Расчет повышающих DC-DC преобразователей на микросхемах 34063 (топология Boost) + online-калькулятор

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

Выводы микросхемы:

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

Элементы:

L₁ — накопительный дроссель. Это, в общем-то, элемент преобразования энергии.

С₁ — времязадающий конденсатор, он определяет частоту преобразования. Максимальная частота преобразования для микросхем 34063 составляет порядка 100 кГц.

R₂, R₁ — делитель напряжения для схемы компаратора. На неинвертирующий вход компаратора подается напряжение 1,25 В от внутреннего регулятора, а на инвертирующий вход — с делителя напряжения. Когда напряжение с делителя становится равным напряжению от внутреннего регулятора — компаратор переключает выходной транзистор.

C₂, С₃ — соответственно, выходной и входной фильтры. Емкость выходного фильтра определяет величину пульсаций выходного напряжения. Если в процессе расчётов получается, что для заданной величины пульсаций требуется очень большая емкость, можно расчет сделать для бо’льших пульсаций, а потом использовать дополнительный LC-фильтр. Ёмкость С

3 обычно берут 100 … 470 мкФ.

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

R₃ — резистор, ограничивающий ток драйвера выходного транзистора (максимум 100 мА). Обычно берется 180, 200 Ом.

Порядок расчёта:

1. Выбирают номинальные входное и выходное напряжения: V_in, V_out и максимальный выходной ток I_out.
2. 2) Выбирают минимальное входное напряжение V_in(min) и минимальную рабочую частоту f_min при выбранных V_in и I_out.
3. Рассчитывают значение (t_on+t_off)_max по формуле (t_on+t_off)_max=1/f_min, t_on(max) — максимальное время, когда выходной транзистор открыт, t_off(max) — максимальное время, когда выходной транзистор закрыт.
4. Рассчитывают отношение t_on/t_off по формуле t_on/t_off=(V_out+V_F-V_in(min))/(V_in(min)-V_sat), где V_F — падение напряжения на выходном фильтре, V_sat — падение напряжения на выходном транзисторе (когда он находится в полностью открытом состоянии) при заданном токе. V_sat определяется по графикам, приведенным в документации на микросхему (или на транзистор, если схема с внешним транзистором). Из формулы видно, что чем больше V_in, V_out и чем больше они отличаются друг от друга — тем меньшее влияние на конечный результат оказывают V_F и V _sat, так что если вам не нужен суперточный расчет, то я бы посоветовал, уже при V_in(min)=6-7 В, смело брать V_F=0, V_sat=1,2 В (обычный, средненький биполярный танзистор) и не заморачиваться.
5. Зная t_on/t_off и (t_on+t_off)_max решают систему уравнений и находят t_on(max).
6. Находят емкость времязадающего конденсатора С₁ по формуле: C₁ = 4.5*10^-5*t_on(max).
7. Находят пиковый ток через выходной транзистор: I_PK(switch)=2*I_out*(1+t_on/t_off). Если он получился больше максимального тока выходного транзистора (1.5 …1.6 А), то преобразователь с такими параметрами невозможен. Нужно либо пересчитать схему на меньший выходной ток ( I_out) , либо использовать схему с внешним транзистором.
8. Рассчитывают R_sc по формуле: R_sc=0,3/I_PK(switch).
9. Рассчитывают минимальную емкость конденсатора выходного фильтра:
10. С₂=I_out*t_on(max)/V_ripple(p-p), где V_ripple(p-p) — максимальная величина пульсаций выходного напряжения. Разные производители рекомендуют умножать полученное значение на коэффициент от 1 до 9. Берётся максимальная ёмкость из ближайших к расчётному стандартных значений.
11. Рассчитывают минимальную индуктивность дросселя:
    L_1(min)=t_on(max)*(V_in(min)-V_sat)/I_PK(switch). Если получаются слишком большие C₂ и L₁, можно попробовать повысить частоту преобразования и повторить расчет. Чем выше частота преобразования — тем ниже минимальная емкость выходного конденсатора и минимальная индуктивность дросселя.
12. Сопротивления делителя рассчитываются из соотношения V_out=1,25*(1+R₂/R₁).

Online-калькулятор для расчёта преобразователя:

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

1) Исходные данные:

(если вы не знаете значения V_sat, V_f, V_ripple(p-p) , то расчёт будет сделан для V_sat=1.2 В, V_f=0 В, V_ripple(p-p)=50 мВ)

2) Расчётные данные:

Готовые схемы для самостоятельного изготовления преобразователей

Описание принципов функционирования микросхем импульсных регуляторов серии 34063

Страничка эмбеддера » DC-DC на MC34063

Этот калькулятор сделан специально чтобы облегчить создание импульсного преобразователя начинающим радиолюбителям. Калькулятор умеет рассчитывать повышающие, понижающие и инвертирующие преобразователи на широкодоступной микросхеме mc33063 (она-же mc34063)

 

Пояснения:
Ct — емкость конденсатора задающего частоту работы преобразователя. Ipk — пиковый ток через индуктивность. Именно на этот ток она и должна быть расчитанна.

Rsc — резистор который отключит микросхему если номинальный ток превышен. Убережет преобразователь от КЗ и другого неаккуратного обращения. Если сопротивление этого резистора слишком мало (меньше 1 ома) то он собирается из нестольких включенных параллельно резисторов.

Lmin — минимальная индуктивность катушки. Больше можно, меньше — нет.

Co — конденсатор фильтра. Чем он больше тем меньше пульсаций, должен быть LOW ESR типа. В принципе можно им не увлекаться, а поставить еще LC фильтр. Это позволит очень значительно уменьшить пульсации.

R1, R2 — делитель напряжения который задает выходное напряжение. Один из этих резисторов можно сделать подстроечным, тогда можно будет точно установить выходное напряжение.

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

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

 

P.S.:  Кому-то может показаться, что этот калькулятор – плагиат с сайта http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml. С одной стороны – это так, я использую код с этой странички. С другой стороны, автор его свободно распространяет, а я перевел его на русский и выложил на случай падения сайта автора, да и просто чтобы удобный калькулятор был у меня под рукой.

Расчет преобразователя на mc34063 — Moy-Instrument.Ru

Расчет повышающих DC-DC преобразователей на микросхемах 34063 (топология Boost) + online-калькулятор

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

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

L₁ — накопительный дроссель. Это, в общем-то, элемент преобразования энергии.

С₁ — времязадающий конденсатор, он определяет частоту преобразования. Максимальная частота преобразования для микросхем 34063 составляет порядка 100 кГц.

R₂, R₁ — делитель напряжения для схемы компаратора. На неинвертирующий вход компаратора подается напряжение 1,25 В от внутреннего регулятора, а на инвертирующий вход — с делителя напряжения. Когда напряжение с делителя становится равным напряжению от внутреннего регулятора — компаратор переключает выходной транзистор.

C₂, С₃ — соответственно, выходной и входной фильтры. Емкость выходного фильтра определяет величину пульсаций выходного напряжения. Если в процессе расчётов получается, что для заданной величины пульсаций требуется очень большая емкость, можно расчет сделать для бо’льших пульсаций, а потом использовать дополнительный LC-фильтр. Ёмкость С₃ обычно берут 100 … 470 мкФ.

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

R₃ — резистор, ограничивающий ток драйвера выходного транзистора (максимум 100 мА). Обычно берется 180, 200 Ом.

1. Выбирают номинальные входное и выходное напряжения: V_in, V_out и максимальный выходной ток I_out.
2. 2) Выбирают минимальное входное напряжение V_in(min) и минимальную рабочую частоту f_min при выбранных V_in и I_out.
3. Рассчитывают значение (t_on+t_off)_max по формуле (t_on+t_off)_max=1/f_min, t_on(max) — максимальное время, когда выходной транзистор открыт, t_off(max) — максимальное время, когда выходной транзистор закрыт.
4. Рассчитывают отношение t_on/t_off по формуле t_on/t_off=(V_out+V_F-V_in(min))/(V_in(min)-V_sat), где V_F — падение напряжения на выходном фильтре, V_sat — падение напряжения на выходном транзисторе (когда он находится в полностью открытом состоянии) при заданном токе. V_sat определяется по графикам, приведенным в документации на микросхему (или на транзистор, если схема с внешним транзистором). Из формулы видно, что чем больше V_in, V_out и чем больше они отличаются друг от друга — тем меньшее влияние на конечный результат оказывают V_F и V_sat, так что если вам не нужен суперточный расчет, то я бы посоветовал, уже при V_in(min)=6-7 В, смело брать V_F=0, V_sat=1,2 В (обычный, средненький биполярный танзистор) и не заморачиваться.
5. Зная t_on/t_off и (t_on+t_off)_max решают систему уравнений и находят t_on(max).
6. Находят емкость времязадающего конденсатора С₁ по формуле: C₁ = 4.5*10 -5 *t_on(max).
7. Находят пиковый ток через выходной транзистор: I_PK(switch)=2*I_out*(1+t_on/t_off). Если он получился больше максимального тока выходного транзистора (1.5 …1.6 А), то преобразователь с такими параметрами невозможен. Нужно либо пересчитать схему на меньший выходной ток ( I_out) , либо использовать схему с внешним транзистором.
8. Рассчитывают R_sc по формуле: R_sc=0,3/I_PK(switch).
9. Рассчитывают минимальную емкость конденсатора выходного фильтра:
10. С₂=I_out*t_on(max)/V_ripple(p-p), где V_ripple(p-p) — максимальная величина пульсаций выходного напряжения. Разные производители рекомендуют умножать полученное значение на коэффициент от 1 до 9. Берётся максимальная ёмкость из ближайших к расчётному стандартных значений.
11. Рассчитывают минимальную индуктивность дросселя:
    L_1(min)=t_on(max)*(V_in(min)-V_sat)/I_PK(switch). Если получаются слишком большие C₂ и L₁, можно попробовать повысить частоту преобразования и повторить расчет. Чем выше частота преобразования — тем ниже минимальная емкость выходного конденсатора и минимальная индуктивность дросселя.
12. Сопротивления делителя рассчитываются из соотношения V_out=1,25*(1+R₂/R₁).

Online-калькулятор для расчёта преобразователя:

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

1) Исходные данные:

(если вы не знаете значения V_sat, V_f, V_ripple(p-p) , то расчёт будет сделан для V_sat=1.2 В, V_f=0 В, V_ripple(p-p)=50 мВ)

Преобразователь напряжения на MC34063

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

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

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

Структурная схема преобразователя mc34063:

Предельные параметры работы MC34063

Описание схемы преобразователя

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

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

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

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

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

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

Детали преобразователя MC34063

Резисторы, используемые в преобразователе, — любые, мощностью от 0,125 Вт до 0,5 Вт, типа МЛТ или С2-29, неполярные конденсаторы — типа КД, КМ, К10-17 и т.п. Электролитические конденсаторы — типа К50-29, К50-35 или подобные. Индуктивность дросселя L1 – от 120 до 180 мкГн, мощностью не менее 200 мВт. В качестве дросселя L2 использована интегральная индуктивность типа ЕС24 или аналогичная. Индуктивность этого дросселя должна быть в районе от 10 до ЗЗ мкГн.

Скачать калькулятор для mc34063 (994,1 Kb, скачано: 9 655)

Скачать datasheet mc34063 (1,1 Mb, скачано: 3 999)

MC34063: схема включения, особенности работы, простые устройства

MC34063 представляет собой достаточно распространенный тип микроконтроллера для построения преобразователей напряжения как с низкого уровня в высокий, так и с высокого в низкий. Особенности микросхемы заключаются в ее технических характеристиках и рабочих показателях. Устройство хорошо держит нагрузки с током коммутации до 1,5 А, что говорит о широкой сфере его использования в различных импульсных преобразователях с высокими практическими характеристиками.

Описание микросхемы

Стабилизация и преобразование напряжения — это немаловажная функция, которая используется во многих устройствах. Это всевозможные регулируемые источники питания, преобразующие схемы и высококачественные встраиваемые блоки питания. Большинство бытовой электроники сконструированного именно на этой МС, потому что она имеет высокие рабочие характеристики и без проблем коммутирует достаточно большой ток.

MC34063 имеет встроенный осциллятор, поэтому для работы устройства и старта преобразования напряжения в различные уровни достаточно обеспечить начальное смещение путем подключения конденсатора ёмкостью 470пФ. Этот контроллер пользуется огромной популярностью среди большого количества радиолюбителей. Микросхема хорошо работает во многих схемах. А имея несложную топологию и простое техническое устройство, можно легко разобраться с принципом ее работы.

Как ШИМ рассматривать этот контроллер не стоит, так как в нем отсутствует немаловажный компонент – устройство коррекции ошибки. Из-за чего на выходе микросхемы может возникать погрешность. А для исключения ошибки на выходе рекомендуется подключать хотя бы простой LC-фильтр. Также она является одной из самых доступных в ценовом диапазоне, поэтому большинство полезных устройств сконструированы именно на этом контроллере.

Микросхема имеет небольшой запас по мощности, поэтому в критических режимах она вполне сможет выстоять, но кратковременно. Поэтому при разработке любых устройств на базе этого ШИМ следует грамотно выбирать параметры компонентов и производить расчет MC34063 в соответствии с режимами работы. А чтобы облегчить процесс расчета параметров устройств на базе этой интегральной схемы, можно воспользоваться mc34063 калькулятором.

Аналоги

Как и у любой интегральной схемы ШИМ-контроллер mc34063 имеются качественные аналоги, одним из которых является отечественная микросхема КР1156ЕУ5. Она имеет хорошие рабочие характеристики, которые станут основой для разработки качественных функциональных устройств с полезными возможностями.

Параметры микросхемы

MC34063 реализован в стандартном DIP-8 корпусе с 8 выводами. Также имеются компоненты для поверхностного монтажа без конкурса. ШИМ-контроллер MC34063 изготовлен достаточно качественно, о чем говорят немалые параметры, позволяющие создавать многофункциональные устройства с широкими возможностями. К основным рабочим характеристикам относятся:

• Диапазон напряжений, которыми может манипулировать контроллер — от 3 до 40В.
• Максимальный коммутируемый ток на выходе биполярного транзистора — 1,5А.
• Напряжение питания — от 3 до 50В.
• Ток коллектора выходного транзистора — 100мА.
• Максимальная рассеиваемая мощность — 1,25Вт.

Выбирая за основу этот ШИМ-контроллер, вы обеспечите себя надёжным практическим макетом, который даст возможность качественно изучить особенности работы импульсных устройств и преобразователей напряжения.

Применяется микросхема во многих устройствах:

• понижающие источники питания;
• повышающие преобразователи;
• зарядные устройства для телефонов;
• драйверы для светодиодов и другие.

Типовая схема включения

Чтобы запустить контроллер достаточно обеспечить несколько условий, реализовать которые можно, имея в кармане пару конденсаторов, индуктивность, диод и несколько резисторов. Схема подключения контроллера зависит от требований, которые будут предъявлены к ней. Если необходимо изготовить ШИМ-стабилизатор, что довольно часто применяется на практике. Схема работает исключительно на понижение выходного напряжения, которое зависит от отношения сопротивлений, включенных в обратной связи. Выходное напряжение формируется делителем в соотношении 1:3 и поступает на вход внутреннего компаратора.

Типовая схема включения состоит из следующих компонентов:

• 3 резистора;
• диод;
• 3 конденсатора;
• индуктивность.

Рассматривая схему на понижение напряжения или его стабилизации можно увидеть, что она оснащена глубокой обратной связью и достаточно мощным выходным транзистором, который прямотоком пропускает через себя напряжение.

Схема включения на понижение напряжения и стабилизации

Из схемы видно, что ток в выходном транзисторе ограничивается резистором R1, а времязадающим компонентов для установки необходимой частоты преобразования является конденсатор C2. Индуктивность L1 накапливает в себе энергию при открытом транзисторе, а по его закрытию разряжается через диод на выходной конденсатор. Коэффициент преобразования зависит от соотношения сопротивлений резисторов R3 и R2.

ШИМ-стабилизатор работает в импульсном режиме:

При открытии биполярного транзистора индуктивность набирает энергию, которая затем накапливается на выходной ёмкости. Такой цикл повторяется постоянно, обеспечивая стабильный выходной уровень. При условии наличия на входе микросхемы напряжения 25В на ее выходе оно составит 5 В с максимальным выходным током до 500мА.

Напряжение можно увеличить путем изменения типа отношения сопротивлений в цепи обратной связи, подключенной к входу. Также он используется в качестве разрядного диода в момент действия обратной ЭДС, накопленной в катушке в момент ее заряда при открытом транзисторе.

Применяя такую схему на практике, можно изготовить высокоэффективный понижающий преобразователь. При этом микросхема не потребляет избыток мощности, которая выделяется при снижении напряжения до 5 или 3,3 В. Диод предназначен для обеспечения обратного разряда индуктивности на выходной конденсатор.

Импульсный режим понижения напряжения позволяет значительно экономить заряд батареи при подключении устройств с низким потреблением. Например, при использовании обычного параметрического стабилизатора на его нагрев во время работы уходило по меньшей мере до 50% мощности. А что тогда говорить, если потребуется выходное напряжение в 3,3 В? Такой понижающий источник при нагрузке в 1 Вт будет потреблять все 4 Вт, что немаловажно при разработке качественных и надёжных устройств.

Как показывает практика применения MC34063, средний показатель потерь мощности снижается как минимум до 13%, что стало важнейшим стимулом для ее практической реализации для питания всех низковольтных потребителей. А учитывая широтно-импульсный принцип регулирования, то и нагреваться микросхема будет незначительно. Поэтому для ее охлаждения не потребуется радиаторов. Средний КПД такой схемы преобразования составляет не менее 87%.

Регулирование напряжения на выходе микросхемы осуществляется за счёт резистивного делителя. При его превышении выше номинального на 1,25В компоратор переключает триггер и закрывает транзистор. В этом описании рассмотрена схема на понижение напряжения с выходным уровнем 5В. Чтобы изменить его, повысить или уменьшить, необходимо будет изменить параметры входного делителя.

Для ограничения тока коммутационного ключа применяется входной резистор. Рассчитываемый как отношение входного напряжения к сопротивлению резистора R1. Чтобы организовать регулируемый стабилизатор напряжения к 5 выводу микросхемы подключается средняя точка переменного резистора. Один вывод к общему проводу, а второй к питанию. Работает система преобразования в полосе частот 100кГц, при изменении индуктивности она может быть изменена. При уменьшении индуктивности повышается частота преобразования.

Другие режимы работы

Кроме режимов работы на понижение и стабилизацию, также довольно часто применяется повышающий. Схема подключения отличается тем, что индуктивность находится не на выходе. Через нее протекает ток в нагрузку при закрытом ключе, который отпираясь, подаёт на нижний вывод индуктивности отрицательное напряжение.

Диод, в свою очередь, обеспечивает разряд индуктивности на нагрузку в одном направлении. Поэтому при открытом ключе на нагрузке формируется 12 В от источника питания и максимальный ток, а при закрытом на выходном конденсаторе оно повышается до 28В. КПД схемы на повышение составляет как минимум 83%. Схемной особенностью при работе в таком режиме является плавное включение выходного транзистора, что обеспечивается ограничением тока базы посредством дополнительного резистора, подключенного к 8 выводу МС. Тактовая частота работы преобразователя задаётся конденсатором небольшой ёмкости, преимущественно 470пФ, при этом она составляет 100кГц.

Выходное напряжение определяется по следующей формуле:

Используя вышеуказанную схему включения микросхемы МС34063А, можно изготовить повышающий преобразователь напряжения с питанием от USB до 9, 12 и более вольт в зависимости от параметров резистора R3. Чтобы провести детальный расчет характеристик устройства, можно воспользоваться специальным калькулятором. Если R2 составляет 2,4кОм, а R3 15кОм, то схема будет преобразовать 5В в 12В.

Схема на MC34063A повышения напряжения с внешним транзистором

В представленной схеме использован полевой транзистор. Но в ней допущена ошибка. На биполярном транзисторе необходимо поменять местами К-Э. А ниже представлена схема из описания. Внешний транзистор выбирается исходя из тока коммутации и выходной мощности.

Драйвер светодиодов

Довольно часто для питания светодиодных источников света применяется именно эта микросхема для построения понижающего или повышающего преобразователя. Высокий КПД, низкое потребление и высокая стабильность выходного напряжения – вот основные преимущества схемной реализации. Есть много схем драйверов для светодиодов с различными особенностями.

Как один из многочисленных примеров практического применения можно рассмотреть следующую схему ниже.

Схема работает следующим образом:

При подаче управляющего сигнала внутренний триггер МС блокирован, а транзистор закрыт. И через диод протекает зарядный ток полевого транзистора. При снятии импульса управления триггер переходит во второе состояние и открывает транзистор, что приводит к разряду затвора VT2. Такое включение двух транзисторов обеспечивает быстрое включение и выключение VT1, что снижает вероятность нагрева из-за практически полного отсутствия переменной составляющей. Для расчета тока, протекающего через светодиоды, можно воспользоваться: I=1,25В/R2.

Зарядное устройство на MC34063

Контроллер MC34063 универсален. Кроме, источников питания она может быть применена для конструирования зарядного устройства для телефонов с выходным напряжением 5В. Ниже представлена схема реализации устройства. Ее принцип работы объясняется как и в случае с обычным преобразованием понижающего типа. Выходной ток заряда аккумулятора составляет до 1А с запасом 30%. Для его увеличения необходимо использовать внешний транзистор, например, КТ817 или любой другой.

Расчет преобразователя на mc34063

Этот калькулятор сделан специально чтобы облегчить создание импульсного преобразователя начинающим радиолюбителям. Калькулятор умеет рассчитывать повышающие, понижающие и инвертирующие преобразователи на широкодоступной микросхеме mc33063 (она-же mc34063)

Пояснения:
Ct — емкость конденсатора задающего частоту работы преобразователя. Ipk — пиковый ток через индуктивность. Именно на этот ток она и должна быть расчитанна.

Rsc — резистор который отключит микросхему если номинальный ток превышен. Убережет преобразователь от КЗ и другого неаккуратного обращения. Если сопротивление этого резистора слишком мало (меньше 1 ома) то он собирается из нестольких включенных параллельно резисторов.

Lmin — минимальная индуктивность катушки. Больше можно, меньше — нет.

Co — конденсатор фильтра. Чем он больше тем меньше пульсаций, должен быть LOW ESR типа. В принципе можно им не увлекаться, а поставить еще LC фильтр. Это позволит очень значительно уменьшить пульсации.

R1, R2 — делитель напряжения который задает выходное напряжение. Один из этих резисторов можно сделать подстроечным, тогда можно будет точно установить выходное напряжение.

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

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

Здесь представлено сразу несколько моих программ:

Все они написаны для упрощения тех или иных расчетов, поэтому я объединил их в одну группу. Ниже приведено подробное описание каждой программы.

LED Calc

LED Calc — это удобная программа для расчета резистора для светодиодов. В программе необходимо указать напряжение источника питания, напряжение и ток светодиода, а также указать тип соединения (параллельное / последовательное) и количество светодиодов. После нажатия на кнопку Рассчитать программа выведет точное значение сопротивления резистора, стандартное значение (из ряда E24), а также мощность резистора и общую мощность потребляемую схемой. Ниже представлен интерфейс программы. Следует помнить, что данный способ подключения подходит для маломощных (10-50 мА) светодиодов. В более мощных случаях становится заметным низкий КПД и ухудшаются стабилизационные возможности.

MC34063 Calc

MC34063 Calc — это удобная программа для расчета преобразователей напряжения на микросхеме MC34063. MC34063 – универсальная микросхема для самых простых импульсных преобразователей. Как известно, по сравнению с традиционными линейными, импульсные преобразователи являются более эффективными. На MC34063 можно построить понижающие, повышающие и инвертирующие преобразователи без применения внешних переключающих транзисторов.

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.

Подробную информацию по микросхеме можно получить из документации

Программа позволяет рассчитывать все три топологии преобразователей. Тип преобразователя определяется автоматически из введенных параметров (Vin > Vout — понижающий, Vin LM317 Calc — это удобная программа для расчета стабилизатора напряжения с использованием микросхемы LM317. В случае если в схеме нужен стабилизатор на какое-то не стандартное напряжение, то прекрасным и простым решением будет использование популярного интегрального стабилизатора LM317T (корпус TO-220).

Основные технические характеристики LM317:

• Широкий диапазон значений выходных напряжений от 1,2 до 37 В;
• Высокий выходной импульсный ток: до 1,5 А;
• Максимальная рассеиваемая мощность 20 Вт;
• Встроенная защита от короткого замыкания;
• Встроенная защита от перегрева.

Подробную информацию по микросхеме можно получить из документации

Программа позволяет производить расчет выходного напряжения по известным значениям сопротивлений R1 и R2, а также расчет R1 (или R2) по известным значениям Vout и R2 (или R1). Для удобства в окне программы приводится схема стабилизатора. Программа выводит точное значение сопротивлений резисторов, а также стандартное значение (из ряда E24). При работе с программой необходимо учитывать, что окно ввода рассчитываемого значения, будет недоступно для ввода (поскольку это значение и будет рассчитано). Интерфейс программы представлен ниже.

Buck Calc

Buck Calc — это удобная программа понижающего преобразователя напряжения (buck-конвертор). Расчеты производятся согласно статье «Buck-Converter Design Demystified». Также в программу добавлена возможность расчета числа витков и индукции насыщения для катушки индуктивности с торроидальным сердечником (вводится желаемое значение индуктивности).

2 пользователь(ей) активно (2 пользователь(ей) просматривают Профиль)

Участников: 0
Гостей: 2

• Adobe Photoshop CS4 ( 29.09.2012 , 287 )
• Ulead V >17.06.2012 , 237 )

• Прислано новостей: 0
• Комментарии: 0

MC34063A. Калькулятор DC-DC преобразователя.

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

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

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

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

Нужна проверка расчетного файла для MC34063

Рекомендованные сообщения

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Похожие публикации

Всем привет.
Недавно собрал схему источника на MC34063. На форумах мне намекнули, что мол микросхема это стабилизатор напряжения, а не тока. Искал схемы стабилизаторов тока на этой микросхеме но все они используют обвязку в виде дополнительных транзисторов и еще пачки деталей. Товарищ по этой ссылке предлагает нестандартное включение микросхемы, но пока оно сложновато в наладке.
Тем временем китайцы прислали готовый драйвер для светодиодов 1W. К своему удивлению я увидел стандартное включение микросхемы в режиме Step Down.

Делитель R2/R1 настроен на напряжение 20В (при том, что на вход просят всего 12В и это понижающая схема).
Ток ограничивается резистором Rsc=0.62Ом, что должно давать примерно 250мА
Вопрос: насколько оправдано такое включение микросхемы для стабилизации тока? Недавно перелопачивал интернеты на тему драйвера на MC34063 — никто такое решение не предлагает

Проектирую инвертирующий преобразователь на МС34063 и столкнулся с такой не совсем понятным (для меня) моментом. Времязадающий конденсатор, подключающийся к 3-му выводу в инвертирующей конфигурации подключается второй обкладкой к выходному минусовому напряжению.

Точно так же он подключается и для NCP3063 (те же яйца, вид сбоку):

Для понижающей и повышающей конфигураций он включается между 3-м выводом и общей шиной

Так вот, вопрос: ПОЧЕМУ он включается именно так? Ведь по сути, вследствие стремящегося к нулю внутреннего сопротивления источника входного питания и полученного отрицательного напряжения, эти подключения должны быть практически равноценными.
Я, конечно, попробую «в железе» оба варианта, но может быть, у кого-то имеются аргументированные соображения на этот счет, чтобы не терять зря времени на макетирование.

Но тут получается, если нагрузку на выходе не подсоединять, то на катушку индуктивности постоянно так и будут поступать импульсы и в итоге она разогреется и сдохнет ) получается так?
Нужна какая-то обратная связь, чтобы выключить микру NE555, если нагрузки нет.
Вот нашел такую схему:

Про нее сказано, что
Cхема c VT2 и VD2 работает как компаратор, для которого опорным напряжением является напряжение стабилизации VD2. Как только напряжение на С4 превышает величину суммы напряжения стабилизации VD2 и порога открывания VT2, происходит открывание транзистора VT2, что приводит к изменению скважности импульсов на выводе 3 А1 в сторону уменьшения.
еще схема, но без стабилитрона

А можно ли вообще убрать этот транзистор ОС? И просто подать через делитель напряжения VR1 на вход 5 ноги нужное напряжение и всё?
Или лучше на MC34063 сделать? Тут сразу на 5 ногу ОС просто с делителя идет, зато тут драйвер для полевика по идее нужен

Вот еще одна схема, думаю по ней собирать:

На этой схеме драйвера для полевика нет, но зато есть два резистора по 100 Ом. Зачем они вообще тут? Можно их просто убрать?
Вообщем не могу понять по какой лучше собирать. Нужно из 12 вольт в 220 постоянки.
Или может есть поновее и по проще микросхема, чтобы не нужно было ставить драйвер для полевика и транзистор на ОС?
Еще вопрос как ограничить ток на входе схемы допустим в 1 Ампер? Какую катушку индуктивности для этого нужно выбрать?

Расчет преобразователя на mc34063

«Наш мир погружен в огромный океан энергии, мы летим в бесконечном пространстве с непостижимой скоростью. Всё вокруг вращается, движется — всё энергия. Перед нами грандиозная задача — найти способы добычи этой энергии. Тогда, извлекая её из этого неисчерпаемого источника, человечество будет продвигаться вперёд гигантскими шагами» Никола Тесла (1891)

воскресенье, 26 июня 2016 г.

Микросхема MC34063 схема включения

Основные технические характеристики MC34063

• Широкий диапазон значений входных напряжений: от 3 В до 40 В;
• Высокий выходной импульсный ток: до 1,5 А;
• Регулируемое выходное напряжение;
• Частота преобразователя до 100 кГц;
• Точность внутреннего источника опорного напряжения: 2%;
• Ограничение тока короткого замыкания;
• Низкое потребление в спящем режиме.

Структура схемы:

1. Источник опорного напряжения 1,25 В;
2. Компаратор, сравнивающий опорное напряжение и входной сигнал с входа 5;
3. Генератор импульсов сбрасывающий RS-триггер;
4. Элемент И объединяющий сигналы с компаратора и генератора;
5. RS-триггер устраняющий высокочастотные переключения выходных транзисторов;
6. Транзистор драйвера VT2, в схеме эмиттерного повторителя, для усиления тока;
7. Выходной транзистор VT1, обеспечивает ток до 1,5А.

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.

Расчет понижающих DC-DC преобразователей на микросхемах 34063 (топология Buck) + online-калькулятор

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

Выводы микросхемы:

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

Элементы:

L₁ — дроссель.

С₁ — времязадающий конденсатор, он определяет частоту преобразования. Максимальная частота преобразования для микросхем 34063 составляет порядка 100-150 кГц.

R₂, R₁ — делитель напряжения для схемы компаратора. На неинвертирующий вход компаратора подается напряжение 1,25 В от внутреннего регулятора, а на инвертирующий вход — с делителя напряжения. Когда напряжение с делителя становится равным напряжению от внутреннего регулятора — компаратор переключает выходной транзистор.

C₂, С₃ — соответственно, выходной и входной фильтры. Емкость выходного фильтра определяет величину пульсаций выходного напряжения. Если в процессе расчетов получается, что для заданной величины пульсаций требуется очень большая емкость, можно расчет сделать для бо’льших пульсаций, а потом использовать дополнительный LC-фильтр. Емкость С₃ обычно берут 100 … 470 мкФ.

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

Порядок расчёта:

1. Выбирают номинальные входное и выходное напряжения: V_in, V_out и максимальный выходной ток I_out.
2. Выбирают минимальное входное напряжение V_in(min) и минимальную рабочую частоту f_min при выбранных V_in и I_out.
3. Рассчитывают значение (t_on+t_off)_max по формуле (t_on+t_off)_max=1/f_min, t_on(max) — максимальное время, когда выходной транзистор открыт, t_off(max) — максимальное время, когда выходной транзистор закрыт.
4. Рассчитывают отношение t_on/t_off по формуле t_on/t_off=(V_out+V_F)/(V_in(min)-V_sat-V_out), где V_F — падение напряжения на выходном фильтре, V_sat — падение напряжения на выходном транзисторе (когда он находится в полностью открытом состоянии) при заданном токе. V_sat определяется по графикам, приведенным в документации на микросхему (или на транзистор, если схема с внешним транзистором).Из формулы видно, что чем больше V_in, V_out и чем больше они отличаются друг от друга — тем меньшее влияние на конечный результат оказывают V_F и V_sat, так что если вам не нужен суперточный расчет, то я бы посоветовал, уже при V_out=5 В, смело брать V_F=0, V_sat=1,2 В (обычный, средненький биполярный танзистор) и не заморачиваться.
5. Зная t_on/t_off и (t_on+t_off)_max решают систему уравнений и находят t_on(max).
6. Находят емкость времязадающего конденсатора С₁ по формуле: C₁ = 4.5*10^-5*t_on(max).
7. Находят пиковый ток через выходной транзистор: I_PK(switch)=2*I_out. Если он получился больше максимального тока выходного транзистора (1,5 …1,6 А), то преобразователь с такими параметрами невозможен. Нужно либо пересчитать схему на меньший выходной ток (I_out), либо использовать схему с внешним транзистором.
8. Рассчитывают R_sc по формуле: R_sc=0,3/I_PK(switch).
9. Рассчитывают минимальную емкость конденсатора выходного фильтра:
10. С₂=I_PK(switch)*(t_on+t_off)_max/8V_ripple(p-p), где V_ripple(p-p) — максимальная величина пульсаций выходного напряжения. Берется максимальная ёмкость из ближайших к расчётному стандартных значений.
11. Рассчитывают минимальную индуктивность дросселя:
    L_1(min)=t_on(max)*(V_in(min)-V_sat-V_out)/I_PK(switch). Если получаются слишком большие C₂ и L₁, можно попробовать повысить частоту преобразования и повторить расчет. Чем выше частота преобразования — тем ниже минимальная емкость выходного конденсатора и минимальная индуктивность дросселя.
12. Сопротивления делителя рассчитываются из соотношения V_out=1,25*(1+R₂/R₁).

Online-калькулятор для расчёта понижающего преобразователя:

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

1) Исходные данные:

(если вы не знаете значения V_sat , V_f , V_ripple(p-p) , то расчёт будет сделан для V_sat=1.2 В, V_f=0 В, V_ripple(p-p)=50 мВ)

2) Расчётные данные:

Готовые схемы для самостоятельного изготовления преобразователей

Описание принципов функционирования микросхем импульсных регуляторов серии 34063

Простые устройства — Крохотный недорогой преобразователь напряжения

{ads2}Знакомтесь: МС34063 (33063). Я не буду расписывтаь все его плюсы и минусы и хавать ваш мозг сложными формулами, скажу просто: сиё чудо стоит в розницу всего 8 руб и имееет на борту ИОН на 1,25в, компаратор защиты от перегрузки по току с пороговым напряжением 0,3в и биполярный транзистор на ток 1,5а  и всё это добро в компактном 8-ногом корпусе DIP8 или soic8 (кому что больше нравится).

Даташит есть у любого уважающего себя производителя микросхем, у ST например он доступен по адресу: http://www.st.com/stonline/books/pdf/docs/5257.pdf

Схема понижающего преобразователя из даташита:

Как видите деталей немного, а для особо ленивых производитель вложил в даташит ещё и разводку:

Со стороны компонентов:

Размер платы 43х29мм, многовато….

{ads1}

Поэтому я поскряб по сусекам и нарыл компоненты поменьше, получилось вот так:

При этом размер платы составляет 18х8мм

34063 в soic8, к номиналам компонентов особых требований никаких не предъявляется, схема работает сразу и никакой нстройки не трубует.

большой резистор слева Rsc типоразмера 2512 номиналом 1ом, он задаёт ток ограничения для зашиты имеющегося на борту 1,5 амперного ключа, номинал считается  просто по закону ома Rsc=0.3\I, где ток ключа  не более 1,5а при этом не забывайте что выходной постоянный ток в два раза меньше для понижающего преобразователя. дроссель справа  типоразмера 1812 фирмы Murata на 330мкГн, конденстаор С2 любой  разумный, С1 тоже самое 🙂 я нашёл для С1 какойто мелкий типоразмера «С» на 22мкф 20в, а на место  С2 какойто мелкий керамический 50в 2,2мкф

Диод любой подходяший по размерам шоттки, я поставил 1N5819, для выходного напряжения 5в делитель R1\R2 соответственно 1ком\3ком.

Времязадающий конденсатор С3 устанавливает рабочую частоту преобразователя, можно смело ставить любой в диапазоне от 0,4 nF до 10nF

Вот тут имеется онлайн калькулятор http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml

Итого:

 

 

 

Про КПД:

При питании 15в и работе на нагрузку из светодиода выходное напряжение составило 4,98в ток 9,2мА, ток потребления 7,5мА

При нагрузке 22ом ток потребления от источника 15в составил 133мА, на нагрузке 4,9в 230мА.

При коротком замыкании в нагрузке ток ограничен на уровне 350мА, при этом ток потребления от источника питания равен 90мА.

(при номинале Rsc = 1 ом, L=330мкГн, расчёт на нагрузку 120мА).

На последок от себя добавлю что работа данной микросхемы мне очень не понравилась, и я честно расстроен некоторыми её особенностями.

{ads1}