren, a nakon što je ključ zatvoren, napon na induktoru (zbog samoindukcije) puni izlazni kondenzator

Sljedeća shema se koristi malo rjeđe od prve.
Često se može naći u Power-bankovima, gdje napon baterije od 3-4,2 volti proizvodi stabiliziranih 5 volti.
Koristeći takav krug, možete dobiti više od 5 volti, ali se mora uzeti u obzir da što je veća razlika napona, to je pretvarač teže raditi.
Postoji i jedna ne baš prijatna karakteristika ovog rešenja: izlaz se ne može onemogućiti „softverom“. One. Baterija je uvijek povezana na izlaz preko diode. Također, u slučaju kratkog spoja, struja će biti ograničena samo unutarnjim otporom opterećenja i baterije.
Za zaštitu od ovoga koriste se osigurači ili dodatni prekidač za napajanje.

Kao i prošli put, kada je prekidač za napajanje otvoren, energija se prvo akumulira u induktoru; nakon što se ključ zatvori, struja u induktoru mijenja svoj polaritet i, zbrojena sa naponom baterije, ide na izlaz kroz diodu.
Izlazni napon takvog kola ne može biti niži od ulaznog napona umanjen za pad diode.
Struja na ulazu je veća nego na izlazu (ponekad značajno).

Treća shema se koristi prilično rijetko, ali bilo bi pogrešno ne uzeti je u obzir.
Ovo kolo ima izlazni napon suprotnog polariteta od ulaznog.
Zove se invertni pretvarač.
U principu, ovaj krug može ili povećati ili smanjiti napon u odnosu na ulaz, ali zbog posebnosti dizajna kola, često se koristi samo za napone veće ili jednake ulazu.
Prednost ovog dizajna kola je mogućnost isključivanja izlaznog napona zatvaranjem prekidača za napajanje. I prva šema to može učiniti.
Kao iu prethodnim shemama, energija se akumulira u induktoru, a nakon zatvaranja prekidača napajanja dovodi se do opterećenja preko obrnuto spojene diode.

Kada sam osmislio ovu recenziju, nisam znao šta bi bilo bolje izabrati kao primjer.
Bilo je opcija da se napravi step-down konvertor za PoE ili step-up konvertor za napajanje LED diode, ali je sve to nekako bilo nezanimljivo i potpuno dosadno.
Ali prije nekoliko dana nazvao me prijatelj i zamolio me da mu pomognem da riješi problem.
Bilo je potrebno postići stabilizirani izlazni napon bez obzira da li je ulaz veći ili manji od izlaznog.
One. Trebao mi je buck-boost konvertor.
Topologija ovih pretvarača se naziva (Single-ended primary-inductor converter).
Još par dobrih dokumenata o ovoj topologiji. , .
Krug ovog tipa pretvarača je znatno složeniji i sadrži dodatni kondenzator i induktor.

Ovako sam odlučio da to uradim

Na primjer, odlučio sam napraviti pretvarač sposoban za proizvodnju stabiliziranih 12 volti kada ulaz varira od 9 do 16 volti. Istina, snaga pretvarača je mala, jer se koristi ugrađeni ključ mikrokola, ali rješenje je prilično izvodljivo.
Ako sklop učinite snažnijim, ugradite dodatni tranzistor s efektom polja, prigušnice za veću struju itd. onda takav sklop može pomoći u rješavanju problema napajanja 3,5-inčnog tvrdog diska u automobilu.
Također, takvi pretvarači mogu pomoći u rješavanju problema dobivanja, koji je već postao popularan, napona od 3,3 volta iz jedne litijumske baterije u rasponu od 3-4,2 volta.

Ali prvo, hajde da pretvorimo uslovni dijagram u principijelni dijagram.

Nakon toga ćemo ga pretvoriti u trag; nećemo oblikovati sve na ploči.

Pa, sljedeće ću preskočiti korake opisane u jednom od mojih tutorijala, gdje sam pokazao kako napraviti štampanu ploču.
Rezultat je bila mala ploča, dimenzije ploče su bile 28x22,5, debljina nakon zaptivanja dijelova je bila 8 mm.

Iskopao sam razne dijelove po kući.
Imao sam gušenje u jednoj od recenzija.
Otpornici uvijek postoje.
Kondenzatori su bili djelimično prisutni i djelimično uklonjeni sa raznih uređaja.
Keramički od 10 µF uklonjen je sa starog hard diska (nalaze se i na pločama monitora), aluminijski SMD je preuzet sa starog CD-ROM-a.

Zalemila sam maramu i ispao je uredan. Trebao sam da slikam na nekoj kutiji šibica, ali sam zaboravio. Dimenzije ploče su otprilike 2,5 puta manje od kutije šibica.

Ploča je bliže, pokušao sam da postavim ploču čvršće, nema puno slobodnog prostora.
Otpornik od 0,25 oma formiran je u četiri paralelna otpornika od 1 oma na 2 nivoa.

Ima dosta fotografija pa sam ih stavila pod spojler

Provjerio sam u četiri raspona, ali slučajno se ispostavilo da je u pet, nisam se opirao ovome, već sam jednostavno napravio još jednu fotografiju.
Nisam imao otpornik od 13K, morao sam ga zalemiti na 12, tako da je izlazni napon pomalo podcijenjen.
Ali pošto sam ploču napravio samo da testiram mikrokolo (to jest, sama ova ploča za mene više nema nikakvu vrijednost) i da napišem recenziju, nisam se trudio.
Opterećenje je bila žarulja sa žarnom niti, struja opterećenja je bila oko 225mA

Ulaz 9 volti, izlaz 11,45

Ulaz je 11 volti, a izlaz je 11,44.

Ulaz je 13 volti, a izlaz je i dalje isti 11,44

Ulaz je 15 volti, a izlaz je opet 11,44. :)

Nakon toga sam razmišljao da ga završim, ali pošto je dijagram ukazivao na raspon do 16 Volti, odlučio sam provjeriti na 16.
Na ulazu 16.28, na izlazu 11.44

Pošto sam nabavio digitalni osciloskop, odlučio sam da snimim oscilograme.

Sakrio sam ih i ispod spojlera, jer ih ima dosta

Ovo je naravno igračka, snaga pretvarača je smiješna, iako korisna.
Ali pokupio sam još nekoliko za prijatelja na Aliexpressu.
Možda će nekome biti od koristi.

Ovaj opus će se sastojati od 3 heroja. Zašto heroji?))) Od davnina, heroji su branioci domovine, ljudi koji su "krali", odnosno spasili, a ne, kao sada, "krali", bogatstvo.. Naši pogoni su impulsni pretvarači, 3 vrste (step-down, step-up, inverter). Štaviše, sva tri su na jednom MC34063 čipu i na jednoj vrsti DO5022 zavojnice sa induktivnošću od 150 μH. Koriste se kao dio prekidača mikrovalnog signala koji koristi pin diode, čiji su sklop i ploča dati na kraju ovog članka.

Proračun DC-DC opadajućeg pretvarača (step-down, buck) na MC34063 čipu

Proračun se vrši standardnom metodom “AN920/D” kompanije ON Semiconductor. Šema električnog kola pretvarača je prikazana na slici 1. Brojevi elemenata kola odgovaraju najnovijoj verziji kola (iz datoteke “Driver of MC34063 3in1 – ver 08.SCH”).

Slika 1. Šema električnog kola drajvera.

IC izlazi:

Zaključak 1 - SWC(switch collector) - kolektor izlaznog tranzistora

Zaključak 2 - S.W.E.(switch emitter) - emiter izlaznog tranzistora

Zaključak 3 - TS(temperaturni kondenzator) - ulaz za povezivanje vremenskog kondenzatora

Zaključak 4 - GND– uzemljenje (priključuje se na zajedničku žicu padajućeg DC-DC)

Zaključak 5 - CII(FB) (komparator invertujući ulaz) - invertujući ulaz komparatora

Zaključak 6 - VCC- ishrana

Zaključak 7 - Ipk— ulaz kruga za ograničavanje maksimalne struje

Zaključak 8 - DRC(kolektor drajvera) - kolektor drajvera izlaznog tranzistora (bipolarni tranzistor povezan prema Darlingtonovom kolu smještenom unutar mikrokola se također koristi kao drajver izlaznog tranzistora).

Elementi:

L 3- gas. Bolje upotrebi gas otvorenog tipa(nije potpuno zatvoren feritom) - DO5022T serija od Coilkraft-a ili RLB iz Bournsa, jer takva prigušnica ulazi u zasićenje pri višoj struji od uobičajenih prigušnica zatvorenog tipa CDRH Sumida. Bolje je koristiti prigušnice veće induktivnosti od dobivene izračunate vrijednosti.

Od 11- vremenski kondenzator, on određuje frekvenciju konverzije. Maksimalna frekvencija konverzije za 34063 čipa je oko 100 kHz.

R 24, R 21— djelitelj napona za krug komparatora. Neinvertujući ulaz komparatora se napaja naponom od 1,25V iz unutrašnjeg regulatora, a invertujući ulaz se napaja iz djelitelja napona. Kada napon iz razdjelnika postane jednak naponu iz unutrašnjeg regulatora, komparator prebacuje izlazni tranzistor.

C 2, C 5, C 8 i C 17, C 18— izlazni i ulazni filteri, respektivno. Kapacitivnost izlaznog filtera određuje količinu talasanja izlaznog napona. Ako se u procesu proračuna pokaže da za datu vrijednost ripple zahtijeva vrlo veliki kapacitet, možete napraviti proračun za velike talase, a zatim koristiti dodatni LC filter. Ulazna kapacitivnost se obično uzima 100 ... 470 μF (TI preporuka je najmanje 470 μF), izlazna kapacitivnost se također uzima 100 ... 470 μF (uzeto 220 μF).

R 11-12-13 (RSc)- strujni otpornik. Potreban je za strujni krug za ograničavanje struje. Maksimalna izlazna struja tranzistora za MC34063 = 1,5 A, za AP34063 = 1,6 A. Ako vršna struja prebacivanja prelazi ove vrijednosti, mikrokolo može izgorjeti. Ako se pouzdano zna da vršna struja ne dolazi ni blizu maksimalnih vrijednosti, onda se ovaj otpornik ne može instalirati. Proračun se vrši posebno za vršnu struju (unutarnjeg tranzistora). Kada se koristi eksterni tranzistor, vršna struja teče kroz njega, dok manja (kontrolna) struja teče kroz unutrašnji tranzistor.

VT 4 – eksterni bipolarni tranzistor se postavlja u kolo kada izračunata vršna struja prelazi 1,5 A (pri velikoj izlaznoj struji). Inače, pregrijavanje mikrokola može dovesti do njegovog kvara. Način rada (bazna struja tranzistora) R 26 , R 28 .

VD 2 – Schottky dioda ili ultrabrza dioda za napon (naprijed i nazad) od najmanje 2U izlaza

Procedura obračuna:

• Odaberite nazivne ulazne i izlazne napone: V in, Vout i maksimum

izlazna struja Izašao sam.

U našoj šemi V in =24V, V izlaz =5V, I izlaz =500mA(maksimalno 750 mA)

• Odaberite minimalni ulazni napon V u (min) i minimalnu radnu frekvenciju fmin sa odabranim V in I Izašao sam.

U našoj šemi V in(min) =20V (prema tehničkim specifikacijama), izabrati f min =50 kHz

3) Izračunajte vrijednost (t uključeno +t isključeno) max prema formuli (t uključen +t isključen) max =1/f min, t na (maks.)- maksimalno vrijeme kada je izlazni tranzistor otvoren, toff(max)— maksimalno vrijeme kada je izlazni tranzistor zatvoren.

(t uključen +t isključen) max =1/f min =1/50kHz=0.02 GOSPOĐA=20 μS

Izračunajte omjer t on/t off prema formuli t uključen /t isključen =(V izlaz +V F)/(V ulaz (min) -V sat -V izlaz), Gdje V F- pad napona na diodi (naprijed - naprijed pad napona), V sat- pad napona na izlaznom tranzistoru kada je on u potpuno otvorenom stanju (zasićenje - napon zasićenja) pri datoj struji. V sat utvrđeno na osnovu grafikona ili tabela datih u dokumentaciji. Iz formule je jasno da što više V in, Vout i što se više razlikuju jedni od drugih, to imaju manji uticaj na konačni rezultat V F I V sat.

(t uključen /t isključen) max =(V izlaz +V F)/(V ulaz (min) -V sat -V izlaz)=(5+0,8)/(20-0,8-5)=5,8/14,2=0,408

4) Znati t on/t off I (t uključeno +t isključeno) max riješiti sistem jednačina i pronaći t na (maks.).

t isključen = (t uključen +t isključen) max / ((t uključen /t isključen) max +1) =20μS/(0.408+1)=14.2 μS

tona (max) =20- t off=20-14,2 µS=5,8 µS

5) Pronađite kapacitivnost vremenskog kondenzatora Od 11 (Ct) prema formuli:

C 11 = 4,5*10 -5 *t na (max).

C 11 = 4.5*10 -5 * tona (max) =4,5*10 - 5*5,8 µS=261pF(ovo je minimalna vrijednost), uzmite 680pF

Što je manji kapacitet, to je veća frekvencija. Kapacitet 680pF odgovara frekvenciji 14KHz

6) Pronađite vršnu struju kroz izlazni tranzistor: I PK(switch) =2*I out. Ako se pokaže da je veća od maksimalne struje izlaznog tranzistora (1,5 ... 1,6 A), tada je pretvarač s takvim parametrima nemoguć. Potrebno je ili ponovo izračunati krug za nižu izlaznu struju ( Izašao sam), ili koristite kolo s vanjskim tranzistorom.

I PK(prekidač) =2*I izlaz =2*0,5=1A(za maksimalnu izlaznu struju 750mA I PK(prekidač) = 1.4A)

7) Izračunajte R sc prema formuli: R sc =0,3/I PK (prekidač).

R sc =0,3/I PK(prekidač) =0,3/1=0,3 Ohm, Paralelno povezujemo 3 otpornika ( R 11-12-13) 1 ohm

8) Izračunajte minimalnu kapacitivnost izlaznog filterskog kondenzatora: C 17 =I PK(prekidač) *(t uključen +t isključen) max /8V valovitost (p-p), Gdje V talasanje (p-p)— maksimalna vrijednost talasa izlaznog napona. Maksimalni kapacitet se uzima iz standardnih vrijednosti najbližih izračunatom.

Od 17 =I PK (prekidač) *(tona+ t off) max/8 V ripple (str — str) =1*14,2 µS/8*50 mV=50 µF, uzeti 220 µF

9) Izračunajte minimalnu induktivnost induktora:

L 1(min) = tona (max) *(V in (min) — V sat— Vout)/ I PK (prekidač) . Ako su C 17 i L 1 preveliki, možete pokušati povećati učestalost konverzije i ponoviti proračun. Što je veća frekvencija konverzije, manji je minimalni kapacitet izlaznog kondenzatora i minimalna induktivnost induktora.

L 1(min) =t uključen(max) *(V ulaz(min) -V sat -V izlaz)/I PK(prekidač) =5,8μS *(20-0.8-5)/1=82.3 µH

Ovo je minimalna induktivnost. Za mikrokolo MC34063, induktor treba odabrati s namjerno većom vrijednošću induktivnosti od izračunate vrijednosti. Mi biramo L=150μH od CoilKraft DO5022.

10) Otpor razdjelnika se izračunava iz omjera V izlaz =1,25*(1+R 24 /R 21). Ovi otpornici moraju biti najmanje 30 oma.

Za V out = 5V uzimamo R 24 = 3.6K, dakleR 21 =1.2K

Online kalkulacija http://uiut.org/master/mc34063/ pokazuje ispravnost izračunatih vrijednosti (osim Ct=C11):

Postoji i još jedan online proračun http://radiohlam.ru/teory/stepdown34063.htm, koji također pokazuje ispravnost izračunatih vrijednosti.

12) Prema uslovima proračuna u paragrafu 7, vršna struja od 1A (Max 1,4A) je blizu maksimalne struje tranzistora (1,5 ... 1,6 A) Preporučljivo je ugraditi eksterni tranzistor već na vrhuncu struja od 1A, kako bi se izbjeglo pregrijavanje mikrokola. Ovo je urađeno. Odabiremo tranzistor VT4 MJD45 (tip PNP) sa koeficijentom prijenosa struje od 40 (preporučljivo je uzeti h21e što je više moguće, jer tranzistor radi u načinu zasićenja i pad napona na njemu je oko = 0,8V). Neki proizvođači tranzistora navode u naslovu tablice da je napon zasićenja Usat nizak, oko 1V, čime biste se trebali voditi.

Izračunajmo otpor otpornika R26 i R28 u krugovima odabranog tranzistora VT4.

Struja baze tranzistora VT4: I b= I PK (prekidač) / h 21 uh . I b=1/40=25mA

Otpornik u BE kolu: R 26 =10*h21e/ I PK (prekidač) . R 26 =10*40/1=400 Ohm (uzmite R 26 =160 Ohm)

Struja kroz otpornik R 26: I RBE =V BE /R 26 =0.8/160=5mA

Otpornik u osnovnom kolu: R 28 =(Vin(min)-Vsat(vozač)-V RSC -V BEQ 1)/(I B +I RBE)

R 28 =(20-0.8-0.1-0.8)/(25+5)=610 Ohm, možete uzeti manje od 160 Ohm (isto kao R 26, budući da ugrađeni Darlington tranzistor može pružiti veću struju za manji otpornik.

13) Izračunajte snubber elemente R 32, C 16. (pogledajte proračun kruga pojačanja i dijagram ispod).

14) Izračunajmo elemente izlaznog filtera L 5 , R 37, C 24 (G. Ott „Metode za suzbijanje buke i smetnji u elektronski sistemi” str.120-121).

Odabrao sam - zavojnicu L5 = 150 µH (isti tip induktora sa aktivnim otporom Rdross = 0,25 oma) i C24 = 47 µF (krug pokazuje veću vrijednost od 100 µF)

Izračunajmo dekrement slabljenja filtera xi =((R+Rdross)/2)* korijen(C/L)

R=R37 se postavlja kada je dekrement slabljenja manji od 0,6, kako bi se uklonilo prekoračenje relativnog frekventnog odziva filtera (rezonanca filtera). U suprotnom, filter na ovoj graničnoj frekvenciji će pojačati oscilacije, a ne ublažiti ih.

Bez R37: Ksi=0.25/2*(root 47/150)=0.07 - frekventni odziv će porasti na +20dB, što je loše, pa postavljamo R=R37=2.2 Ohm, zatim:

C R37: Xi = (1+2,2)/2*(korijen 47/150) = 0,646 - sa Xi 0,5 ili više, frekvencijski odziv se smanjuje (nema rezonancije).

Rezonantna frekvencija filtera (granična frekvencija) Fsr=1/(2*pi*L*C) mora biti ispod frekvencija konverzije mikrokola (na taj način se ove visoke frekvencije filtriraju 10-100 kHz). Za naznačene vrijednosti L i C dobijamo Faver = 1896 Hz, što je manje od radne frekvencije pretvarača 10-100 kHz. Otpor R37 se ne može povećati za više od nekoliko oma, jer će napon na njemu pasti (sa strujom opterećenja od 500mA i R37=2,2 oma, pad napona će biti Ur37=I*R=0,5*2,2=1,1V) .

Svi elementi kola su odabrani za površinsku montažu

Oscilogrami rada na različitim točkama u krugu buck pretvarača:

15) a) Oscilogrami bez opterećenja ( Uin=24V, Uout=+5V):

Napon +5V na izlazu pretvarača (na kondenzatoru C18) bez opterećenja

Signal na kolektoru tranzistora VT4 ima frekvenciju od 30-40Hz, jer bez opterećenja, strujni krug troši oko 4 mA bez opterećenja

Kontrolni signali na pin 1 mikrokola (donji) i baziran na tranzistoru VT4 (gornji) bez opterećenja

b) Oscilogrami pod opterećenjem(Uin=24V, Uout=+5V), sa kapacitetom za podešavanje frekvencije c11=680pF. Opterećenje mijenjamo smanjenjem otpora otpornika (3 oscilograma ispod). Izlazna struja stabilizatora se povećava, kao i ulazna.

Opterećenje - 3 paralelna otpornika od 68 oma ( 221 mA) Ulazna struja – 70mA

Žuti snop - signal na bazi tranzistora (kontrola) Plavi snop - signal na kolektoru tranzistora (izlaz) Opterećenje - 5 68 ohmskih otpornika paralelno ( 367 mA) Ulazna struja – 110mA

Žuti snop - signal na bazi tranzistora (kontrola) Plavi snop - signal na kolektoru tranzistora (izlaz) Opterećenje - 1 otpornik 10 ohma ( 500 mA) Ulazna struja – 150mA

Zaključak: ovisno o opterećenju, frekvencija ponavljanja impulsa se mijenja, s većim opterećenjem frekvencija raste, zatim nestaju pauze (+5V) između faza akumulacije i oslobađanja, ostaju samo pravokutni impulsi - stabilizator radi "na granici" njegove sposobnosti. To se također može vidjeti na oscilogramu ispod, kada napon "pile" ima skokove - stabilizator ulazi u režim ograničavanja struje.

c) Napon na kapacitivnosti za podešavanje frekvencije c11=680pF pri maksimalnom opterećenju od 500mA

Žuti snop - signal kapacitivnosti (kontrolna pila) Plavi snop - signal na kolektoru tranzistora (izlaz) Opterećenje - 1 otpornik 10 ohma ( 500 mA) Ulazna struja – 150mA

d) Mreškanje napona na izlazu stabilizatora (c18) pri maksimalnom opterećenju od 500 mA

Žuti snop - pulsirajući signal na izlazu (s18) Opterećenje - 1 otpornik 10 ohma ( 500 mA)

Mreškanje napona na izlazu LC(R) filtera (c24) pri maksimalnom opterećenju od 500 mA

Žuti snop - talasni signal na izlazu LC(R) filtera (c24) Opterećenje - 1 otpornik 10 ohma ( 500 mA)

Zaključak: raspon talasnog napona od vrha do vrha smanjen je sa 300mV na 150mV.

e) Oscilogram prigušenih oscilacija bez snubera:

Plavi snop - na diodi bez snubera (vidljivo je umetanje impulsa tokom vremena nije jednako periodu, jer ovo nije PWM, već PFM)

Oscilogram prigušenih oscilacija bez snubbera (uvećan):

Proračun pojačanog, pojačanog DC-DC pretvarača na MC34063 čipu

http://uiut.org/master/mc34063/. Za boost drajver, to je u osnovi isto kao i izračun buck drajvera, tako da mu se može vjerovati. Tokom online proračuna, shema se automatski mijenja u standardnu ​​šemu iz “AN920/D”.Ulazni podaci, rezultati proračuna i sama standardna šema su prikazani u nastavku.

— N-kanalni tranzistor sa efektom polja VT7 IRFR220N. Povećava nosivost mikrokola i omogućava brzo prebacivanje. Odabrao: Električno kolo pojačanog pretvarača je prikazano na slici 2. Brojevi elemenata kola odgovaraju najnovijoj verziji kola (iz datoteke „Upravljački program MC34063 3u1 – ver 08.SCH“). Postoje elementi na dijagramu koji nisu uključeni standardna šema online kalkulacija. To su sljedeći elementi:

• Maksimalni napon drejn-izvor V DSS =200V, jer je izlazni napon visok +94V
• Nizak pad napona kanala RDS(on)max =0,6Om.Što je manji otpor kanala, to su manji gubici grijanja i veća je efikasnost.
• Mali kapacitivnost (ulaz), koji određuje naboj gejta Qg (Ukupna naknada za ulaz) i niska ulazna struja gejta. Za dati tranzistor I=Qg*FSW=15nC*50 KHz=750uA.
• Maksimalna struja odvoda I d=5A, budući da impulsna struja Ipk=812 mA pri izlaznoj struji 100 mA

- elementi razdjelnika napona R30, R31 i R33 (smanjuje napon za kapiju VT7, koji ne bi trebao biti veći od V GS = 20V)

- elementi pražnjenja ulaznog kapaciteta VT7 - R34, VD3, VT6 prilikom prebacivanja tranzistora VT7 u zatvoreno stanje. Smanjuje vreme raspadanja VT7 kapije sa 400 nS (nije prikazano) na 50 nS (talasni oblik sa vremenom raspada od 50 nS). Log 0 na pinu 2 mikrokola otvara PNP tranzistor VT6 i kapacitivnost ulaznog gejta se prazni kroz CE spoj VT6 (brže nego jednostavno kroz otpornik R33, R34).

— zavojnica L se ispostavi da je vrlo velika pri proračunu, odabire se niža nominalna vrijednost L = L4 (slika 2) = 150 μH

— prigušivači C21, R36.

Proračun snubbera:

Otuda L=1/(4*3,14^2*(1,2*10^6)^2*26*10^-12)=6,772*10^4 Rsn=√(6,772*10^4 /26*10^- 12)=5.1KOhm

Veličina kapaciteta snubera je obično kompromisno rješenje, jer, s jedne strane, što je veći kapacitet, to je bolje izglađivanje ( manji broj oscilacije), s druge strane, svakim ciklusom kapacitivnost se dopunjava i raspršuje dio korisne energije kroz otpornik, što utiče na efikasnost (obično, normalno dizajniran snubber vrlo malo smanjuje efikasnost, unutar par posto).

Ugradnjom promjenjivog otpornika preciznije smo odredili otpor R=1 K

Slika 2 Šema električnog kola pojačanog, pojačanog drajvera.

Oscilogrami rada na različitim točkama u krugu pojačanog pretvarača:

a) Napon na različitim tačkama bez opterećenja:

Izlazni napon - 94V bez opterećenja

Napon kapije bez opterećenja

Napon odvoda bez opterećenja

b) napon na kapiji (žuti snop) i na drenažu (plavi snop) tranzistora VT7:

na kapiji i drenažu pod opterećenjem frekvencija se mijenja od 11 kHz (90 µs) do 20 kHz (50 µs) - ovo nije PWM, već PFM

na kapiji i odvodu pod opterećenjem bez snubbera (rastegnuto - 1 period oscilovanja)

na kapiji i odvodu pod opterećenjem sa snubberom

c) naponski pin 2 na prednjoj i zadnjoj ivici (žuti snop) i na kapiji (plavi snop) VT7, pin 3:

plava - 450 ns vrijeme porasta na VT7 kapiji

Žuta - vrijeme porasta 50 ns po pinu 2 čipa plava - 50 ns vrijeme porasta na VT7 kapiji

pila na Ct (pin 3 IC) sa kontrolnim otpuštanjem F=11k

Proračun DC-DC invertera (step-up/step-down, inverter) na MC34063 čipu

Proračun se takođe vrši korišćenjem standardne metode “AN920/D” kompanije ON Semiconductor.

Izračun se može izvršiti odmah "online" http://uiut.org/master/mc34063/. Za drajver za invertovanje, to je u osnovi isto kao i izračun za drajver za buck, tako da mu se može vjerovati. Tokom online proračuna, shema se automatski mijenja u standardnu ​​šemu iz “AN920/D”.Ulazni podaci, rezultati proračuna i sama standardna šema su prikazani u nastavku.

— bipolarni PNP tranzistor VT7 (povećava kapacitet opterećenja) Električno kolo invertujućeg pretvarača prikazano je na slici 3. Brojevi elemenata kola odgovaraju najnovijoj verziji kola (iz datoteke „Upravljački program MC34063 3u1 – ver 08.SCH ”). Šema sadrži elemente koji nisu uključeni u standardnu ​​šemu za proračun na mreži. To su sljedeći elementi:

— elementi djelitelja napona R27, R29 (postavlja osnovnu struju i način rada VT7),

— prigušivači C15, R35 (prigušuju neželjene vibracije iz gasa)

Neke komponente se razlikuju od izračunatih:

• zavojnica L se uzima manja od izračunate vrijednosti L = L2 (slika 3) = 150 μH (svi zavojnici su istog tipa)
• izlazni kapacitet se uzima manji od izračunate C0=C19=220μF
• Kondenzator za podešavanje frekvencije je uzet C13=680pF, što odgovara frekvenciji od 14KHz
• razdjelni otpornici R2=R22=3.6K, R1=R25=1.2K (preuzeti prvi za izlazni napon -5V) i završni otpornici R2=R22=5.1K, R1=R25=1.2K (izlazni napon -6.5V)

Otpornik za ograničavanje struje uzima se Rsc - 3 otpornika paralelno, po 1 Ohm (rezultirajući otpor 0,3 Ohm)

Slika 3 Šema električnog kruga pretvarača (pojačavanje/spuštanje, inverter).

Oscilogrami rada na različitim točkama inverterskog kola:

a) sa ulaznim naponom +24V bez opterećenja:

izlaz -6,5V bez opterećenja

na kolektoru – akumulacija i oslobađanje energije bez opterećenja

na pin 1 i bazu tranzistora bez opterećenja

na bazi i kolektoru tranzistora bez opterećenja

izlazno talasanje bez opterećenja

Kada se programer bilo kojeg uređaja suoči s pitanjem "Kako dobiti potreban napon?", odgovor je obično jednostavan - linearni stabilizator. Njihova nesumnjiva prednost je niska cijena i minimalno ožičenje. Ali pored ovih prednosti, oni imaju nedostatak - snažno grijanje. Linearni stabilizatori pretvaraju mnogo dragocjene energije u toplinu. Stoga nije preporučljiva upotreba takvih stabilizatora u uređajima na baterije. Ekonomičniji su DC-DC pretvarači. O tome ćemo razgovarati.

Pogled pozadi:

O principima rada prije mene je sve već rečeno, pa se neću zadržavati na tome. Samo da kažem da takvi pretvarači dolaze u Step-UP (step-up) i Step-Down (step-down) pretvaračima. Naravno, zanimalo me ovo drugo. Šta se dogodilo možete vidjeti na gornjoj slici. Kola pretvarača sam pažljivo nacrtao iz tablice sa podacima :-) Počnimo sa Step-Down pretvaračem:

Kao što vidite, ništa teško. Otpornici R3 i R2 čine razdjelnik iz kojeg se uklanja napon i dovodi na nogu povratne informacije mikro kola MC34063. U skladu s tim, promjenom vrijednosti ovih otpornika, možete promijeniti napon na izlazu pretvarača. Otpornik R1 služi za zaštitu mikrokola od kvara u slučaju kratkog spoja. Ako umjesto toga zalemite kratkospojnik, zaštita će biti onemogućena i kolo može emitovati čarobni dim na kojem radi sva elektronika. :-) Što je veći otpor ovog otpornika, to pretvarač može isporučiti manju struju. Sa svojim otporom od 0,3 oma, struja neće prelaziti pola ampera. Usput, sve ove otpornike mogu izračunati moji. Uzeo sam čok gotov, ali niko mi ne brani da ga sam namotam. Glavna stvar je da ima potrebnu struju. Dioda je također bilo koja Schottky i također za potrebnu struju. U krajnjem slučaju, možete paralelno spojiti dvije diode male snage. Naponi kondenzatora nisu prikazani na dijagramu, oni se moraju odabrati na osnovu ulaznog i izlaznog napona. Bolje je uzeti sa duplom rezervom.
Step-UP pretvarač ima male razlike u svom krugu:

Zahtjevi za dijelove su isti kao i za Step-Down. Što se tiče kvalitete rezultirajućeg izlaznog napona, on je prilično stabilan, a talasi su, kako kažu, mali. (Ne mogu sam reći o talasima jer još nemam osciloskop). Pitanja, prijedlozi u komentarima.

MC34063 je prilično uobičajen tip mikrokontrolera za izgradnju nisko-visokih i visoko-niskonaponskih pretvarača. Karakteristike mikrokola leže u njegovim tehničkim karakteristikama i pokazateljima performansi. Uređaj može dobro podnijeti opterećenja sa strujom prebacivanja do 1,5 A, što ukazuje na širok raspon njegove upotrebe u različitim impulsnim pretvaračima s visokim praktičnim karakteristikama.

Opis čipa

Stabilizacija i konverzija napona- Ovo je važna funkcija koja se koristi u mnogim uređajima. Riječ je o svim vrstama reguliranih izvora napajanja, pretvaračkih kola i visokokvalitetnih ugrađenih izvora napajanja. Većina potrošačke elektronike dizajnirana je posebno za ovaj MS, jer ima visoke performanse i bez problema prebacuje prilično veliku struju.

MC34063 ima ugrađeni oscilator, tako da je za upravljanje uređajem i početak pretvaranja napona na različite nivoe dovoljno da se obezbedi početno pristrano povezivanjem kondenzatora od 470pF. Ovaj kontroler je veoma popularan među velikim brojem radio amatera. Čip dobro radi u mnogim krugovima. I imati jednostavnu topologiju i jednostavno tehnički uređaj, lako možete razumjeti princip njegovog rada.

Tipični spojni krug sastoji se od sljedećih komponenti:

• 3 otpornika;
• dioda;
• 3 kondenzatora;
• induktivnost.

Uzimajući u obzir krug za smanjenje napona ili njegovu stabilizaciju, možete vidjeti da je opremljen dubokom povratnom spregom i prilično moćnim izlaznim tranzistorom, koji propušta napon kroz sebe u istosmjernoj struji.

Preklopni krug za smanjenje i stabilizaciju napona

Iz dijagrama se vidi da je struja u izlaznom tranzistoru ograničena otpornikom R1, a vremenska komponenta za podešavanje potrebne frekvencije konverzije je kondenzator C2. Induktivnost L1 akumulira energiju kada je tranzistor otvoren, a kada je zatvoren, ispušta se kroz diodu do izlaznog kondenzatora. Koeficijent konverzije ovisi o omjeru otpora otpornika R3 i R2.

PWM stabilizator radi u pulsnom režimu:

Kada se bipolarni tranzistor uključi, induktivnost dobija energiju, koja se zatim akumulira u izlaznom kapacitetu. Ovaj ciklus se kontinuirano ponavlja, osiguravajući stabilan izlazni nivo. Pod uslovom da na ulazu mikrokola postoji napon od 25V, na njegovom izlazu će biti 5V sa maksimalnom izlaznom strujom do 500mA.

Napon se može povećati promjenom tipa omjera otpora u povratnom kolu spojenom na ulaz. Koristi se i kao dioda za pražnjenje prilikom djelovanja povratnog EMF-a akumuliranog u zavojnici u trenutku njegovog punjenja s otvorenim tranzistorom.

Koristeći ovu šemu u praksi, moguće je proizvoditi visoko efikasne buck converter. U ovom slučaju, mikrokolo ne troši višak energije, koji se oslobađa kada napon padne na 5 ili 3,3 V. Dioda je dizajnirana da omogući obrnuto pražnjenje induktivnosti na izlaznom kondenzatoru.

Režim smanjenja pulsa napon vam omogućava da značajno uštedite energiju baterije pri povezivanju uređaja male snage. Na primjer, kada se koristi konvencionalni parametarski stabilizator, zagrijavanje tijekom rada zahtijeva najmanje 50% snage. Šta onda možemo reći ako je potreban izlazni napon od 3,3 V? Takav padajući izvor s opterećenjem od 1 W potrošit će sva 4 W, što je važno pri razvoju visokokvalitetnih i pouzdanih uređaja.

Kao što pokazuje praksa korištenja MC34063, prosječni gubitak snage smanjen je na najmanje 13%, što je postao najvažniji poticaj za njegovu praktičnu primjenu za napajanje svih niskonaponskih potrošača. A uzimajući u obzir princip kontrole širine impulsa, mikrokolo će se neznatno zagrijati. Stoga za hlađenje nisu potrebni radijatori. Prosječna efikasnost takvog kruga konverzije je najmanje 87%.

Regulacija napona na izlazu mikrokola se izvodi zahvaljujući otpornom razdjelniku. Kada pređe nominalnu vrijednost za 1,25V, komporator uključuje okidač i zatvara tranzistor. Ovaj opis opisuje kolo za smanjenje napona sa izlaznim nivoom od 5V. Da biste ga promijenili, povećali ili smanjili, morat ćete promijeniti parametre ulaznog razdjelnika.

Ulazni otpornik se koristi za ograničavanje struje prekidača. Izračunava se kao omjer ulaznog napona i otpora otpornika R1. Za organiziranje podesivog stabilizatora napona, srednja točka promjenjivog otpornika spojena je na pin 5 mikrokola. Jedan izlaz je na zajedničku žicu, a drugi na napajanje. Sistem konverzije radi u frekvencijskom opsegu od 100 kHz; ako se induktivnost promijeni, može se promijeniti. Kako se induktivnost smanjuje, frekvencija konverzije se povećava.

Drugi načini rada

Pored režima rada redukcije i stabilizacije, prilično se često koriste i režimi pojačanja. razlikuje se po tome što induktivnost nije na izlazu. Struja teče kroz njega u opterećenje kada je ključ zatvoren, koji, kada je otključan, dovodi negativni napon na donji terminal induktiviteta.

Dioda, zauzvrat, osigurava induktivno pražnjenje opterećenja u jednom smjeru. Stoga, kada je prekidač otvoren, na opterećenju se stvara 12 V iz izvora napajanja i maksimalna struja, a kada je zatvoren na izlaznom kondenzatoru, raste na 28 V. Efikasnost kola za pojačanje je najmanje 83%. Karakteristika kola kada radi u ovom režimu, izlazni tranzistor se nesmetano uključuje, što je obezbeđeno ograničavanjem struje baze preko dodatnog otpornika spojenog na pin 8 MS. Taktnu frekvenciju pretvarača postavlja mali kondenzator, uglavnom 470 pF, dok je 100 kHz.

Izlazni napon je određen sljedećom formulom:

Uout=1.25*R3 *(R2+R3)

Koristeći gornji krug za spajanje mikrokruga MC34063A, možete napraviti pojačani pretvarač napona koji se napaja s USB-a na 9, 12 ili više volti, ovisno o parametrima otpornika R3. Da biste izvršili detaljan izračun karakteristika uređaja, možete koristiti poseban kalkulator. Ako je R2 2,4 k oma, a R3 15 k oma, onda će krug pretvoriti 5 V u 12 V.

MC34063A krug za pojačavanje napona s vanjskim tranzistorom

Predstavljeno kolo koristi tranzistor sa efektom polja. Ali u tome je bila greška. Na bipolarnom tranzistoru je potrebno promijeniti na nekim mjestima K-E. Ispod je dijagram iz opisa. Eksterni tranzistor se bira na osnovu struje prebacivanja i izlazne snage.

Vrlo često, za napajanje LED izvora svjetlosti, ovaj poseban mikro krug se koristi za izgradnju step-down ili step-up pretvarača. Visoka efikasnost, niska potrošnja i visoka stabilnost izlaznog napona glavne su prednosti implementacije kola. Postoji mnogo LED upravljačkih kola sa različitim karakteristikama.

Kao jedan od brojnih primjera praktična primjena Možete razmotriti sljedeći dijagram u nastavku.

Shema funkcionira na sljedeći način:

Kada se primijeni kontrolni signal, unutrašnji okidač MS-a je blokiran i tranzistor je zatvoren. A struja punjenja tranzistora s efektom polja teče kroz diodu. Kada se kontrolni impuls ukloni, okidač prelazi u drugo stanje i otvara tranzistor, što dovodi do pražnjenja kapije VT2. Ova veza dva tranzistora Omogućava brzo uključivanje i isključivanje VT1, što smanjuje vjerojatnost zagrijavanja zbog gotovo potpunog odsustva varijabilne komponente. Za izračunavanje struje koja teče kroz LED diode, možete koristiti: I=1,25V/R2.

Punjač za MC34063

MC34063 kontroler je univerzalan. Pored izvora napajanja, može se koristiti za dizajniranje punjača za telefone sa izlaznim naponom od 5V. Ispod je dijagram implementacije uređaja. Ona princip rada objašnjava se kao u slučaju redovne konverzije naniže. Izlazna struja punjenja baterije je do 1A sa marginom od 30%. Da biste ga povećali, trebate koristiti vanjski tranzistor, na primjer, KT817 ili bilo koji drugi.