Circuit de comutare Chip MC34063. Încărcător puternic pentru smartphone pe MC34063A Pornire lină convertorul de tensiune pe MC34063

Mai jos este o diagramă a unui convertor boost DC-DC construit conform topologiei boost, care, atunci când la intrare este aplicată o tensiune de 5 ... 13V, produce o tensiune stabilă de 19V la ieșire. Astfel, folosind acest convertor, puteți obține 19V de la orice tensiune standard: 5V, 9V, 12V. Convertorul este proiectat pentru un curent de ieșire maxim de aproximativ 0,5 A, are o dimensiune mică și este foarte convenabil.

Pentru a controla convertizorul, se folosește un microcircuit utilizat pe scară largă.

Un MOSFET n-canal puternic este folosit ca întrerupător de alimentare, ca soluție cea mai economică din punct de vedere al eficienței. Aceste tranzistoare au o rezistență minimă la starea de pornire și, ca urmare, o încălzire minimă (disipare minimă a puterii).

Deoarece microcircuitele din seria 34063 nu sunt potrivite pentru acționarea tranzistoarelor cu efect de câmp, este mai bine să le utilizați împreună cu drivere speciale (de exemplu, cu un driver cu jumătate de punte în partea superioară) - acest lucru vă va permite să obțineți fronturi mai abrupte atunci când deschiderea și închiderea întrerupătorului de alimentare. Cu toate acestea, în absența microcircuitelor driverului, puteți utiliza în schimb „alternativa săracului”: un tranzistor pnp bipolar cu o diodă și un rezistor (în acest caz, este posibil, deoarece sursa de câmp este conectată la un fir comun) . Când MOSFET-ul este pornit, poarta este încărcată prin diodă, în timp ce tranzistorul bipolar este închis, iar când MOSFET-ul este oprit, tranzistorul bipolar se deschide și poarta este descărcată prin ea.

Sistem:

Detalii:

L1, L2 sunt inductori de 35 µH și, respectiv, 1 µH. Bobina L1 poate fi înfășurată cu un fir gros pe inelul de pe placa de bază, doar găsiți un inel mai mare, deoarece inductanțe native există doar câteva microhenry și poate fi necesar să-l înfășurați în câteva straturi. Luam bobina L2 (pentru filtru) gata de pe placa de baza.

C1 - filtru de intrare, electrolit 330 uF / 25V

C2 - condensator de temporizare, ceramică 100 pF

C3 - filtru de iesire, electrolit 220 uF / 25V

C4, R4 - amortizor, valori nominale 2,7 nF, respectiv 10 ohmi. În multe cazuri, te poți descurca fără ea. Valorile nominale ale elementelor amortizoare depind foarte mult de cablajul specific. Calculul se efectuează experimental, după fabricarea plăcii.

C5 - Filtru de putere Mikruha, ceramică 0,1 uF

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

Mi-a venit ideea de a crea acest convertor după ce am cumpărat un netbook Asus EeePC 701 2G. Mici, confortabile, mult mai mobile decât laptopurile uriașe, în general, frumusețe și nimic mai mult. O problemă - trebuie să vă reîncărcați în mod constant. Și întrucât singura sursă de energie care este întotdeauna la îndemână este o baterie de mașină, a apărut în mod natural dorința de a încărca netbook-ul de pe aceasta. În timpul experimentelor, s-a dovedit că, indiferent cât de mult ai da unui netbook, tot nu va dura mai mult de 2 amperi, adică nu este nevoie de un regulator de curent, ca în cazul încărcării bateriilor convenționale. Frumusețe, netbook-ul în sine va distruge cât de mult curent trebuie consumat, prin urmare, ai nevoie doar de un convertor redus puternic de la 12 la 9,5 volți, capabil să
da netbook-ului cei 2 amperi necesari.

Cipul MC34063 bine-cunoscut și disponibil pe scară largă a fost luat ca bază a convertorului. Deoarece în timpul experimentelor s-a dovedit un circuit tipic cu un tranzistor bipolar extern, pentru a spune ușor, nu foarte bine (se încălzește), s-a decis să atașeze un dispozitiv de câmp cu canal p (MOSFET) la acest mikruha.

Sistem:

O bobină de 4..8 uH poate fi luată de pe o placă de bază veche. Ai văzut că există inele pe care se înfășoară mai multe spire cu fire groase? Căutăm unul pe care se învârtește 8..9 cu un fir gros cu un singur nucleu - exact lucrul.

Toate elementele circuitului sunt calculate conform , la fel ca pentru un convertor fără tranzistor extern, singura diferență este că V sat trebuie calculat pentru tranzistorul cu efect de câmp utilizat. Este foarte simplu să faceți acest lucru: V sat \u003d R 0 * I, unde R 0 este rezistența tranzistorului în stare deschisă, I este curentul care curge prin el. Pentru IRF4905 R 0 =0,02 Ohm, care la un curent de 2,5A dă Vsat=0,05V. Cum se numește, simți diferența. Pentru un tranzistor bipolar, această valoare este de cel puțin 1V. Ca urmare, puterea disipată în stare deschisă este de 20 de ori mai mică, iar tensiunea minimă de intrare a circuitului este cu 2 volți mai mică!

După cum ne amintim, pentru ca comutatorul de câmp al canalului p să se deschidă, este necesar să se aplice o tensiune negativă porții în raport cu sursa (adică să se aplice o tensiune la poartă, mai mică decât tensiunea de alimentare, deoarece sursa este conectat la sursa de alimentare). Pentru aceasta avem nevoie de rezistențe R4, R5. Când tranzistorul microcircuitului se deschide, formează un divizor de tensiune, care stabilește tensiunea la poartă. Pentru IRF4905, cu o tensiune sursă-dren de 10V, pentru a deschide complet tranzistorul, este suficient să aplicați o tensiune la poartă cu 4 volți mai mică decât tensiunea sursă (de alimentare), U GS = -4V curent). Ei bine, în plus, rezistențele acestor rezistențe determină abrupția fronturilor de deschidere și de închidere ale dispozitivului de câmp (cu cât rezistența rezistențelor este mai mică, cu atât fronturile sunt mai abrupte), precum și curentul care curge prin tranzistorul microcircuitului ( nu ar trebui să fie mai mare de 1,5A).

Dispozitiv gata:

În general, radiatorul ar putea fi luat chiar mai mic - convertorul se încălzește ușor. Eficiența acestui dispozitiv este de aproximativ 90% la un curent de 2A.

Conectați intrarea la mufa pentru brichetă, ieșirea la mufa pentru netbook.

Dacă nu este înfricoșător, atunci puteți pur și simplu să puneți un jumper în loc de rezistența R sc, după cum puteți vedea, eu personal am făcut-o, principalul lucru este să nu scurtați nimic, altfel va exploda 🙂

În plus, aș dori să adaug că metodologia tipică nu este deloc ideală din punct de vedere al calculelor și nu explică nimic, așa că dacă doriți cu adevărat să înțelegeți cum funcționează totul și cum se calculează corect, vă recomand să citiți.

MC34063 este un tip destul de comun de microcontroler pentru construirea de convertoare de tensiune joasă la înaltă și de înaltă la joasă tensiune. Caracteristicile microcircuitului sunt în caracteristicile sale tehnice și performanțe. Dispozitivul ține bine sarcinile cu curent de comutare de până la 1,5 A, ceea ce indică o gamă largă de utilizare în diferite convertoare de impulsuri cu caracteristici practice ridicate.

Descrierea microcircuitului

Stabilizare și conversie de tensiune- Aceasta este o caracteristică importantă care este utilizată în multe dispozitive. Acestea sunt tot felul de surse de alimentare reglementate, circuite de conversie și surse de alimentare încorporate de înaltă calitate. Majoritatea electronicelor de larg consum sunt proiectate pe acest MS, deoarece are performanțe ridicate și comută cu ușurință un curent destul de mare.

MC34063 are un oscilator încorporat, astfel încât pentru a opera dispozitivul și a începe să convertească tensiunea la diferite niveluri, este suficient să oferiți o polarizare inițială prin conectarea unui condensator de 470pF. Acest controler se bucură de o mare popularitate printre un număr mare de radioamatori. Cipul funcționează bine în multe circuite. Și având o topologie simplă și un dispozitiv tehnic simplu, puteți înțelege cu ușurință principiul funcționării acestuia.

Un circuit de comutare tipic constă din următoarele componente:

• 3 rezistențe;
• diodă;
• 3 condensatoare;
• inductanţă.

Având în vedere circuitul pentru scăderea tensiunii sau stabilizarea acesteia, puteți vedea că este echipat cu feedback profund și un tranzistor de ieșire suficient de puternic, care trece tensiunea prin sine în curent direct.

Schema de pornire a reducerii și stabilizării tensiunii

Din diagramă se poate observa că curentul din tranzistorul de ieșire este limitat de rezistența R1, iar componenta de setare a timpului pentru setarea frecvenței de conversie necesară este condensatorul C2. Inductanța L1 acumulează energie în sine atunci când tranzistorul este deschis, iar când este închis, este descărcată prin diodă către condensatorul de ieșire. Factorul de conversie depinde de raportul dintre rezistențele rezistențelor R3 și R2.

Stabilizatorul PWM funcționează în modul pulsat:

Când tranzistorul bipolar este pornit, inductanța câștigă energie, care este apoi stocată în capacitatea de ieșire. Acest ciclu se repetă în mod constant, oferind un nivel de ieșire stabil. Cu condiția ca la intrarea microcircuitului să existe o tensiune de 25V, la ieșirea acestuia va fi de 5 V cu un curent de ieșire maxim de până la 500mA.

Tensiunea poate fi crescută prin modificarea tipului de raport de rezistență în circuitul de feedback conectat la intrare. De asemenea, este folosit ca diodă de descărcare în momentul acțiunii EMF din spate acumulat în bobină în momentul încărcării acesteia cu tranzistorul deschis.

Aplicând o astfel de schemă în practică, poate produce foarte eficient convertizor descendente. În același timp, microcircuitul nu consumă puterea în exces, care este eliberată atunci când tensiunea scade la 5 sau 3,3 V. Dioda este proiectată pentru a furniza o descărcare inversă a inductanței la condensatorul de ieșire.

Modul Puls Buck tensiunea poate economisi semnificativ energia bateriei la conectarea dispozitivelor cu consum redus. De exemplu, când se folosește un stabilizator parametric convențional, a fost nevoie de cel puțin 50% din putere pentru a-l încălzi în timpul funcționării. Și atunci ce să spun dacă aveți nevoie de o tensiune de ieșire de 3,3 V? O astfel de sursă redusă cu o sarcină de 1 W va consuma toți cei 4 W, ceea ce este important atunci când dezvoltați dispozitive de înaltă calitate și fiabile.

MC34063 a arătat că pierderea medie de putere este redusă la cel puțin 13%, ceea ce a devenit un stimulent major pentru implementarea sa practică pentru a alimenta toți consumatorii de joasă tensiune. Și având în vedere principiul de reglare a lățimii pulsului, atunci microcircuitul se va încălzi ușor. Prin urmare, nu necesită calorifere pentru a-l răci. Eficiența medie a unui astfel de circuit de conversie este de cel puțin 87%.

Reglarea tensiunii la ieșirea microcircuitului se realizează datorită divizorului rezistiv. Dacă depășește valoarea nominală cu 1,25 V, comparatorul comută declanșatorul și închide tranzistorul. În această descriere, este luat în considerare un circuit de scădere a tensiunii cu un nivel de ieșire de 5V. Pentru a-l schimba, crește sau micșora, va fi necesar să se schimbe parametrii divizorului de intrare.

Un rezistor de intrare este utilizat pentru a limita curentul cheii de comutare. Calculat ca raport dintre tensiunea de intrare și rezistența rezistorului R1. Pentru a organiza un regulator de tensiune reglabil, punctul de mijloc al unui rezistor variabil este conectat la al 5-lea pin al microcircuitului. O ieșire la firul comun și a doua la sursa de alimentare. Sistemul de conversie funcționează în banda de frecvență de 100 kHz; atunci când inductanța se modifică, aceasta poate fi schimbată. Pe măsură ce inductanța scade, frecvența de conversie crește.

Alte moduri de operare

În plus față de modurile de funcționare pentru coborâre și stabilizare, amplificarea este, de asemenea, destul de des folosită. diferă prin aceea că inductanța nu este la ieșire. Un curent trece prin el către sarcină atunci când cheia este închisă, care, atunci când este deblocată, furnizează o tensiune negativă la ieșirea inferioară a inductanței.

Dioda, la rândul său, asigură descărcarea inductanței către sarcină într-o direcție. Prin urmare, atunci când cheia este deschisă, se formează 12 V de la sursa de alimentare și curentul maxim pe sarcină, iar când este închisă pe condensatorul de ieșire, se ridică la 28V. Eficiența circuitului de amplificare este de cel puțin 83%. caracteristica circuitului atunci când funcționează în acest mod, tranzistorul de ieșire este pornit fără probleme, ceea ce este asigurat prin limitarea curentului de bază printr-un rezistor suplimentar conectat la a 8-a ieșire a MS. Frecvența de ceas a convertorului este setată de un condensator mic, în principal 470pF, în timp ce este de 100kHz.

Tensiunea de ieșire este determinată de următoarea formulă:

Uout=1,25*R3 *(R2+R3)

Folosind circuitul de mai sus pentru pornirea cipul MC34063A, este posibil să se realizeze un convertor de amplificare alimentat prin USB de până la 9, 12 sau mai mulți volți, în funcție de parametrii rezistenței R3. Pentru a efectua un calcul detaliat al caracteristicilor dispozitivului, puteți utiliza un calculator special. Dacă R2 este 2,4K și R3 este 15K, atunci circuitul va converti 5V în 12V.

Schemă pentru creșterea tensiunii MC34063A cu tranzistor extern

În circuitul prezentat, se folosește un tranzistor cu efect de câmp. Dar a făcut o greșeală. Pe un tranzistor bipolar, este necesar să schimbați K-E. Și mai jos este o diagramă din descriere. Tranzistorul extern este selectat pe baza curentului de comutare și a puterii de ieșire.

Destul de des, acest microcircuit este folosit pentru a alimenta sursele de lumină cu LED-uri pentru a construi un convertor step-down sau boost. Eficiența ridicată, consumul redus și stabilitatea tensiunii de ieșire ridicate sunt principalele avantaje ale implementării circuitului. Există multe circuite de driver LED cu caracteristici diferite.

Ca unul dintre numeroasele exemple de aplicare practică, luați în considerare următoarea diagramă de mai jos.

Circuitul funcționează astfel:

Când este aplicat un semnal de control, declanșatorul intern al MS este blocat, iar tranzistorul este închis. Și curentul de încărcare al tranzistorului cu efect de câmp trece prin diodă. Când pulsul de control este îndepărtat, declanșatorul intră în a doua stare și deschide tranzistorul, ceea ce duce la descărcarea porții VT2. O astfel de includere a doi tranzistori asigură pornire și oprire rapidă VT1, care reduce probabilitatea de încălzire datorită absenței aproape complete a unei componente variabile. Pentru a calcula curentul care curge prin LED-uri, puteți utiliza: I \u003d 1.25V / R2.

Încărcător pe MC34063

Controlerul MC34063 este universal. Pe lângă sursele de alimentare, poate fi folosit pentru a proiecta un încărcător pentru telefoane cu o tensiune de ieșire de 5V. Mai jos este o diagramă a implementării dispozitivului. A ei Principiul de funcționare explicat ca în cazul unei decăderi normale. Curentul de ieșire de încărcare a bateriei este de până la 1 A cu o marjă de 30%. Pentru a-l crește, trebuie să utilizați un tranzistor extern, de exemplu, KT817 sau oricare altul.

Microcircuitul este un convertor universal de impulsuri, care poate fi folosit pentru a implementa convertoare descendente, de creștere și inversare cu un curent intern maxim de până la 1,5 A.

Mai jos este o diagramă a unui convertor step-down cu o tensiune de ieșire de 5V și un curent de 500mA.

Schema schematică a convertorului MC34063A

Set de piese

C1 este capacitatea condensatorului de setare a frecvenței convertizorului.
R1 este un rezistor care va opri microcircuitul atunci când curentul este depășit.
C2 este condensatorul de filtru. Cu cât este mai mare, cu atât mai puțină ondulație ar trebui să fie de tip LOW ESR.
R1, R2 - divizor de tensiune care stabilește tensiunea de ieșire.
D1 - dioda trebuie să fie o diodă ultrarapidă sau Schottky cu o tensiune inversă admisă de cel puțin 2 ori mai mare decât ieșirea.
Tensiunea de alimentare a microcircuitului este de 9 - 15 volți, iar curentul de intrare nu trebuie să depășească 1,5 A

PCB MC34063A

Când dezvoltatorul oricărui dispozitiv se confruntă cu întrebarea „Cum să obțineți tensiunea potrivită?”, răspunsul este de obicei simplu - un stabilizator liniar. Avantajul lor neîndoielnic este costul scăzut și curele minime. Dar, pe lângă aceste avantaje, au un dezavantaj - încălzirea puternică. Multă energie prețioasă, stabilizatorii liniari se transformă în căldură. Prin urmare, utilizarea unor astfel de stabilizatori în dispozitivele alimentate cu baterie nu este de dorit. Mai economice sunt convertoare DC-DC. Despre ele se vor discuta.

Vedere din spate:

S-a spus deja totul despre principiile muncii înaintea mea, așa că nu mă voi opri asupra acestui lucru. Permiteți-mi să spun doar că astfel de convertoare sunt Step-UP (creștere) și Step-Down (coborâre). Bineînțeles că sunt interesat de acesta din urmă. Puteti vedea ce s-a intamplat in poza de mai sus. Circuitele convertoarelor au fost redesenate cu grijă de mine din foaia de date :-) Să începem cu convertorul Step-Down:

După cum puteți vedea, nimic complicat. Rezistoarele R3 și R2 formează un divizor din care tensiunea este îndepărtată și alimentată la piciorul de feedback al microcircuitului MC34063.În consecință, prin modificarea valorilor acestor rezistențe, puteți modifica tensiunea la ieșirea convertorului. Rezistorul R1 servește la protejarea microcircuitului împotriva defecțiunii în cazul unui scurtcircuit. Dacă lipiți un jumper în loc de acesta, atunci protecția va fi dezactivată și circuitul poate emite un fum magic pe care funcționează toate componentele electronice. :-) Cu cât rezistența acestui rezistor este mai mare, cu atât mai puțin curent poate da convertorul. Cu rezistența sa de 0,3 ohmi, curentul nu va depăși jumătate de amper. Apropo, toate aceste rezistențe pot fi calculate de mine. Am luat accelerația gata, dar nimeni nu-mi interzice să o bobinez eu. Principalul lucru este că era pe curentul potrivit. Dioda este, de asemenea, orice Schottky și, de asemenea, pentru curentul dorit. În cazuri extreme, puteți paraleliza două diode de putere redusă. Tensiunile condensatorului nu sunt prezentate în diagramă, acestea trebuie selectate în funcție de tensiunea de intrare și de ieșire. Este mai bine să luați cu o marjă dublă.
Convertorul step-UP are diferențe minore în circuitul său:

Cerințele de detalii sunt aceleași ca pentru Step-Down. În ceea ce privește calitatea tensiunii rezultate la ieșire, este destul de stabilă, iar ondulația, după cum se spune, este mică. (Nu pot spune despre ondulații, deoarece nu am încă un osciloscop). Întrebări, sugestii în comentarii.