Tento opus bude o 3 hrdinoch. Prečo hrdinovia?))) Od dávnych čias sú hrdinovia obrancovia vlasti, ľudia, ktorí „kradli“, teda zachraňovali, a nie ako teraz „kradli“, bohatstvo.. Naše pohony sú pulzné prevodníky, 3 typy (step-down, step-up, invertor ). Všetky tri sú navyše na jednom čipe MC34063 a na jednom type DO5022 cievky s indukčnosťou 150 μH. Používajú sa ako súčasť spínača mikrovlnného signálu pomocou kolíkových diód, ktorých obvod a doska sú uvedené na konci tohto článku.
Výpočet DC-DC zostupného meniča (step-down, buck) na čipe MC34063
Výpočet sa vykonáva pomocou štandardnej metódy „AN920/D“ od ON Semiconductor. Schéma elektrického obvodu meniča je znázornená na obrázku 1. Čísla prvkov obvodu zodpovedajú posledná možnosť schémy (zo súboru „Ovládač MC34063 3v1 – ver 08.SCH“).
Obr. 1 Schéma elektrického zapojenia znižovacieho drivera.
IC výstupy:
Záver 1 - SWC(spínací kolektor) - výstupný tranzistorový kolektor
Záver 2 - S.W.E.(switch emitor) - emitor výstupného tranzistora
Záver 3 - TS(časovací kondenzátor) - vstup pre pripojenie časovacieho kondenzátora
Záver 4 - GND– uzemnenie (pripája sa k spoločnému vodiču znižovacieho DC-DC)
Záver 5 - CII(FB) (invertujúci vstup komparátora) - invertujúci vstup komparátora
Záver 6 - VCC- výživa
Záver 7 - Ipk— vstup obvodu obmedzujúceho maximálny prúd
Záver 8 - DRC(kolektor ovládača) - zberač výstupného tranzistorového ovládača (používaný aj ako ovládač výstupného tranzistora bipolárny tranzistor, zapojený podľa Darlingtonovho obvodu, ktorý sa nachádza vo vnútri mikroobvodu).
Prvky:
L 3- škrtiaca klapka. Radšej použite plyn otvorený typ(nie je úplne uzavretá feritom) - séria DO5022T od Coilkraft alebo RLB od Bourns, pretože takáto tlmivka vstupuje do saturácie pri vyššom prúde ako bežné uzavreté tlmivky CDRH Sumida. Je lepšie použiť tlmivky s vyššou indukčnosťou, ako je získaná vypočítaná hodnota.
Od 11- časovací kondenzátor, určuje frekvenciu prevodu. Maximálna konverzná frekvencia pre čipy 34063 je približne 100 kHz.
R 24, R 21— delič napätia pre obvod komparátora. Neinvertujúci vstup komparátora je napájaný napätím 1,25V z interného regulátora a invertujúci vstup je napájaný z napäťového deliča. Keď sa napätie z deliča rovná napätiu z vnútorného regulátora, komparátor prepne výstupný tranzistor.
C2, C5, C8 a C17, C18— výstupné a vstupné filtre. Kapacita výstupného filtra určuje veľkosť zvlnenia výstupného napätia. Ak sa počas výpočtov ukáže, že pre danú hodnotu zvlnenia je potrebná veľmi veľká kapacita, môžete vykonať výpočet pre veľké zvlnenie a potom použiť dodatočný LC filter. Vstupná kapacita sa zvyčajne odoberá 100 ... 470 μF (odporúčanie TI je najmenej 470 μF), výstupná kapacita sa tiež berie 100 ... 470 μF (odporúčané 220 μF).
R 11-12-13 (Rsc)- rezistor snímajúci prúd. Je potrebný pre obvod obmedzujúci prúd. Maximálny výstupný prúd tranzistora pre MC34063 = 1,5A, pre AP34063 = 1,6A. Ak špičkový spínací prúd prekročí tieto hodnoty, mikroobvod môže vyhorieť. Ak je s istotou známe, že špičkový prúd sa ani nepribližuje k maximálnym hodnotám, potom tento odpor nemožno nainštalovať. Výpočet sa vykonáva špeciálne pre špičkový prúd (vnútorného tranzistora). Pri použití externého tranzistora ním preteká špičkový prúd, vnútorným tranzistorom menší (riadiaci) prúd.
VT 4 – externý bipolárny tranzistor je umiestnený v obvode, keď vypočítaný špičkový prúd presiahne 1,5A (pri veľkom výstupnom prúde). V opačnom prípade môže prehriatie mikroobvodu viesť k jeho poruche. Prevádzkový režim (základný prúd tranzistora) R 26 , R 28 .
VD 2 – Schottkyho dióda alebo ultrarýchla dióda pre napätie (vpred a vzad) s výstupom najmenej 2U
Postup výpočtu:
- Vyberte menovité vstupné a výstupné napätie: V in, V von a maximálne
výstupný prúd som vonku.
V našej schéme V in = 24V, V out = 5V, I out = 500 mA(maximálne 750 mA)
- Vyberte minimálne vstupné napätie V v (min) a minimálna prevádzková frekvencia fmin s vybranými V in A som vonku.
V našej schéme V in(min) = 20V (podľa technických špecifikácií), vybrať f min = 50 kHz
3) Vypočítajte hodnotu (t zapnuté + t vypnuté) max podľa vzorca (t zapnuté + t vypnuté) max = 1/f min, t on (max) — maximálny čas keď je výstupný tranzistor otvorený, toff(max)— maximálny čas, keď je výstupný tranzistor zatvorený.
(t on + t off) max = 1/f min = 1/50kHz=0.02 PANI=20 μS
Vypočítajte pomer t on/t off podľa vzorca t zapnuté /t vypnuté =(V out +V F)/(V in(min) -V sat -V out), Kde V F- pokles napätia na dióde (vpred - pokles napätia vpred), V sat- pokles napätia na výstupnom tranzistore, keď je v úplne otvorenom stave (saturácia - saturačné napätie) pri danom prúde. V sat určené z grafov alebo tabuliek uvedených v dokumentácii. Zo vzorca je zrejmé, že čím viac V in, V von a čím viac sa od seba líšia, tým menší vplyv majú na konečný výsledok V F A 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) Vedieť t on/t off A (t zapnuté + t vypnuté) max vyriešiť sústavu rovníc a nájsť t on (max).
t off = (t on + t off) max / ((t on / t off) max +1) =20μS/(0.408+1)=14.2 μS
t na (max) =20- t off= 20-14,2 uS = 5,8 uS
5) Nájdite kapacitu časovacieho kondenzátora Od 11 (Ct) podľa vzorca:
C11 = 4,5*10-5 *t on (max).
C 11 = 4.5*10 -5 * t na (max) = 4,5 x 10 - 5 x 5,8 uS = 261pF(toto je minimálna hodnota), vezmite 680pF
Čím menšia je kapacita, tým vyššia je frekvencia. Kapacita 680pF zodpovedá frekvencii 14KHz
6) Nájdite špičkový prúd cez výstupný tranzistor: I PK(switch) =2*I out. Ak sa ukáže, že je väčší ako maximálny prúd výstupného tranzistora (1,5 ... 1,6 A), potom je konvertor s takýmito parametrami nemožný. Je potrebné buď prepočítať obvod na nižší výstupný prúd ( som vonku), alebo použite obvod s externým tranzistorom.
I PK(prepínač) =2*I výstup =2*0,5=1A(pre maximálny výstupný prúd 750 mA I PK(prepínač) = 1,4A)
7) Vypočítajte R sc podľa vzorca: R sc = 0,3/I PK (prepínač).
R sc = 0,3/I PK (prepínač) = 0,3/1 = 0,3 Ohm, Paralelne zapojíme 3 odpory ( R 11-12-13) 1 ohm
8) Vypočítajte minimálnu kapacitu výstupného filtračného kondenzátora: C 17 =I PK(spínač) *(t zapnuté +t vypnuté) max /8V zvlnenie (p-p), Kde V zvlnenie (p-p)— maximálna hodnota zvlnenia výstupného napätia. Maximálna kapacita sa berie zo štandardných hodnôt, ktoré sú najbližšie k vypočítanej hodnote.
Od 17 =I PK (prepínač) *(t na+ t off) max/8 V zvlnenie (p — p) =1*14,2 µS/8*50 mV=50 µF, odoberajte 220 µF
9) Vypočítajte minimálnu indukčnosť tlmivky:
L 1(min) = t na (max) *(V in (min) — V sat— V von)/ I PK (prepínač) . Ak sú C17 a L1 príliš veľké, môžete skúsiť zvýšiť frekvenciu konverzie a zopakovať výpočet. Čím vyššia je frekvencia konverzie, tým nižšia je minimálna kapacita výstupného kondenzátora a minimálna indukčnosť tlmivky.
L 1(min) =t zapnuté(max) *(V in(min) -V sat -V out)/I PK(prepínač) =5,8μS *(20-0.8-5)/1=82.3 uH
Toto je minimálna indukčnosť. Pre mikroobvod MC34063 by mal byť induktor vybraný so zámerne väčšou hodnotou indukčnosti, ako je vypočítaná hodnota. Vyberáme L=150μH od CoilKraft DO5022.
10) Odpory rozdeľovačov sa vypočítajú z pomeru V out = 1,25*(1+R24/R21). Tieto odpory musia byť najmenej 30 ohmov.
Pre V out = 5 V vezmeme R 24 = 3,6 KR 21 = 1,2 tis
Online výpočet http://uiut.org/master/mc34063/ ukazuje správnosť vypočítaných hodnôt (okrem Ct=C11):
Existuje aj ďalší online výpočet http://radiohlam.ru/teory/stepdown34063.htm, ktorý tiež ukazuje správnosť vypočítaných hodnôt.
12) Podľa výpočtových podmienok v odseku 7 je špičkový prúd 1A (Max 1,4A) blízko maximálneho prúdu tranzistora (1,5 ... 1,6 A). Odporúča sa inštalovať externý tranzistor už pri špičke prúdom 1A, aby sa zabránilo prehriatiu mikroobvodu. Toto je hotové. Vyberáme tranzistor VT4 MJD45 (typ PNP) s koeficientom prenosu prúdu 40 (odporúča sa brať h21e čo najvyšší, pretože tranzistor pracuje v režime saturácie a poklesy napätia na ňom sú asi = 0,8 V). Niektorí výrobcovia tranzistorov uvádzajú v názve datasheetu, že saturačné napätie Usat je nízke, asi 1V, podľa čoho by ste sa mali riadiť.
Vypočítajme odpor rezistorov R26 a R28 v obvodoch zvoleného tranzistora VT4.
Základný prúd tranzistora VT4: ja b= I PK (prepínač) / h 21 uh . ja b = 1/40 = 25 mA
Rezistor v obvode BE: R 26 =10*h21e/ I PK (prepínač) . R 26 =10*40/1=400 Ohm (vezmite R 26 = 160 Ohm)
Prúd cez odpor R 26: I RBE =V BE /R 26 =0,8/160=5 mA
Rezistor v základnom obvode: R 28 =(Vin(min)-Vsat(vodič)-V RSC -V BEQ 1)/(I B +I RBE)
R 28 =(20-0,8-0,1-0,8)/(25+5)=610 Ohmov, môžete odobrať menej ako 160 Ohmov (rovnaký typ ako R 26, pretože vstavaný Darlingtonov tranzistor môže poskytnúť väčší prúd pre menší odpor.
13) Vypočítajte tlmiace prvky R 32, C 16. (pozri výpočet zosilňovacieho obvodu a schému nižšie).
14) Vypočítajme prvky výstupného filtra L 5 , R 37, C 24 (G. Ott „Metódy na potlačenie šumu a rušenia v elektronických systémoch“ s. 120-121).
Vybral som - cievka L5 = 150 µH (rovnaký typ tlmivky s aktívnym odporovým odporom Rdross = 0,25 ohm) a C24 = 47 µF (obvod označuje väčšiu hodnotu 100 µF)
Vypočítajme zníženie útlmu filtra xi =((R+Rdross)/2)* odmocnina (C/L)
R=R37 sa nastaví, keď je pokles útlmu menší ako 0,6, aby sa odstránilo prekmitnutie relatívnej frekvenčnej odozvy filtra (rezonancia filtra). V opačnom prípade filter pri tejto medznej frekvencii oscilácie skôr zosilní, než aby ich zoslabil.
Bez R37: Ksi=0,25/2*(koreň 47/150)=0,07 - frekvenčná odozva stúpne na +20dB, čo je zlé, takže nastavíme R=R37=2,2 Ohm, potom:
C R37: Xi = (1+2,2)/2*(koreň 47/150) = 0,646 - pri Xi 0,5 alebo viac sa frekvenčná odozva znižuje (nedochádza k rezonancii).
Rezonančná frekvencia filtra (medzná frekvencia) Fср=1/(2*pi*L*C) musí ležať pod konverznými frekvenciami mikroobvodu (čím sa filtruje tieto vysoké frekvencie 10-100 kHz). Pre uvedené hodnoty L a C dostaneme Faver = 1896 Hz, čo je menej ako pracovná frekvencia meniča 10-100 kHz. Odpor R37 nemožno zvýšiť o viac ako niekoľko ohmov, pretože napätie na ňom klesne (pri zaťažovacom prúde 500 mA a R37 = 2,2 ohmov bude pokles napätia Ur37=I*R=0,5*2,2=1,1V) .
Všetky prvky obvodu sú vybrané na povrchovú montáž
Oscilogramy činnosti v rôznych bodoch v obvode prevodníka:
15) a) Oscilogramy bez zaťaženia ( Uin=24V, Uout=+5V):
 |
|
Napätie +5V na výstupe meniča (na kondenzátore C18) bez zaťaženia |
 |
|
Signál na kolektore tranzistora VT4 má frekvenciu 30-40Hz, pretože bez zaťaženia, obvod spotrebuje asi 4 mA bez zaťaženia |
 |
|
Riadiace signály na kolíku 1 mikroobvodu (spodný) a založený na tranzistore VT4 (horný) bez zaťaženia |
b) Oscilogramy pri zaťažení(Uin=24V, Uout=+5V), s frekvenčne nastaviteľnou kapacitou c11=680pF. Záťaž meníme znížením odporu rezistora (3 oscilogramy nižšie). Výstupný prúd stabilizátora sa zvyšuje, rovnako ako vstupný.
 |
|
Zaťaženie - 3 68 ohmové odpory paralelne ( 221 mA) Vstupný prúd - 70 mA |
 |
|
Žltý lúč – signál na báze tranzistora (ovládanie) Modrý lúč - signál na kolektore tranzistora (výstup) Zaťaženie - 5 68 ohmových odporov paralelne ( 367 mA) Vstupný prúd - 110 mA |
 |
|
Žltý lúč – signál na báze tranzistora (ovládanie) Modrý lúč - signál na kolektore tranzistora (výstup) Zaťaženie - 1 odpor 10 ohmov ( 500 mA) Vstupný prúd - 150 mA |
Záver: v závislosti od záťaže sa frekvencia opakovania impulzov mení, s vyššou záťažou sa frekvencia zvyšuje, potom miznú pauzy (+5V) medzi fázou akumulácie a uvoľňovania, ostávajú len pravouhlé impulzy - stabilizátor pracuje „na hranici“ jeho schopnosti. To je možné vidieť aj na nižšie uvedenom oscilograme, keď má „pílové“ napätie rázy - stabilizátor prejde do režimu obmedzenia prúdu.
c) Napätie pri kapacite nastavenia frekvencie c11=680pF pri maximálnom zaťažení 500mA
 |
|
Žltý lúč - kapacitný signál (riadiaca píla) Modrý lúč - signál na kolektore tranzistora (výstup) Zaťaženie - 1 odpor 10 ohmov ( 500 mA) Vstupný prúd - 150 mA |
d) Zvlnenie napätia na výstupe stabilizátora (c18) pri maximálnom zaťažení 500 mA
 |
|
Žltý lúč - pulzačný signál na výstupe (s18) Zaťaženie - 1 odpor 10 ohmov ( 500 mA) |
Zvlnenie napätia na výstupe LC(R) filtra (c24) pri maximálnom zaťažení 500 mA
 |
|
Žltý lúč - vlnitý signál na výstupe LC(R) filtra (c24) Zaťaženie - 1 odpor 10 ohmov ( 500 mA) |
Záver: rozsah zvlnenia od vrcholu k vrcholu sa znížil z 300 mV na 150 mV.
e) Oscilogram tlmených kmitov bez tlmiča:
 |
|
Modrý lúč - na dióde bez tlmiča (je viditeľné vloženie impulzu v priebehu času nerovná sa obdobiu, pretože to nie je PWM, ale PFM) |
Oscilogram tlmených kmitov bez tlmiča (zväčšený):
Výpočet zvýšenia, zosilnenia DC-DC meniča na čipe MC34063
http://uiut.org/master/mc34063/. Pre posilňovač je v podstate rovnaký ako výpočet buck ovládača, takže mu možno dôverovať. Počas online výpočtu sa schéma automaticky zmení na štandardnú schému z „AN920/D“. Vstupné údaje, výsledky výpočtu a samotná štandardná schéma sú uvedené nižšie.
— N-kanálový tranzistor VT7 IRFR220N s efektom poľa. Zvyšuje zaťažiteľnosť mikroobvodu a umožňuje rýchle spínanie. Vyberá sa podľa: Elektrický obvod zosilňovacieho meniča je znázornený na obrázku 2. Počty prvkov obvodu zodpovedajú najnovšej verzii obvodu (zo súboru „Driver of MC34063 3in1 – ver 08.SCH“). Schéma obsahuje prvky, ktoré nie sú zahrnuté v štandardnej schéme online výpočtu. Ide o nasledujúce prvky:
- Maximálne napätie odtokového zdroja V DSS =200V, tk vysoké napätie výstup +94V
- Nízky pokles napätia v kanáli RDS(on)max = 0,6Om.Čím nižší je odpor kanála, tým nižšie sú tepelné straty a tým vyššia je účinnosť.
- Malá kapacita (vstup), ktorá určuje náboj brány Qg (Celkový poplatok za bránu) a nízky vstupný prúd brány. Pre daný tranzistor ja=Qg*FSW= 15 nC*50 KHz = 750 uA.
- Maximálny odtokový prúd ja d= 5A, pretože impulzný prúd Ipk=812 mA pri výstupnom prúde 100 mA
- prvky deliča napätia R30, R31 a R33 (znižuje napätie pre bránu VT7, ktoré by nemalo byť väčšie ako V GS = 20V)
- vybíjacie prvky vstupnej kapacity VT7 - R34, VD3, VT6 pri prepínaní tranzistora VT7 do zatvoreného stavu. Znižuje čas rozpadu brány VT7 zo 400 nS (nezobrazené) na 50 nS (tvar vlny s časom poklesu 50 nS). Log 0 na kolíku 2 mikroobvodu otvorí PNP tranzistor VT6 a kapacita vstupnej brány sa vybije cez CE prechod VT6 (rýchlejšie ako jednoducho cez odpor R33, R34).
— cievka L sa pri výpočte ukáže ako veľmi veľká, zvolí sa nižšia nominálna hodnota L = L4 (obr. 2) = 150 μH
— tlmiace prvky C21, R36.
Výpočet snubber:
Preto 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) = 5,1 kOhm
Veľkosť tlmiacej kapacity je zvyčajne kompromisným riešením, pretože na jednej strane čím väčšia kapacita, tým lepšie vyhladenie (menší počet kmitov), na druhej strane každým cyklom sa kapacita dobíja a rozptýli časť užitočná energia cez odpor, ktorá ovplyvňuje účinnosť (zvyčajne normálne navrhnutý tlmič znižuje účinnosť veľmi mierne, v rámci niekoľkých percent).
Inscenovaním premenlivý odpor, určil presnejšie odpor R=1 K
Obr.2 Schéma elektrického zapojenia zosilňovača (posilňovača).
Oscilogramy činnosti v rôznych bodoch obvodu zosilňovača:
a) Napätie v rôznych bodoch bez zaťaženia:
 |
|
Výstupné napätie - 94V bez záťaže |
 |
|
Napätie brány bez záťaže |
 |
|
Vypustite napätie bez zaťaženia |
b) napätie na hradle (žltý lúč) a na kolektore (modrý lúč) tranzistora VT7:
 |
|
na bráne a odtoku pri záťaži sa frekvencia mení z 11 kHz (90 µs) na 20 kHz (50 µs) - to nie je PWM, ale PFM |
 |
|
na bráne a odtoku pri zaťažení bez tlmiča (natiahnutý - 1 perióda kmitania) |
 |
|
na bráne a odtok pod zaťažením s tlmičom |
c) kolík 2 napätia na prednej a zadnej hrane (žltý lúč) a na bráne (modrý lúč) VT7, kolík 3 píly:
 |
|
modrá - čas nábehu 450 ns na bráne VT7 |
 |
|
Žltá - čas nábehu 50 ns na kolík 2 čipy modrá - čas nábehu 50 ns na bráne VT7 |
 |
|
píla na Ct (pin 3 IO) s kontrolným uvoľnením F=11k |
Výpočet DC-DC meniča (step-up/step-down, invertor) na čipe MC34063
Výpočet sa tiež vykonáva pomocou štandardnej metódy „AN920/D“ od spoločnosti ON Semiconductor.
Výpočet je možné vykonať okamžite „online“ http://uiut.org/master/mc34063/. Pre invertujúceho vodiča je to v podstate to isté ako výpočet pre vodiča babky, takže sa tomu dá veriť. Počas online výpočtu sa schéma automaticky zmení na štandardnú schému z „AN920/D“. Vstupné údaje, výsledky výpočtu a samotná štandardná schéma sú uvedené nižšie.
— bipolárny PNP tranzistor VT7 (zvyšuje zaťažiteľnosť) Elektrický obvod invertného meniča je znázornený na obrázku 3. Počty prvkov obvodu zodpovedajú najnovšej verzii obvodu (zo súboru „Driver of MC34063 3in1 – ver 08.SCH “). Schéma obsahuje prvky, ktoré nie sú zahrnuté v štandardnej schéme online výpočtu. Ide o nasledujúce prvky:
— prvky deliča napätia R27, R29 (nastavuje základný prúd a prevádzkový režim VT7),
— tlmiace prvky C15, R35 (potláča nežiaduce vibrácie z škrtiacej klapky)
Niektoré komponenty sa líšia od vypočítaných:
- cievka L sa odoberá menej ako vypočítaná hodnota L = L2 (obr. 3) = 150 μH (všetky cievky sú rovnakého typu)
- výstupná kapacita je menšia ako vypočítaná C0=C19=220μF
- Kondenzátor na nastavenie frekvencie je C13 = 680 pF, čo zodpovedá frekvencii 14 kHz
- deličové odpory R2=R22=3,6K, R1=R25=1,2K (vybraté ako prvé pre výstupné napätie -5V) a koncové odpory R2=R22=5,1K, R1=R25=1,2K (výstupné napätie -6,5V)
Rezistor obmedzujúci prúd sa odoberá Rsc - 3 paralelne odpory, každý 1 Ohm (výsledný odpor 0,3 Ohm)
Obr.3 Schéma elektrického zapojenia meniča (step-up/step-down, invertor).
Oscilogramy činnosti v rôznych bodoch obvodu meniča:
a) so vstupným napätím +24V bez zaťaženia:
 |
|
výstup -6,5V bez záťaže |
 |
|
na kolektore – akumulácia a výdaj energie bez zaťaženia |
 |
|
na pin 1 a bázu tranzistora bez záťaže |
 |
|
na báze a kolektor tranzistora bez záťaže |
 |
|
výstupné zvlnenie bez zaťaženia |
MC34063 je populárny integrovaný obvod na navrhovanie malých obvodov beztransformátorových meničov napätia. Je univerzálny, pretože sa z neho dajú vyrobiť stupňovité, zostupné a invertujúce DC-DC meniče napätia. Rozsah vstupných a výstupných napätí uľahčuje zostavenie množstva meničov napätia minimálne náklady, ktoré sú v každodennom živote nepostrádateľné.
Samozrejme, všetky tieto dizajny sa dajú kúpiť v Číne, v hotová forma, ale o tom dnes nebudeme hovoriť, v Číne si môžete kúpiť všetko, ale robiť to sami je zaujímavejšie.
Budeme uvažovať o návrhu znižovacieho meniča napätia, ktorého vstup môže byť napájaný napätím od 5/6 do 40 voltov, pričom výstupné napätie zostane vždy stabilné na úrovni 5 voltov. od 5 voltov je všetko nabité Mobilné telefóny, tablety, niektorí hráči a prehrávače.
Mikroobvod je medzi rádioamatérmi veľmi populárny práve preto, že stojí cent a obsahuje minimálne vedenie.
plyn, usmerňovacia dióda(schottkyho) a niekoľko pasívnych komponentov. Výstupné napätie môže byť odlišné, na tomto čipe je veľa programov a vzorcov na výpočet meničov. Výstupné napätie závisí od pomeru rezistorov R3/R2.
Dióda v zásade tiež nie je kritická a môžete si vziať bežné impulzné, z radu FR/UF/HER/SF atď.
Je potrebná dióda s prúdom vyšším ako 1,5 A, najlepšie 3, pretože výstupný prúd z mikroobvodu môže dosiahnuť až 1,5 A. Samotná tlmivka je navinutá na feritovej činke alebo je možné použiť krúžok, vinutie je navinuté drôtom 0,6-0,8 mm a pozostáva z 15-20 závitov. Z niektorých počítačových zdrojov si môžete vziať hotovú tlmivku.
Kondenzátor C1 je zodpovedný za prevádzkovú frekvenciu oscilátora zabudovaného do čipu, odporúča sa prevádzkovať čip pri frekvenciách 40-60 kHz.
Mimochodom, na tomto mikroobvode sú implementované aj transformátorové meniče napätia s jedným koncom, aby sa získal širší rozsah výstupného napätia a zabezpečila sa galvanická izolácia. V tomto prípade je možné zvýšiť aj výkon, pretože v tomto prípade je výstup mikroobvodu zosilnený výkonným tranzistorom.
Časti v obvode sú navrhnuté pre 5V s prúdovým limitom 500mA, so zvlnením 43kHz a 3mV. Vstupné napätie môže byť od 7 do 40 voltov.
Odporový delič na R2 a R3 je zodpovedný za výstupné napätie, ak ich nahradíte orezávacím odporom asi 10 kOhm, môžete nastaviť požadované výstupné napätie. Rezistor R1 je zodpovedný za obmedzenie prúdu. Kondenzátor C1 a cievka L1 sú zodpovedné za frekvenciu zvlnenia a kondenzátor C3 je zodpovedný za úroveň zvlnenia. Diódu je možné nahradiť 1N5818 alebo 1N5820. Na výpočet parametrov obvodu slúži špeciálna kalkulačka - http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml, kde stačí nastaviť požadované parametre, vie vypočítať aj obvody a parametre z dvoch typov meničov, o ktorých sa neuvažuje.
Boli vyrobené 2 dosky plošných spojov: vľavo - s deličom napätia na deliči napätia z dvoch rezistorov štandardnej veľkosti 0805, vpravo s premenlivým odporom 3329H-682 6,8 kOhm. Mikroobvod MC34063 je v DIP obale, pod ním sú dva čipové tantalové kondenzátory štandardnej veľkosti - D. Kondenzátor C1 je štandardnej veľkosti 0805, výstupná dióda, prúdový obmedzovací odpor R1 - pol wattu, pri nízkych prúdoch, menej ako 400 mA, môžete nainštalovať rezistor s nižším výkonom. Indukčnosť CW68 22uH, 960mA.
Tvary vlny zvlnenia, R limit = 0,3 Ohm
Tieto oscilogramy ukazujú vlnky: vľavo - bez záťaže, vpravo - so záťažou vo forme mobilného telefónu, obmedzujúcou odpor 0,3 Ohm, nižšie s rovnakou záťažou, ale obmedzujúcou odpor 0,2 Ohm.
Tvar vlny zvlnenia, R limit = 0,2 Ohm
Odobraté charakteristiky (neboli namerané všetky parametre) so vstupným napätím 8,2 V.
Tento adaptér bol vyrobený na dobíjanie mobilného telefónu a napájanie digitálnych obvodov počas cestovania.
V článku bola ako delič napätia zobrazená doska s premenlivým odporom, pridám k tomu zodpovedajúci obvod, rozdiel od prvého obvodu je len v deliči.
33 komentárov k “Buck DC-DC konvertor na MC34063”
Veľmi!
Je to škoda, hľadal som 3,3 Uout a potrebujem ďalšiu pomoc (1,5A-2A).
Možno to môžete zlepšiť?
Článok poskytuje odkaz na kalkulačku pre obvod. Podľa nej pre 3,3V treba nastaviť R1=11k R2=18k.
Ak potrebujete vyššie prúdy, potom musíte buď pridať tranzistor alebo použiť výkonnejší stabilizátor, napríklad LM2576.
Ďakujem! Odoslané.
Ak nainštalujete externý tranzistor, zostane prúdová ochrana? Napríklad nastavte R1 na 0,05 ohm, ochrana by mala fungovať pri 3 A, pretože Samotný mikruha tento prúd nevydrží, no treba ho posilniť terénnym pracovníkom.
Myslím, že obmedzenie (tento mikroobvod má obmedzenie prúdu, nie ochranu) by malo zostať. Datasheet obsahuje bipolárny obvod a výpočty na zvýšenie prúdu. Pre vyššie prúdy môžem odporučiť LM2576, je to len do 3A.
Ahoj! Tento obvod som zostavil aj na autonabíjanie mobilného telefónu. Ale keď je „hladný“ (vybitý), spotrebuje veľmi značný prúd (870 mA). Pre tohto drobca je to ešte normálne, len sa potrebuje zahriať. Zložil som to aj na doštičku aj na dosku, výsledok rovnaký - funguje 1 minútu, potom jednoducho klesne prúd a mobil vypne nabíjanie.
Nerozumiem len jednej veci... prečo autor článku prakticky nezhoduje viac ako jednu z vypočítaných nominálnych hodnôt s kalkulačkou, ktorá poskytla odkaz v článku. podľa parametrov autora "...s pulzáciou 43 kHz a 3 mV." a 5V na výstupe a kalkulačka s týmito parametrami produkuje vrchol C1 - 470, L1 - 66-68 μH,
C3 - 1000uF. Otázka znie: A KDE JE TU PRAVDA?
Hneď na začiatku článku je napísané, že článok bol odoslaný na prepracovanie.
Pri výpočtoch som urobil chyby a kvôli nim sa obvod tak zahrieva, že je potrebné zvoliť správny kondenzátor C1 a indukčnosť, ale zatiaľ sa k tomuto obvodu všetci nedostali.
Mobilný telefón vypne nabíjanie, keď sa prekročí určité napätie, pre väčšinu telefónov je toto napätie viac ako 6V a niekoľko voltov. Je lepšie nabíjať telefón nižším prúdom, batéria vydrží dlhšie.
Ďakujem Alex_EXE za odpoveď! Všetky súčiastky som vymenil podľa kalkulačky, obvod sa vôbec nezohrieva, výstupné napätie je 5,7V a pri záťaži (nabíjanie mobilu) produkuje 5V - to je norma, a prúd 450mA, Vybral som diely pomocou kalkulačky, všetko vyšlo na zlomok voltu. Cievku som zobral pri 100 µH (kalkulačka ukazovala: minimálne 64 µH, čo znamená, že je možné viac:). Všetky komponenty napíšem neskôr, keď ich otestujem, ak by mal niekto záujem.
Na internete nie je toľko stránok, ako je tá vaša Alex_EXE (v ruštine), rozvíjajte ju ďalej, ak môžete. Ďakujem!
Som rád, že som pomohol :)
Napíšte, možno sa to niekomu bude hodiť.
Ok, napíšem to:
Testy boli úspešné, mobil sa nabíja (batéria v mojej Nokii je 1350 mA)
- výstupné napätie 5,69V (zrejme sa niekde stratil 1mV:) - bez záťaže, a 4,98V so záťažou mobilu.
-palubný vstup 12V (dobre, toto je auto, je jasné, že ideálne je 12, inak 11,4-14,4V).
Nominálne hodnoty pre okruh:
— R1=0,33 Ohm/1W (pretože sa trochu zahrieva)
— R2=20K /0,125W
— R3=5,6K/0,125W
— C1=470p keramika
— C2=1000uF/25v (nízka impedancia)
— C3=100uF/50v
- L1 (ako som už písal vyššie 100 µH, je lepšie, ak je 68 µH)
To je všetko:)
A mám na vás otázku Alex_EXE:
Na internete nemôžem nájsť informácie o „napätí zvlnenia záťaže“ a „frekvencii konverzie“
Ako správne nastaviť tieto parametre v kalkulačke, teda vybrať?
A čo vlastne znamenajú?
Teraz chcem túto miniatúrnu batériu nabíjať pomocou batérií, ale musím jasne pochopiť tieto dva parametre.
Čím menej pulzácií, tým lepšie. Mám 100 µF a úroveň zvlnenia 2,5-5%, v závislosti od zaťaženia, máte 1000 µF - to je viac než dosť. Frekvencia pulzovania je v normálnych medziach.
Nejako som pochopil o pulzáciách, ide o to, ako veľmi napätie „skáče“, no…. približne :)
A tu je frekvencia konverzie. Čo s tým robiť? má tendenciu klesať alebo zvyšovať? Google o tom mlčí ako partizán, alebo som to hľadal :)
Tu vám nemôžem povedať s istotou, hoci frekvencia od 5 do 100 kHz bude pre väčšinu úloh normálna. V každom prípade to závisí od úlohy, analógové a presné prístroje sú najnáročnejšie z hľadiska frekvencie, kde vibrácie môžu rušiť prevádzkové signály a tým spôsobiť ich skreslenie.
Alexander píše 23.04.2013 o 10:50
Našiel som, čo som potreboval! Veľmi šikovný. Ďakujem veľmi pekne Alex_EXE.
Alex, prosím vysvetli kanvici, ak sa do obvodu zavedie premenný odpor, v akých medziach sa zmení napätie?
Je možné použiť tento obvod na vytvorenie zdroja prúdu 6,6 voltov s nastaviteľné napätie, Umax tak, aby neprekročilo tých istých 6,6 voltov. Chcem vyrobiť niekoľko skupín LED diód (prevádzkové U 3,3 voltov a prúd 180 mA), každá skupina má 2 LED diódy, ďalšia. pripojený. Napájanie je 12V, ale v prípade potreby môžem dokúpiť iný. Ďakujem ak odpoviete...))
Bohužiaľ sa mi tento dizajn nepáčil - bol príliš rozmarný. Ak to bude v budúcnosti potrebné, môžem sa vrátiť, ale zatiaľ som to vzdal.
Pre LED diódy je lepšie použiť špecializované mikroobvody.
Čím vyššia je frekvencia konverzie, tým lepšie, pretože Rozmery (indukčnosť) tlmivky sú zmenšené, ale v rozumných medziach - pre MC34063 je optimálnych 60-100 kHz. Rezistor R1 sa bude zahrievať, pretože v podstate ide o bočník merajúci prúd, t.j. preteká ním všetok prúd spotrebovaný samotným obvodom aj záťažou (5V x 0,5A = 2,5W)
Otázka je samozrejme hlúpa, ale je možné z nej odstrániť +5, uzemnenie a -5 voltov? Nepotrebujete veľa energie, ale potrebujete stabilitu, alebo budete musieť nainštalovať niečo iné, ako napríklad 7660?
Ahojte všetci. Chlapci, ktorí môžu pomôcť zabezpečiť, aby bol výstup 10 voltov alebo lepší s reguláciou. Ilya, môžem ťa poprosiť, aby si mi to napísal? Prosím povedz mi. Ďakujem.
Zo špecifikačného listu výrobcu mc34063:
maximálna frekvencia F=100 kHz, typická F=33 kHz.
Vripple = 1 mV - typická hodnota, Vripple = 5 mV - maximum.
—
10V výstup:
— pre zníženie jednosmerného prúdu, ak je vstup 12 V:
Vin = 12 V, Vout = 10 V, 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).
— pre boost DC, ak je vstup 3 V:
Vin = 3 V, Vout = 10 V, 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)
Záver: mikroobvod nie je vhodný na zosilnenie DC s danými parametrami, pretože Ipk = 4230 mA > 1500 mA je prekročený. Tu je možnosť: http://www.youtube.com/watch?v=12X-BBJcY-w
Nainštalujte 10 V zenerovu diódu.
Súdiac podľa oscilogramov, vaša tlmivka je nasýtená, potrebujete výkonnejšiu tlmivku. Môžete zvýšiť konverznú frekvenciu a ponechať induktor rovnakých rozmerov a indukčnosti. Mimochodom, MC-shka pracuje ticho až do 150 kHz, hlavná vec je interná. Tranzistory by sa nemali zapínať pomocou Darlingtonu. Pokiaľ som pochopil, môže byť pripojený paralelne k napájaciemu obvodu?
A hlavná otázka: ako zvýšiť výkon meniča? Vidím, že kondenzátory sú tam malé - 47 µF na vstupe, 2,2 µF na výstupe... Závisí od nich výkon? Spájkovať tam asi jeden a pol mikrofaradu? 🙂
Čo robiť, šéfe, čo robiť?!
Je veľmi nesprávne používať tantalové kondenzátory v silových obvodoch! Tantal naozaj nemá rád vysoké prúdy a pulzácie!
> Je veľmi nesprávne používať tantalové kondenzátory v silových obvodoch!
a kde inde ich využiť, ak nie v spínaných zdrojoch?! 🙂
Skvelý článok. Rád som si to prečítal. Všetko je v jasnom, jednoduchom jazyku bez predvádzania. Aj po prečítaní komentárov som bol milo prekvapený, odozva a ľahká komunikácia boli vynikajúce. Prečo som sa dostal k tejto téme? Pretože zbieram úpravu počítadla kilometrov pre Kamaz. Našiel som schému a autor dôrazne odporúča napájať mikrokontrolér týmto spôsobom a nie cez kľuku. V opačnom prípade sa ovládač rozsvieti. Neviem to iste, kľuka pravdepodobne nedrží rovnaké vstupné napätie a preto palitsa. Keďže takýto stroj má 24 V. Čo som však nepochopil, bolo, že v schéme podľa výkresu sa zdalo, že je zenerova dióda. Autor vinutia počítadla kilometrov bol zostavený pomocou komponentov SMD. A táto zenerova dióda ss24 sa ukáže ako SMD Schottkyho dióda. TU v schéme je nakreslená aj ako zenerova dióda. Ale zdá sa, že by to bol dobrý nápad, je to dióda a nie zenerova dióda. Aj keď si možno mýlim ich kresbu? Možno sa takto kreslia Schottkyho diódy a nie zenerove diódy? Zostáva to trochu objasniť. Ale dakujem pekne za clanok.
Keď vývojár akéhokoľvek zariadenia stojí pred otázkou „Ako získať požadované napätie?“, odpoveď je zvyčajne jednoduchá - lineárny stabilizátor. Ich nepochybnou výhodou je nízka cena a minimálna kabeláž. Ale okrem týchto výhod majú aj nevýhodu - silné zahrievanie. Lineárne stabilizátory premieňajú veľa vzácnej energie na teplo. Preto sa použitie takýchto stabilizátorov v zariadeniach napájaných z batérie neodporúča. Sú ekonomickejšie DC-DC meniče. To si povieme.
Pohľad zozadu:
O princípoch fungovania už bolo povedané všetko predo mnou, takže sa tým nebudem zaoberať. Dovoľte mi povedať, že takéto prevodníky sa dodávajú v prevodníkoch Step-UP (step-up) a Step-Down (step-down). To posledné ma samozrejme zaujímalo. Čo sa stalo, môžete vidieť na obrázku vyššie. Obvody prevodníka som starostlivo prekreslil z datasheetu :-) Začnime prevodníkom Step-Down:
Ako vidíte, nič zložité. Rezistory R3 a R2 tvoria delič, z ktorého sa odoberá napätie a privádza sa do spätnej väzby mikroobvodu MC34063. Zmenou hodnôt týchto odporov teda môžete zmeniť napätie na výstupe prevodníka. Rezistor R1 slúži na ochranu mikroobvodu pred poruchou v prípade skratu. Ak namiesto toho prispájkujete prepojku, ochrana sa deaktivuje a obvod môže vydávať magický dym, na ktorý funguje všetka elektronika. :-) Čím väčší odpor má tento odpor, tým menší prúd dokáže menič dodať. Pri odpore 0,3 ohmu prúd nepresiahne pol ampéra. Mimochodom, všetky tieto odpory dokážu vypočítať moje. Tlmivku som zobral hotovú, ale nikto mi nezakazuje, aby som si ju namotával sám. Hlavná vec je, že má požadovaný prúd. Dióda je tiež ľubovoľná Schottkyho a tiež na požadovaný prúd. V krajnom prípade môžete paralelne použiť dve diódy s nízkou spotrebou. Napätie kondenzátora nie je uvedené na diagrame, musí sa zvoliť na základe vstupného a výstupného napätia. Je lepšie to brať s dvojnásobnou rezervou.
Step-UP prevodník má menšie rozdiely vo svojom obvode:
Požiadavky na diely sú rovnaké ako pri Step-Down. Čo sa týka kvality výsledného výstupného napätia, je celkom stabilné a vlnky sú, ako sa hovorí, malé. (Sám nemôžem povedať o vlnách, pretože ešte nemám osciloskop). Otázky, návrhy v komentároch.
