Για την τροφοδοσία φορητού ηλεκτρονικού εξοπλισμού στο σπίτι, χρησιμοποιούνται συχνά πηγές ηλεκτρικού ρεύματος. Αλλά αυτό δεν είναι πάντα βολικό, καθώς δεν υπάρχει πάντα μια δωρεάν πρίζα στον τόπο χρήσης. Και αν χρειάζεται να έχετε πολλές διαφορετικές πηγές ενέργειας;
Μία από τις σωστές αποφάσεις είναι να φτιάξετε ένα γενικό τροφοδοτικό. Και ως εξωτερική πηγή ενέργειας, χρησιμοποιήστε, ειδικότερα, τη θύρα USB ενός προσωπικού υπολογιστή. Δεν είναι μυστικό ότι το τυπικό παρέχει ισχύ για εξωτερικές ηλεκτρονικές συσκευές με τάση 5V και ρεύμα φορτίου όχι μεγαλύτερο από 500 mA.
Όμως, δυστυχώς, για την κανονική λειτουργία του περισσότερου φορητού ηλεκτρονικού εξοπλισμού, απαιτούνται 9 ή 12 V. Ένα εξειδικευμένο μικροκύκλωμα θα βοηθήσει στην επίλυση του προβλήματος μετατροπέας τάσης στο MC34063, που θα διευκολύνει πολύ την κατασκευή με τις απαιτούμενες παραμέτρους.
Δομικό διάγραμμα του μετατροπέα mc34063:
MC34063 Όρια λειτουργίας
Περιγραφή του κυκλώματος μετατροπέα
Παρακάτω είναι ένα σχηματικό διάγραμμα μιας επιλογής τροφοδοσίας που σας επιτρέπει να λαμβάνετε 9V ή 12V από μια θύρα USB 5V στον υπολογιστή σας.
Το κύκλωμα βασίζεται σε ένα εξειδικευμένο μικροκύκλωμα MC34063 (το αντίστοιχο της Ρωσίας K1156EU5). Ο μετατροπέας τάσης MC34063 είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα ελέγχου για έναν μετατροπέα DC/DC.
Διαθέτει αναφορά τάσης αντιστάθμισης θερμοκρασίας (RTF), ταλαντωτή μεταβλητού κύκλου λειτουργίας, συγκριτή, κύκλωμα περιορισμού ρεύματος, στάδιο εξόδου και διακόπτη υψηλού ρεύματος. Αυτό το τσιπ είναι ειδικά κατασκευασμένο για χρήση σε ηλεκτρονικούς μετατροπείς ενίσχυσης, buck και invert με τον μικρότερο αριθμό στοιχείων.
Η τάση εξόδου που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της λειτουργίας ρυθμίζεται από δύο αντιστάσεις R2 και R3. Η επιλογή γίνεται με βάση ότι στην είσοδο του συγκριτή (ακίδα 5) πρέπει να υπάρχει τάση ίση με 1,25 V. Μπορείτε να υπολογίσετε την αντίσταση των αντιστάσεων για το κύκλωμα χρησιμοποιώντας έναν απλό τύπο:
Uout= 1,25 (1+R3/R2)
Γνωρίζοντας την απαιτούμενη τάση εξόδου και την αντίσταση της αντίστασης R3, είναι αρκετά εύκολο να προσδιοριστεί η αντίσταση της αντίστασης R2.
Εφόσον προσδιορίζεται η τάση εξόδου, μπορείτε να βελτιώσετε σημαντικά το κύκλωμα, συμπεριλαμβάνοντας έναν διακόπτη στο κύκλωμα που σας επιτρέπει να λαμβάνετε όλα τα είδη τιμών, όπως απαιτείται. Παρακάτω είναι μια παραλλαγή του μετατροπέα MC34063 για δύο τάσεις εξόδου (9 και 12 V) 
Εξετάστε ένα τυπικό κύκλωμα μετατροπέα ενίσχυσης DC/DC σε τσιπ 34063:
Καρφίτσες τσιπ:
- SWC(συλλέκτης διακόπτη) - συλλέκτης τρανζίστορ εξόδου
- SWE(εκπομπός διακόπτη) - πομπός του τρανζίστορ εξόδου
- Tc(πυκνωτής χρονισμού) - είσοδος για τη σύνδεση ενός πυκνωτή χρονισμού
- GND- Γη
- II(comparator inverting input) - inverting input of the comparator
- Vcc- φαγητό
- ipk- είσοδος του κυκλώματος περιορισμού μέγιστου ρεύματος
- ΛΔΚ(συλλέκτης οδηγού) - συλλέκτης οδηγού τρανζίστορ εξόδου (ένα διπολικό τρανζίστορ χρησιμοποιείται επίσης ως οδηγός τρανζίστορ εξόδου)
Στοιχεία:
L1- συσσωρευτικό γκάζι. Αυτό είναι, γενικά, ένα στοιχείο μετατροπής ενέργειας.
Από 1- ένας πυκνωτής χρονισμού, καθορίζει τη συχνότητα μετατροπής. Η μέγιστη συχνότητα μετατροπής για τσιπ 34063 είναι περίπου 100 kHz.
R2, R1- Διαιρέτης τάσης για το κύκλωμα σύγκρισης. Η μη αντιστρεφόμενη είσοδος του συγκριτή τροφοδοτείται με τάση 1,25 V από έναν εσωτερικό ρυθμιστή και η αναστροφική είσοδος τροφοδοτείται από έναν διαιρέτη τάσης. Όταν η τάση από το διαιρέτη γίνει ίση με την τάση από τον εσωτερικό ρυθμιστή, ο συγκριτής αλλάζει το τρανζίστορ εξόδου.
C 2, C 3- αντίστοιχα, τα φίλτρα εξόδου και εισόδου. Η χωρητικότητα του φίλτρου εξόδου καθορίζει το μέγεθος του κυματισμού της τάσης εξόδου. Εάν κατά τη διάρκεια του υπολογισμού αποδειχθεί ότι απαιτείται πολύ μεγάλη χωρητικότητα για μια δεδομένη τιμή κυματισμού, μπορείτε να υπολογίσετε για μεγαλύτερους κυματισμούς και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσετε ένα πρόσθετο φίλτρο LC. Η χωρητικότητα C 3 λαμβάνεται συνήθως 100 ... 470 microfarads.
Rscείναι μια αντίσταση αίσθησης ρεύματος. Απαιτείται για το κύκλωμα περιορισμού ρεύματος. Μέγιστο ρεύμα τρανζίστορ εξόδου για MC34063 = 1,5A, για AP34063 = 1,6A. Εάν το μέγιστο ρεύμα μεταγωγής υπερβαίνει αυτές τις τιμές, τότε το τσιπ μπορεί να καεί. Εάν είναι σίγουρο ότι το ρεύμα αιχμής δεν πλησιάζει καν τις μέγιστες τιμές, τότε αυτή η αντίσταση μπορεί να παραλειφθεί.
R3- μια αντίσταση που περιορίζει το ρεύμα του οδηγού τρανζίστορ εξόδου (μέγιστο 100 mA). Συνήθως λαμβάνονται 180, 200 ohms.
Διαδικασία υπολογισμού:
- Επιλέξτε τις ονομαστικές τάσεις εισόδου και εξόδου: V σε, V έξωκαι μέγιστο ρεύμα εξόδου εγω εξω.
- 2) Επιλέξτε την ελάχιστη τάση εισόδου V σε (λεπτά)και ελάχιστη συχνότητα λειτουργίας fminμε επιλεγμένα V σεκαι εγω εξω.
- Υπολογίστε την τιμή (t on +t off) μέγσύμφωνα με τον τύπο (t on +t off) max =1/f min, t ενεργό (μέγιστο)- ο μέγιστος χρόνος όταν το τρανζίστορ εξόδου είναι ανοιχτό, toff (μέγ.)- ο μέγιστος χρόνος όταν το τρανζίστορ εξόδου είναι κλειστό.
- Υπολογισμός αναλογίας t on/t offσύμφωνα με τον τύπο t on /t off \u003d (V out + V F -V in (min)) / (V in (min) - V sat), όπου V F- πτώση τάσης στο φίλτρο εξόδου, V κάθισε- πτώση τάσης στο τρανζίστορ εξόδου (όταν είναι σε πλήρως ανοιχτή κατάσταση) σε δεδομένο ρεύμα. V κάθισεκαθορίζεται σύμφωνα με τα γραφήματα που δίνονται στην τεκμηρίωση για το μικροκύκλωμα (ή για το τρανζίστορ, εάν το κύκλωμα είναι με εξωτερικό τρανζίστορ). Μπορεί να φανεί από τον τύπο ότι όσο περισσότερο V σε, V έξωκαι όσο περισσότερο διαφέρουν μεταξύ τους, τόσο λιγότερη επιρροή έχουν στο τελικό αποτέλεσμα. V Fκαι V κάθισε, οπότε αν δεν χρειάζεστε έναν υπερ-ακριβή υπολογισμό, τότε θα σας συμβούλευα, ήδη με V σε (λεπτά)\u003d 6-7 V, μη διστάσετε να πάρετε V F=0, V κάθισε\u003d 1,2 V (συνηθισμένο, μέσο διπολικό τρανζίστορ) και μην ενοχλείτε.
- Γνωρίζων t on/t offκαι (t on +t off) μέγνα λύσετε το σύστημα των εξισώσεων και να βρείτε t ενεργό (μέγιστο).
- Βρείτε την χωρητικότητα του πυκνωτή χρονισμού Από 1σύμφωνα με τον τύπο: C 1 \u003d 4,5 * 10 -5 *t ενεργό (μέγ.).
- Βρείτε το ρεύμα αιχμής μέσω του τρανζίστορ εξόδου: I PK(διακόπτης) =2*I out *(1+t on /t off). Εάν αποδείχθηκε ότι είναι περισσότερο από το μέγιστο ρεύμα του τρανζίστορ εξόδου (1,5 ... 1,6 A), τότε ένας μετατροπέας με τέτοιες παραμέτρους είναι αδύνατος. Πρέπει είτε να υπολογίσετε ξανά το κύκλωμα για χαμηλότερο ρεύμα εξόδου ( εγω εξω), ή χρησιμοποιήστε ένα κύκλωμα με εξωτερικό τρανζίστορ.
- Αρίθμηση Rscσύμφωνα με τον τύπο: R sc =0,3/I PK(διακόπτης).
- Υπολογίστε την ελάχιστη χωρητικότητα του πυκνωτή του φίλτρου εξόδου:
- C 2 \u003d I out *t on (max) / V κυματισμός (p-p), όπου V κυματισμός (p-p)- τη μέγιστη τιμή του κυματισμού της τάσης εξόδου. Διαφορετικοί κατασκευαστές συνιστούν τον πολλαπλασιασμό της λαμβανόμενης τιμής με έναν παράγοντα από το 1 στο 9. Η μέγιστη χωρητικότητα λαμβάνεται από τις τυπικές τιμές που είναι πλησιέστερες στην υπολογιζόμενη.
- Υπολογίστε την ελάχιστη αυτεπαγωγή του επαγωγέα:
L 1(min) \u003d t ενεργοποιημένο (μέγ.) * (V σε (min) -V sat) / I PK (διακόπτης). Εάν έχετε πολύ μεγάλο μέγεθος C 2 και L 1 , μπορείτε να προσπαθήσετε να αυξήσετε τη συχνότητα μετατροπής και να επαναλάβετε τον υπολογισμό. Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα μετατροπής, τόσο μικρότερη είναι η ελάχιστη χωρητικότητα του πυκνωτή εξόδου και η ελάχιστη αυτεπαγωγή του επαγωγέα.
- Οι αντιστάσεις του διαιρέτη υπολογίζονται από τη σχέση Έξοδος V \u003d 1,25 * (1 + R 2 / R 1).
Ηλεκτρονική αριθμομηχανή για τον υπολογισμό του μετατροπέα:
(για σωστούς υπολογισμούς, χρησιμοποιήστε μια τελεία ως υποδιαστολή, όχι κόμμα)
1) Αρχικά δεδομένα:
(αν δεν γνωρίζετε την τιμή των V sat , V f , V κυματισμός(p-p) , τότε ο υπολογισμός θα γίνει για V sat =1,2 V, V f =0 V, V κυματισμός(p-p) = 50 mV)
Αυτό το έργο θα είναι περίπου 3 ήρωες. Γιατί μπόγατυροι;))) Από αρχαιοτάτων χρόνων, οι μπόγκατυροι είναι οι υπερασπιστές της πατρίδας, άνθρωποι που «έκλεψαν», δηλαδή έσωσαν, και όχι, όπως είναι τώρα, «έκλεψαν», πλούτο .. Οι δίσκοι μας είναι μετατροπείς παλμών , 3 τύπους (βήμα προς τα κάτω, βήμα προς τα πάνω, μετατροπέας ). Επιπλέον, και τα τρία βρίσκονται στο ίδιο τσιπ MC34063 και στον ίδιο τύπο πηνίου DO5022 με επαγωγή 150 μH. Χρησιμοποιούνται ως μέρος ενός διακόπτη σήματος μικροκυμάτων σε διόδους ακροδεκτών, το κύκλωμα και η πλακέτα του οποίου δίνονται στο τέλος αυτού του άρθρου.
Υπολογισμός του μετατροπέα υποβάθμισης (step-down, buck) DC-DC στο τσιπ MC34063
Ο υπολογισμός πραγματοποιείται σύμφωνα με την τυπική μέθοδο "AN920 / D" από το ON Semiconductor. Το διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος του μετατροπέα φαίνεται στο Σχήμα 1. Οι αριθμοί των στοιχείων του κυκλώματος αντιστοιχούν στην τελευταία έκδοση του κυκλώματος (από το αρχείο «Πρόγραμμα οδήγησης MC34063 3in1 - έκδοση 08.SCH»).
Εικ. 1 Διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος ενός οδηγού που οδηγεί προς τα κάτω.
Καρφίτσες τσιπ:
Συμπέρασμα 1 - SWC(συλλέκτης διακόπτη) - συλλέκτης τρανζίστορ εξόδου
Συμπέρασμα 2 - SWE(εκπομπός διακόπτη) - πομπός του τρανζίστορ εξόδου
Συμπέρασμα 3 - TS(πυκνωτής χρονισμού) - είσοδος για τη σύνδεση ενός πυκνωτή χρονισμού
Συμπέρασμα 4 - GND- γείωση (συνδεδεμένη με το κοινό καλώδιο του DC-DC που κατεβαίνει προς τα κάτω)
Συμπέρασμα 5 - CII(Facebook) (comparator inverting input) - inverting input of the comparator
Συμπέρασμα 6 - VCC- φαγητό
Συμπέρασμα 7 - ipk- είσοδος του κυκλώματος περιορισμού μέγιστου ρεύματος
Συμπέρασμα 8 - ΛΔΚ(συλλέκτης οδηγού) - συλλέκτης του οδηγού τρανζίστορ εξόδου (ένα διπολικό τρανζίστορ χρησιμοποιείται επίσης ως οδηγός του τρανζίστορ εξόδου, συνδεδεμένο σύμφωνα με το κύκλωμα Darlington, που στέκεται μέσα στο μικροκύκλωμα).
Στοιχεία:
L 3- γκάζι. Είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε ένα τσοκ ανοιχτού τύπου (όχι πλήρως καλυμμένο με φερρίτη) - τη σειρά DO5022T από την Coilkraft ή RLB από την Bourns, καθώς ένα τέτοιο τσοκ κορεστεί σε υψηλότερο ρεύμα από τα κοινά τσοκ Sumida CDRH κλειστού τύπου. Είναι καλύτερα να χρησιμοποιείτε τσοκ με μεγαλύτερη αυτεπαγωγή από την υπολογιζόμενη τιμή.
Από 11- ένας πυκνωτής χρονισμού, καθορίζει τη συχνότητα μετατροπής. Η μέγιστη συχνότητα μετατροπής για τσιπ 34063 είναι περίπου 100 kHz.
R 24, R 21- Διαιρέτης τάσης για το κύκλωμα σύγκρισης. Η μη αντιστρεφόμενη είσοδος του συγκριτή τροφοδοτείται με τάση 1,25 V από τον εσωτερικό ρυθμιστή και η αναστροφική είσοδος τροφοδοτείται από διαιρέτη τάσης. Όταν η τάση από το διαιρέτη γίνει ίση με την τάση από τον εσωτερικό ρυθμιστή, ο συγκριτής αλλάζει το τρανζίστορ εξόδου.
C 2, C 5, C 8 και C 17, C 18- αντίστοιχα, τα φίλτρα εξόδου και εισόδου. Η χωρητικότητα του φίλτρου εξόδου καθορίζει το μέγεθος του κυματισμού της τάσης εξόδου. Εάν κατά τον υπολογισμό αποδειχθεί ότι απαιτείται πολύ μεγάλη χωρητικότητα για μια δεδομένη τιμή κυματισμού, μπορείτε να υπολογίσετε για μεγάλους κυματισμούς και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσετε ένα πρόσθετο φίλτρο LC. Η χωρητικότητα εισόδου λαμβάνεται συνήθως 100 ... 470 microfarads (η σύσταση TI είναι τουλάχιστον 470 microfarads), η χωρητικότητα εξόδου λαμβάνεται επίσης 100 ... 470 microfarads (220 microfarads).
R 11-12-13 (Rsc)είναι μια αντίσταση αίσθησης ρεύματος. Απαιτείται για το κύκλωμα περιορισμού ρεύματος. Μέγιστο ρεύμα τρανζίστορ εξόδου για MC34063 = 1,5A, για AP34063 = 1,6A. Εάν το μέγιστο ρεύμα μεταγωγής υπερβαίνει αυτές τις τιμές, τότε το τσιπ μπορεί να καεί. Εάν είναι σίγουρο ότι το ρεύμα αιχμής δεν πλησιάζει καν τις μέγιστες τιμές, τότε αυτή η αντίσταση μπορεί να παραλειφθεί. Ο υπολογισμός πραγματοποιείται ακριβώς για το ρεύμα αιχμής (του εσωτερικού τρανζίστορ). Όταν χρησιμοποιείτε ένα εξωτερικό τρανζίστορ, το ρεύμα αιχμής ρέει μέσα από αυτό, λιγότερο ρεύμα (ελέγχου) ρέει μέσω του εσωτερικού τρανζίστορ.
VT 4 – ένα εξωτερικό διπολικό τρανζίστορ τοποθετείται στο κύκλωμα όταν το υπολογισμένο ρεύμα αιχμής υπερβαίνει το 1,5A (σε μεγάλο ρεύμα εξόδου). Διαφορετικά, η υπερθέρμανση του μικροκυκλώματος μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία του. Τρόπος λειτουργίας (ρεύμα βάσης τρανζίστορ) R 26 , R 28 .
VD 2 – Δίοδος Schottky ή υπερταχεία (υπερταχεία) δίοδος για τάση (εμπρός και όπισθεν) εξόδου τουλάχιστον 2U
Διαδικασία υπολογισμού:
- Επιλέξτε τις ονομαστικές τάσεις εισόδου και εξόδου: V σε, V έξωκαι μέγιστο
ρεύμα εξόδου εγω εξω.
Στο σχέδιό μας V σε =24V, V out =5V, I out =500mA(μέγιστο 750 mA)
- Επιλέξτε την ελάχιστη τάση εισόδου V σε (λεπτά)και ελάχιστη συχνότητα λειτουργίας fminμε επιλεγμένα V σεκαι εγω εξω.
Στο σχέδιό μας V σε (λεπτά) \u003d 20 V (σύμφωνα με το TK),επιλέγω f min =50 kHz
3) Υπολογίστε την τιμή (t on +t off) μέγσύμφωνα με τον τύπο (t on +t off) max =1/f min, t ενεργό (μέγιστο)- ο μέγιστος χρόνος όταν το τρανζίστορ εξόδου είναι ανοιχτό, toff (μέγ.)- ο μέγιστος χρόνος όταν το τρανζίστορ εξόδου είναι κλειστό.
(t on +t off) max =1/f min =1/50kHz=0.02 Κυρία=20 μs
Υπολογισμός αναλογίας t on/t offσύμφωνα με τον τύπο t on /t off \u003d (V out + V F) / (V in (min) - V sat - V out), όπου V F- πτώση τάσης στη δίοδο (εμπρός - πτώση τάσης προς τα εμπρός), V κάθισε- πτώση τάσης στο τρανζίστορ εξόδου όταν είναι σε πλήρως ανοιχτή κατάσταση (τάση κορεσμού - κορεσμού) σε δεδομένο ρεύμα. V κάθισεκαθορίζεται από τα γραφήματα ή τους πίνακες που δίνονται στην τεκμηρίωση. Μπορεί να φανεί από τον τύπο ότι όσο περισσότερο V σε, V έξωκαι όσο περισσότερο διαφέρουν μεταξύ τους, τόσο λιγότερη επιρροή έχουν στο τελικό αποτέλεσμα. V Fκαι V κάθισε.
(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) Γνωρίζοντας t on/t offκαι (t on +t off) μέγνα λύσετε το σύστημα των εξισώσεων και να βρείτε t ενεργό (μέγιστο).
t off = (t on +t off) max / ((t on / t off) max +1) =20μs/(0.408+1)=14.2 μs
t επάνω (Μέγιστη) =20- t off=20-14,2 μs=5,8 μs
5) Βρείτε την χωρητικότητα του πυκνωτή χρονισμού από 11 (Ct) σύμφωνα με τον τύπο:
C 11 \u003d 4,5 * 10 -5 *t ενεργό (μέγ.).
ντο 11 = 4.5*10 -5 * t επάνω (Μέγιστη) \u003d 4,5 * 10 - 5 * 5,8 μS \u003d 261pF(αυτή είναι η ελάχιστη τιμή), πάρτε 680 pF
Όσο μικρότερη είναι η χωρητικότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα. Η χωρητικότητα 680pF αντιστοιχεί σε συχνότητα 14KHz
6) Βρείτε το ρεύμα αιχμής μέσω του τρανζίστορ εξόδου: I PK(switch) =2*I out. Εάν αποδείχθηκε ότι είναι περισσότερο από το μέγιστο ρεύμα του τρανζίστορ εξόδου (1,5 ... 1,6 A), τότε ένας μετατροπέας με τέτοιες παραμέτρους είναι αδύνατος. Πρέπει είτε να υπολογίσετε ξανά το κύκλωμα για χαμηλότερο ρεύμα εξόδου ( εγω εξω), ή χρησιμοποιήστε ένα κύκλωμα με εξωτερικό τρανζίστορ.
I PK(διακόπτης) =2*I out =2*0,5=1ΕΝΑ(για μέγιστο ρεύμα εξόδου 750 mA Ι ΠΚ(διακόπτης) = 1,4Α)
7) Υπολογίστε Rscσύμφωνα με τον τύπο: R sc =0,3/I PK(διακόπτης).
R sc \u003d 0,3 / I PK (διακόπτης) \u003d 0,3 / 1 \u003d 0,3 Ohm,συνδέστε 3 αντιστάσεις παράλληλα R 11-12-13) κατά 1 ohm
8) Υπολογίστε την ελάχιστη χωρητικότητα του πυκνωτή του φίλτρου εξόδου: C 17 =I PK(διακόπτης) *(t on +t off) max /8V κυματισμός (p-p), όπου V κυματισμός (p-p)- τη μέγιστη τιμή του κυματισμού της τάσης εξόδου. Η μέγιστη χωρητικότητα λαμβάνεται από τις πλησιέστερες στις υπολογισμένες τυπικές τιμές.
Από 17 =I PK (διακόπτης) *(t επάνω+ t off) Μέγιστη/8 V κυματισμός (Π — Π) \u003d 1 * 14,2 μS / 8 * 50 mV \u003d 50 μF, παίρνουμε 220 μF
9) Υπολογίστε την ελάχιστη αυτεπαγωγή του επαγωγέα:
μεγάλο 1(ελάχ) = t επάνω (Μέγιστη) *(V σε (ελάχ) — V κάθισε— V έξω)/ I PK (διακόπτης) . Εάν τα C 17 και L 1 είναι πολύ μεγάλα, μπορείτε να προσπαθήσετε να αυξήσετε τη συχνότητα μετατροπής και να επαναλάβετε τον υπολογισμό. Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα μετατροπής, τόσο μικρότερη είναι η ελάχιστη χωρητικότητα του πυκνωτή εξόδου και η ελάχιστη αυτεπαγωγή του επαγωγέα.
L 1(min) \u003d t ενεργοποιημένο (μέγιστο) * (V σε (min) -V sat -V out) / I PK (διακόπτης) \u003d 5,8μs *(20-0.8-5)/1=82.3 μΗ
Αυτή είναι η ελάχιστη αυτεπαγωγή. Για το τσιπ MC34063, ο επαγωγέας θα πρέπει να επιλεγεί με γνωστή μεγάλη τιμή επαγωγής από την υπολογιζόμενη τιμή. Επιλέγουμε L = 150 μH από την CoilKraft DO5022.
10) Οι αντιστάσεις του διαιρέτη υπολογίζονται από την αναλογία Έξοδος V \u003d 1,25 * (1 + R 24 / R 21). Αυτές οι αντιστάσεις πρέπει να είναι τουλάχιστον 30 ohms.
Για V out \u003d 5V, παίρνουμε R 24 \u003d 3,6K, στη συνέχειαR 21 =1,2K
Ο διαδικτυακός υπολογισμός http://uiut.org/master/mc34063/ δείχνει την ορθότητα των υπολογισμένων τιμών (εκτός από Сt=С11):
Υπάρχει επίσης ένας άλλος διαδικτυακός υπολογισμός http://radiohlam.ru/theory/stepdown34063.htm, ο οποίος δείχνει επίσης την ορθότητα των υπολογισμένων τιμών.
12) Σύμφωνα με τις συνθήκες υπολογισμού της ενότητας 7, το ρεύμα αιχμής 1A (Max 1,4A) είναι κοντά στο μέγιστο ρεύμα του τρανζίστορ (1,5 ... 1,6 A) Συνιστάται να εγκαταστήσετε ένα εξωτερικό τρανζίστορ ήδη σε ρεύμα αιχμής 1A, για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση του μικροκυκλώματος. Αυτό έγινε. Επιλέγουμε το τρανζίστορ VT4 MJD45 (τύπου PNP) με συντελεστή μεταφοράς ρεύματος 40 (συνιστάται να λαμβάνετε h21e όσο το δυνατόν περισσότερο, καθώς το τρανζίστορ λειτουργεί σε λειτουργία κορεσμού και πέφτει τάση περίπου = 0,8V). Ορισμένοι κατασκευαστές τρανζίστορ υποδεικνύουν στον τίτλο του φύλλου δεδομένων μια χαμηλή τιμή της τάσης κορεσμού Usat της τάξης του 1V, η οποία θα πρέπει να καθοδηγείται από.
Ας υπολογίσουμε την αντίσταση των αντιστάσεων R26 και R28 στα κυκλώματα του επιλεγμένου τρανζίστορ VT4.
Ρεύμα βάσης του τρανζίστορ VT4: Εγώ b= I PK (διακόπτης) / η 21 ε . Εγώ b=1/40=25mA
Αντίσταση στο κύκλωμα BE: R 26 =10*η21ε/ I PK (διακόπτης) . R 26 \u003d 10 * 40 / 1 \u003d 400 Ohm (λαμβάνουμε R 26 \u003d 160 Ohm)
Ρεύμα μέσω της αντίστασης R 26: I RBE \u003d V BE /R 26 \u003d 0,8 / 160 \u003d 5mA
Αντίσταση στο κύκλωμα βάσης: R 28 =(Vin(min)-Vsat(οδηγός)-V RSC -V BEQ 1)/(I B +I RBE)
R 28 \u003d (20-0,8-0,1-0,8) / (25 + 5) \u003d 610 Ohm, μπορείτε να πάρετε λιγότερα από 160 Ohm (του ίδιου τύπου με το R 26, καθώς το ενσωματωμένο τρανζίστορ Darlington μπορεί να παρέχει περισσότερο ρεύμα για μια μικρότερη αντίσταση.
13) Υπολογίστε snubber στοιχεία R 32, ντο 16. (δείτε τον υπολογισμό και το διάγραμμα κυκλώματος ενίσχυσης παρακάτω).
14) Υπολογίστε τα στοιχεία του φίλτρου εξόδου μεγάλο 5 , R 37, ντο 24 (G. Ott “Methods of suppressing noise and interference in electronic systems” σελ.120-121).
Επιλέξτε - πηνίο L5 = 150 μH (ίδιου τύπου επαγωγέα με ενεργή αντίσταση αντίστασης Rdross = 0,25 ohm) και C24 = 47 μF (μεγαλύτερη τιμή 100 μF υποδεικνύεται στο κύκλωμα)
Υπολογίστε τον συντελεστή απόσβεσης φίλτρου xi =((R+Rdross)/2)* root(C/L)
Το R=R37 ρυθμίζεται όταν ο συντελεστής απόσβεσης είναι μικρότερος από 0,6 για την αφαίρεση της κορυφής στη σχετική απόκριση συχνότητας του φίλτρου (συντονισμός φίλτρου). Διαφορετικά, το φίλτρο σε αυτή τη συχνότητα αποκοπής θα ενισχύσει τους κραδασμούς και όχι θα τους εξασθενίσει.
Χωρίς R37: Xi=0,25/2*(root 47/150)=0,07 - θα υπάρξει αύξηση της απόκρισης συχνότητας έως +20db, κάτι που είναι κακό, οπότε ορίσαμε R=R37=2,2 Ohm, τότε:
C R37: Ksi = (1 + 2,2) / 2 * (ρίζα 47/150) = 0,646 - με xi 0,5 ή περισσότερο, η απόκριση συχνότητας μειώνεται (δεν υπάρχει συντονισμός).
Η συχνότητα συντονισμού του φίλτρου (συχνότητα αποκοπής) Fср=1/(2*pi*L*C), πρέπει να βρίσκεται κάτω από τις συχνότητες μετατροπής του μικροκυκλώματος (αυτές φιλτράρουν αυτές τις υψηλές συχνότητες των 10-100 kHz). Για τις υποδεικνυόμενες τιμές των L και C, λαμβάνουμε Fcp=1896 Hz, το οποίο είναι μικρότερο από τις συχνότητες του μετατροπέα 10-100 kHz. Η αντίσταση R37 δεν μπορεί να αυξηθεί περισσότερο από μερικά ohms, επειδή η τάση θα πέσει πάνω της (σε ρεύμα φορτίου 500mA και R37=2,2 ohms, η πτώση τάσης θα είναι Ur37=I*R=0,5*2,2=1,1V) .
Όλα τα στοιχεία κυκλώματος επιλέγονται για επιφανειακή τοποθέτηση
Ταλαντογράμματα λειτουργίας σε διάφορα σημεία του κυκλώματος μετατροπέα buck:
15) α) Ταλαντογράμματα χωρίς φορτίο ( Uin=24V, Uout=+5V):
 |
|
Τάση + 5V στην έξοδο του μετατροπέα (στον πυκνωτή C18) χωρίς φορτίο |
 |
|
Το σήμα στον συλλέκτη του τρανζίστορ VT4 έχει συχνότητα 30-40Hz, ίσως χωρίς φορτίο, το κύκλωμα καταναλώνει περίπου 4 mA χωρίς φορτίο |
 |
|
Σήματα ελέγχου στον ακροδέκτη 1 του μικροκυκλώματος (κάτω) και με βάση το τρανζίστορ VT4 (πάνω) χωρίς φορτίο |
β) Ταλαντογράμματα υπό φορτίο(Uin=24V, Uout=+5V), με χωρητικότητα ρύθμισης συχνότητας c11=680pF. Αλλάζουμε το φορτίο μειώνοντας την αντίσταση της αντίστασης (3 κυματομορφές παρακάτω). Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα εξόδου του σταθεροποιητή αυξάνεται, όπως και η είσοδος.
 |
|
Φορτίο - 3 αντιστάσεις 68 ohm παράλληλα ( 221 mA) Ρεύμα εισόδου - 70mA |
 |
|
Κίτρινη δέσμη - σήμα που βασίζεται σε τρανζίστορ (έλεγχος) Μπλε δέσμη - σήμα στον συλλέκτη του τρανζίστορ (έξοδος) Φορτίο - 5 αντιστάσεις 68 ohm παράλληλα ( 367 mA) Ρεύμα εισόδου - 110 mA |
 |
|
Κίτρινη δέσμη - σήμα που βασίζεται σε τρανζίστορ (έλεγχος) Μπλε δέσμη - σήμα στον συλλέκτη του τρανζίστορ (έξοδος) Φορτίο - 1 αντίσταση 10 ohm ( 500 mA) Ρεύμα εισόδου - 150mA |
Συμπέρασμα: ανάλογα με το φορτίο, ο ρυθμός επανάληψης του παλμού αλλάζει, με υψηλότερο φορτίο, η συχνότητα αυξάνεται, μετά εξαφανίζονται οι παύσεις (+ 5V) μεταξύ των φάσεων συσσώρευσης και ανάκρουσης, παραμένουν μόνο ορθογώνιοι παλμοί - ο σταθεροποιητής λειτουργεί "στο όριο" των δυνατοτήτων του. Αυτό μπορεί επίσης να φανεί από την παρακάτω κυματομορφή, όταν η τάση "πριόνι" έχει υπερτάσεις - ο ρυθμιστής εισέρχεται στη λειτουργία περιορισμού ρεύματος.
γ) Τάση στη χωρητικότητα ρύθμισης συχνότητας c11=680pF σε μέγιστο φορτίο 500mA
 |
|
Κίτρινη δέσμη - σήμα χωρητικότητας (πριόνι ελέγχου) Μπλε δέσμη - σήμα στον συλλέκτη του τρανζίστορ (έξοδος) Φορτίο - 1 αντίσταση 10 ohm ( 500 mA) Ρεύμα εισόδου - 150mA |
δ) Κυματισμός τάσης στην έξοδο του σταθεροποιητή (c18) σε μέγιστο φορτίο 500 mA
 |
|
Κίτρινη δέσμη - σήμα κυματισμού εξόδου (c18) Φορτίο - 1 αντίσταση 10 ohm ( 500 mA) |
Κυματισμός τάσης στην έξοδο του φίλτρου LC (R) (s24) με μέγιστο φορτίο 500 mA
 |
|
Κίτρινη δέσμη - σήμα κυματισμού στην έξοδο του φίλτρου LC (R) (c24) Φορτίο - 1 αντίσταση 10 ohm ( 500 mA) |
Συμπέρασμα: το εύρος της τάσης κυματισμού κορυφής σε κορυφή έχει μειωθεί από 300mV σε 150mV.
ε) Ταλαντόγραμμα με απόσβεση ταλαντώσεων χωρίς snubber:
 |
|
Μπλε δέσμη - σε δίοδο χωρίς snubber (μπορείτε να δείτε την εισαγωγή ενός παλμού με το χρόνο δεν ισούται με την περίοδο, αφού δεν είναι PWM, αλλά PWM) |
Ταλαντόγραμμα με απόσβεση ταλαντώσεων χωρίς snubber (μεγέθυνση):
Υπολογισμός του μετατροπέα ενίσχυσης (αναβάθμιση, ενίσχυση) DC-DC στο τσιπ MC34063
http://uiut.org/master/mc34063/. Για ένα πρόγραμμα οδήγησης ενίσχυσης, είναι βασικά το ίδιο με τον υπολογισμό του προγράμματος οδήγησης buck, επομένως μπορεί να είναι αξιόπιστο. Το κύκλωμα κατά τον ηλεκτρονικό υπολογισμό αλλάζει αυτόματα στο τυπικό κύκλωμα από τα δεδομένα εισόδου «AN920/D», τα αποτελέσματα υπολογισμού και το ίδιο το τυπικό κύκλωμα παρουσιάζονται παρακάτω.
- Τρανζίστορ Ν καναλιού πεδίου VT7 IRFR220N. Αυξάνει την ικανότητα φόρτωσης του τσιπ, σας επιτρέπει να κάνετε γρήγορη εναλλαγή. Επιλογή από: Το ηλεκτρικό κύκλωμα του μετατροπέα ενίσχυσης φαίνεται στην Εικόνα 2. Οι αριθμοί των στοιχείων κυκλώματος αντιστοιχούν στην πιο πρόσφατη έκδοση του κυκλώματος (από το αρχείο «Πρόγραμμα οδήγησης MC34063 3in1 - έκδοση 08.SCH»). Το σχήμα έχει στοιχεία που δεν περιλαμβάνονται στο τυπικό διαδικτυακό σχήμα υπολογισμού. Αυτά είναι τα ακόλουθα στοιχεία:
- Μέγιστη τάση πηγής αποστράγγισης V DSS =200V, ίσως υψηλή τάση στην έξοδο + 94V
- Μικρή πτώση τάσης καναλιού RDS(on)max=0,6ΟΜ.Όσο χαμηλότερη είναι η αντίσταση του καναλιού, τόσο μικρότερη είναι η απώλεια θέρμανσης και τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση.
- Μικρή χωρητικότητα (είσοδος) που καθορίζει το φορτίο πύλης Qg (Συνολική χρέωση πύλης)και χαμηλό ρεύμα πύλης εισόδου. Για αυτό το τρανζίστορ Εγώ=Qg*fsw=15nC*50 kHz=750uA.
- Μέγιστο ρεύμα αποστράγγισης I d=5Α, mk ρεύμα παλμού Ipk=812 mA σε ρεύμα εξόδου 100mA
- στοιχεία του διαιρέτη τάσης R30, R31 και R33 (μειώνει την τάση για την πύλη VT7, η οποία δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από V GS \u003d 20V)
- στοιχεία εκφόρτισης της χωρητικότητας εισόδου VT7 - R34, VD3, VT6 κατά την αλλαγή του τρανζίστορ VT7 στην κλειστή κατάσταση. Μειώνει τον χρόνο αποσύνθεσης της πύλης VT7 από 400nS (δεν φαίνεται) σε 50nS (50nS κυματομορφή). Το log 0 στον ακροδέκτη 2 του μικροκυκλώματος ανοίγει το τρανζίστορ VT6 PNP και η χωρητικότητα της πύλης εισόδου εκφορτίζεται μέσω της διασταύρωσης VT6 CE (γρηγορότερα από την αντίσταση R33, R34).
- το πηνίο L στον υπολογισμό αποδεικνύεται πολύ μεγάλο, επιλέγεται μια μικρότερη τιμή L = L4 (Εικ. 2) = 150 μH
- Στοιχεία snubber C21, R36.
Υπολογισμός Snubber:
Επομένως 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)=5,1kΩ
Η τιμή της χωρητικότητας snubber είναι συνήθως μια συμβιβαστική λύση, επειδή, αφενός, όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα, τόσο καλύτερη είναι η εξομάλυνση (λιγότερες ταλαντώσεις), αφετέρου, σε κάθε κύκλο η χωρητικότητα επαναφορτίζεται και διαλύει μέρος του χρήσιμου ενέργεια μέσω της αντίστασης, η οποία επηρεάζει την απόδοση (συνήθως, το κανονικά υπολογισμένο snubber μειώνει την απόδοση πολύ ελαφρά, μέσα σε ένα δύο τοις εκατό).
Ρυθμίζοντας μια μεταβλητή αντίσταση, η αντίσταση προσδιορίστηκε με μεγαλύτερη ακρίβεια R=1 κ
Εικ. 2 Διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος ενός οδηγού ανύψωσης (αναβάθμιση, ενίσχυση).
Ταλαντογράμματα εργασίας σε διάφορα σημεία του κυκλώματος του μετατροπέα ενίσχυσης:
α) Τάση σε διάφορα σημεία χωρίς φορτίο:
 |
|
Τάση εξόδου - 94V χωρίς φορτίο |
 |
|
Τάση πύλης χωρίς φορτίο |
 |
|
Τάση αποστράγγισης χωρίς φορτίο |
β) την τάση στην πύλη (κίτρινη δέσμη) και στην αποστράγγιση (μπλε δέσμη) του τρανζίστορ VT7:
 |
|
στην πύλη και στην αποχέτευση υπό φορτίο, η συχνότητα αλλάζει από 11 kHz (90 μs) σε 20 kHz (50 μs) - αυτά δεν είναι PWM, αλλά PFM |
 |
|
σε πύλη και αποστράγγιση υπό φορτίο χωρίς snubber (τεντωμένο - 1 περίοδος ταλάντωσης) |
 |
|
πύλη και αποστράγγιση υπό φορτίο με snubber |
γ) ακροδέκτης τάσης πρόσθιας και οπισθοπορείας 2 (κίτρινη δοκός) και στην πύλη (μπλε δοκός) VT7, πείρος πριονιού 3:
 |
|
μπλε - Χρόνος ανόδου 450 ns στην πύλη VT7 |
 |
|
Κίτρινο - χρόνος ανόδου 50 ns ανά ακίδα 2 μικροκυκλώματα μπλε - χρόνος ανόδου 50 ns στην πύλη VT7 |
 |
|
πριόνι σε Ct (pin 3 IC) με υπέρβαση ελέγχου F = 11k |
Υπολογισμός μετατροπέα DC-DC (step-up / step-down, inverter) στο τσιπ MC34063
Ο υπολογισμός πραγματοποιείται επίσης σύμφωνα με την τυπική μέθοδο «AN920/D» από την ON Semiconductor.
Ο υπολογισμός μπορεί να πραγματοποιηθεί αμέσως «online» http://uiut.org/master/mc34063/. Για ένα πρόγραμμα οδήγησης αναστροφής, είναι βασικά το ίδιο με τον υπολογισμό του προγράμματος οδήγησης buck, επομένως μπορεί να είναι αξιόπιστο. Το κύκλωμα κατά τον ηλεκτρονικό υπολογισμό αλλάζει αυτόματα στο τυπικό κύκλωμα από τα δεδομένα εισόδου «AN920/D», τα αποτελέσματα υπολογισμού και το ίδιο το τυπικό κύκλωμα παρουσιάζονται παρακάτω.
- διπολικό τρανζίστορ PNP VT7 (αυξάνει τη χωρητικότητα φορτίου) Το ηλεκτρικό κύκλωμα του μετατροπέα αναστροφής φαίνεται στο σχήμα 3. Οι αριθμοί των στοιχείων του κυκλώματος αντιστοιχούν στην τελευταία έκδοση του κυκλώματος (από το αρχείο «Πρόγραμμα οδήγησης MC34063 3in1 - έκδοση 08 .SCH”). Το σχήμα έχει στοιχεία που δεν περιλαμβάνονται στο τυπικό διαδικτυακό σχήμα υπολογισμού. Αυτά είναι τα ακόλουθα στοιχεία:
- στοιχεία του διαιρέτη τάσης R27, R29 (ρυθμίζει το ρεύμα βάσης και τον τρόπο λειτουργίας VT7),
- Στοιχεία snubber C15, R35 (καταστέλλει τις ανεπιθύμητες διακυμάνσεις από το γκάζι)
Ορισμένα στοιχεία διαφέρουν από τα υπολογιζόμενα:
- Το πηνίο L λαμβάνεται μικρότερο από την υπολογιζόμενη τιμή L=L2 (Εικ. 3)=150 μH (ο ίδιος τύπος όλων των πηνίων)
- η χωρητικότητα εξόδου λαμβάνεται μικρότερη από την υπολογιζόμενη C0 \u003d C19 \u003d 220 μF
- ο πυκνωτής ρύθμισης συχνότητας λαμβάνεται C13 = 680pF, αντιστοιχεί σε συχνότητα 14KHz
- αντιστάσεις διαιρέτη R2=R22=3,6K, R1=R25=1,2K (λαμβάνονται πρώτα για τάση εξόδου -5V) και τελικές αντιστάσεις R2=R22=5,1K, R1=R25=1,2K (τάση εξόδου -6,5V)
λαμβανόμενη αντίσταση περιορισμού ρεύματος Rsc - 3 αντιστάσεις παράλληλα 1 ohm η καθεμία (προκύπτουσα αντίσταση 0,3 ohm)
Εικ. 3 Διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος του μετατροπέα (ανέβασμα / υποβάθμιση, μετατροπέας).
Ταλαντογράμματα εργασίας σε διάφορα σημεία του κυκλώματος μετατροπέα:
α) σε τάση εισόδου +24V χωρίς φορτίο:
 |
|
στην έξοδο -6,5V χωρίς φορτίο |
 |
|
στον συλλέκτη - συσσώρευση και απελευθέρωση ενέργειας χωρίς φορτίο |
 |
|
στον πείρο 1 και στη βάση του τρανζίστορ χωρίς φορτίο |
 |
|
στη βάση και τον συλλέκτη του τρανζίστορ χωρίς φορτίο |
 |
|
κυματισμός εξόδου χωρίς φορτίο |
Αυτή η αριθμομηχανή σάς επιτρέπει να υπολογίσετε τις παραμέτρους του μετατροπέα μεταγωγής DC-DC στο MC34063A. Η αριθμομηχανή μπορεί να υπολογίσει μετατροπείς step-up, step-down και αναστροφής στο ευρέως διαθέσιμο τσιπ mc33063 (γνωστό και ως mc34063). Στην οθόνη εμφανίζονται τα δεδομένα του πυκνωτή ρύθμισης συχνότητας, το μέγιστο ρεύμα, η επαγωγή του πηνίου, η αντίσταση των αντιστάσεων. Οι αντιστάσεις επιλέγονται από τις πλησιέστερες τυπικές τιμές, έτσι ώστε η τάση εξόδου να ταιριάζει περισσότερο με την απαιτούμενη τιμή.
ipkείναι το ρεύμα αιχμής μέσω του επαγωγέα. Η αυτεπαγωγή πρέπει να υπολογιστεί για αυτό το ρεύμα.
Rsc- μια αντίσταση που θα σβήσει το μικροκύκλωμα όταν ξεπεραστεί το ρεύμα.
Lmin- την ελάχιστη αυτεπαγωγή του πηνίου. Δεν μπορείτε να πάρετε λιγότερο από αυτήν την τιμή.
συν- πυκνωτής φίλτρου. Όσο μεγαλύτερο είναι, τόσο λιγότερο κυματισμός, θα πρέπει να είναι τύπου LOW ESR.
R1, R2- ένας διαιρέτης τάσης που ρυθμίζει την τάση εξόδου.
Η δίοδος πρέπει να είναι εξαιρετικά γρήγορη ή δίοδος Schottky με ονομαστική αντίστροφη τάση τουλάχιστον 2 φορές την τάση εξόδου.
Τάση τροφοδοσίας τσιπ 3 - 40 βολτ, και το ρεύμα ipkδεν πρέπει να υπερβαίνει 1,5Α
Ο MC34063 είναι ένας αρκετά κοινός τύπος μικροελεγκτή για την κατασκευή μετατροπέων χαμηλής σε υψηλή και υψηλής σε χαμηλή τάση. Τα χαρακτηριστικά του μικροκυκλώματος είναι στα τεχνικά χαρακτηριστικά και την απόδοσή του. Η συσκευή κρατά καλά φορτία με ρεύμα μεταγωγής έως 1,5 A, γεγονός που υποδηλώνει ένα ευρύ πεδίο χρήσης σε διάφορους μετατροπείς παλμών με υψηλά πρακτικά χαρακτηριστικά.
Περιγραφή του μικροκυκλώματος
Σταθεροποίηση και μετατροπή τάσης- Αυτό είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό που χρησιμοποιείται σε πολλές συσκευές. Αυτά είναι όλα τα είδη ρυθμιζόμενων τροφοδοτικών, κυκλωμάτων μετατροπής και υψηλής ποιότητας ενσωματωμένα τροφοδοτικά. Τα περισσότερα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης έχουν σχεδιαστεί σε αυτό το MS, επειδή έχει υψηλή απόδοση και αλλάζει εύκολα ένα αρκετά μεγάλο ρεύμα.
Το MC34063 διαθέτει ενσωματωμένο ταλαντωτή, επομένως για να λειτουργήσει η συσκευή και να ξεκινήσει η μετατροπή της τάσης σε διαφορετικά επίπεδα, αρκεί να παράσχετε μια αρχική προκατάληψη συνδέοντας έναν πυκνωτή 470pF. Αυτός ο ελεγκτής χαίρει μεγάλης δημοτικότηταςανάμεσα σε μεγάλο αριθμό ραδιοερασιτεχνών. Το τσιπ λειτουργεί καλά σε πολλά κυκλώματα. Και έχοντας μια απλή τοπολογία και μια απλή τεχνική συσκευή, μπορείτε εύκολα να κατανοήσετε την αρχή της λειτουργίας της.
Ένα τυπικό κύκλωμα μεταγωγής αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:
- 3 αντιστάσεις?
- δίοδος?
- 3 πυκνωτες?
- επαγωγή.
Λαμβάνοντας υπόψη το κύκλωμα για τη μείωση της τάσης ή τη σταθεροποίησή της, μπορείτε να δείτε ότι είναι εξοπλισμένο με βαθιά ανάδραση και ένα αρκετά ισχυρό τρανζίστορ εξόδου, το οποίο διοχετεύει την τάση μέσω του ρεύματος προς τα εμπρός.
Σχέδιο ενεργοποίησης μείωσης και σταθεροποίησης τάσης
Μπορεί να φανεί από το διάγραμμα ότι το ρεύμα στο τρανζίστορ εξόδου περιορίζεται από την αντίσταση R1 και το στοιχείο ρύθμισης χρόνου για τη ρύθμιση της απαιτούμενης συχνότητας μετατροπής είναι ο πυκνωτής C2. Η αυτεπαγωγή L1 συσσωρεύει ενέργεια από μόνη της όταν το τρανζίστορ είναι ανοιχτό και όταν είναι κλειστό, εκφορτίζεται μέσω της διόδου στον πυκνωτή εξόδου. Ο συντελεστής μετατροπής εξαρτάται από την αναλογία των αντιστάσεων των αντιστάσεων R3 και R2.
Ο σταθεροποιητής PWM λειτουργεί σε παλμική λειτουργία:
Όταν το διπολικό τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένο, η αυτεπαγωγή κερδίζει ενέργεια, η οποία στη συνέχεια αποθηκεύεται στην χωρητικότητα εξόδου. Αυτός ο κύκλος επαναλαμβάνεται συνεχώς, παρέχοντας ένα σταθερό επίπεδο εξόδου. Εφόσον υπάρχει τάση 25V στην είσοδο του μικροκυκλώματος, στην έξοδό του θα είναι 5 V με μέγιστο ρεύμα εξόδου έως 500mA.
Η τάση μπορεί να αυξηθείαλλάζοντας τον τύπο της αναλογίας αντίστασης στο κύκλωμα ανάδρασης που είναι συνδεδεμένο στην είσοδο. Χρησιμοποιείται επίσης ως δίοδος εκφόρτισης τη στιγμή της δράσης του πίσω EMF που συσσωρεύεται στο πηνίο τη στιγμή της φόρτισής του με το τρανζίστορ ανοιχτό.
Εφαρμόζοντας ένα τέτοιο σύστημα στην πράξη, μπορεί να παράγει εξαιρετικά αποδοτικόμετατροπέας υποβιβασμού. Ταυτόχρονα, το μικροκύκλωμα δεν καταναλώνει υπερβολική ισχύ, η οποία απελευθερώνεται όταν η τάση πέσει στα 5 ή 3,3 V. Η δίοδος έχει σχεδιαστεί για να παρέχει αντίστροφη εκφόρτιση της αυτεπαγωγής στον πυκνωτή εξόδου.
Λειτουργία μείωσης παλμώνΗ τάση μπορεί να εξοικονομήσει σημαντικά την ισχύ της μπαταρίας όταν συνδέετε συσκευές με χαμηλή κατανάλωση. Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιείται ένας συμβατικός παραμετρικός σταθεροποιητής, χρειαζόταν τουλάχιστον το 50% της ισχύος για να θερμανθεί κατά τη λειτουργία. Και μετά τι να πείτε εάν χρειάζεστε τάση εξόδου 3,3 V; Μια τέτοια πηγή υποβάθμισης με φορτίο 1 W θα καταναλώσει και τα 4 W, κάτι που είναι σημαντικό κατά την ανάπτυξη υψηλής ποιότητας και αξιόπιστων συσκευών.
Το MC34063 έδειξε ότι η μέση απώλεια ισχύος μειώνεται σε τουλάχιστον 13%, γεγονός που έχει γίνει σημαντικό κίνητρο για την πρακτική εφαρμογή του για την τροφοδοσία όλων των καταναλωτών χαμηλής τάσης. Και δεδομένης της αρχής ρύθμισης του πλάτους παλμού, τότε το μικροκύκλωμα θα θερμανθεί ελαφρώς. Επομένως, δεν απαιτεί καλοριφέρ για την ψύξη του. Η μέση απόδοση ενός τέτοιου κυκλώματος μετατροπής είναι τουλάχιστον 87%.
Ρύθμιση τάσηςστην έξοδο του μικροκυκλώματος πραγματοποιείται λόγω του ωμικού διαιρέτη. Εάν υπερβεί την ονομαστική τιμή κατά 1,25 V, ο comporator ενεργοποιεί τη σκανδάλη και κλείνει το τρανζίστορ. Σε αυτή την περιγραφή, εξετάζεται ένα κύκλωμα μείωσης τάσης με επίπεδο εξόδου 5 V. Για να το αλλάξετε, να αυξήσετε ή να μειώσετε, θα χρειαστεί να αλλάξετε τις παραμέτρους του διαιρέτη εισόδου.
Μια αντίσταση εισόδου χρησιμοποιείται για τον περιορισμό του ρεύματος του κλειδιού μεταγωγής. Υπολογίζεται ως ο λόγος της τάσης εισόδου προς την αντίσταση της αντίστασης R1. Για να οργανωθεί ένας ρυθμιζόμενος ρυθμιστής τάσης, το μεσαίο σημείο μιας μεταβλητής αντίστασης συνδέεται στον 5ο πείρο του μικροκυκλώματος. Η μία έξοδος στο κοινό καλώδιο και η δεύτερη στο τροφοδοτικό. Το σύστημα μετατροπής λειτουργεί στη ζώνη συχνοτήτων των 100 kHz· όταν αλλάζει η επαγωγή, μπορεί να αλλάξει. Καθώς η αυτεπαγωγή μειώνεται, η συχνότητα μετατροπής αυξάνεται.
Άλλοι τρόποι λειτουργίας
Εκτός από τους τρόπους λειτουργίας για χαμήλωμα και σταθεροποίηση, χρησιμοποιείται επίσης αρκετά συχνά η ενίσχυση. διαφέρει στο ότι η αυτεπαγωγή δεν βρίσκεται στην έξοδο. Ένα ρεύμα ρέει μέσω αυτού προς το φορτίο όταν το κλειδί είναι κλειστό, το οποίο, όταν ξεκλειδωθεί, παρέχει αρνητική τάση στη χαμηλότερη έξοδο της αυτεπαγωγής.
Η δίοδος, με τη σειρά της, παρέχει την εκκένωση της αυτεπαγωγής στο φορτίο προς μία κατεύθυνση. Επομένως, όταν το κλειδί είναι ανοιχτό, 12 V από την πηγή ισχύος και το μέγιστο ρεύμα σχηματίζονται στο φορτίο και όταν είναι κλειστό στον πυκνωτή εξόδου, ανεβαίνει στα 28 V. Η απόδοση του κυκλώματος ενίσχυσης είναι τουλάχιστον 83%. χαρακτηριστικό κυκλώματοςόταν λειτουργεί σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, το τρανζίστορ εξόδου ενεργοποιείται ομαλά, κάτι που εξασφαλίζεται με τον περιορισμό του ρεύματος βάσης μέσω μιας πρόσθετης αντίστασης συνδεδεμένης στην 8η έξοδο του MS. Η συχνότητα ρολογιού του μετατροπέα ρυθμίζεται από έναν μικρό πυκνωτή, κυρίως 470pF, ενώ είναι 100kHz.
Η τάση εξόδου προσδιορίζεται από τον ακόλουθο τύπο:
Uout=1,25*R3 *(R2+R3)
Χρησιμοποιώντας το παραπάνω κύκλωμα για την ενεργοποίηση του τσιπ MC34063A, είναι δυνατό να κατασκευαστεί ένας μετατροπέας ενίσχυσης με τροφοδοσία USB έως 9, 12 ή περισσότερα βολτ, ανάλογα με τις παραμέτρους της αντίστασης R3. Για να πραγματοποιήσετε έναν λεπτομερή υπολογισμό των χαρακτηριστικών της συσκευής, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια ειδική αριθμομηχανή. Εάν το R2 είναι 2,4K και το R3 είναι 15K, τότε το κύκλωμα θα μετατρέψει τα 5V σε 12V.
Σχηματική για ενίσχυση τάσης MC34063A με εξωτερικό τρανζίστορ
Στο κύκλωμα που παρουσιάζεται, χρησιμοποιείται ένα τρανζίστορ εφέ πεδίου. Εκείνη όμως έκανε ένα λάθος. Σε ένα διπολικό τρανζίστορ, είναι απαραίτητο να αντικαταστήσετε το K-E. Και παρακάτω είναι ένα διάγραμμα από την περιγραφή. Το εξωτερικό τρανζίστορ επιλέγεται με βάση το ρεύμα μεταγωγής και την ισχύ εξόδου.
Πολύ συχνά, αυτό το μικροκύκλωμα χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία πηγών φωτός LED για την κατασκευή ενός μετατροπέα υποβάθμισης ή ενίσχυσης. Η υψηλή απόδοση, η χαμηλή κατανάλωση και η σταθερότητα της υψηλής τάσης εξόδου είναι τα κύρια πλεονεκτήματα της υλοποίησης του κυκλώματος. Υπάρχουν πολλά κυκλώματα οδήγησης LED με διαφορετικά χαρακτηριστικά.
Ως ένα από τα πολλά παραδείγματα πρακτικής εφαρμογής, εξετάστε το παρακάτω διάγραμμα.
Το κύκλωμα λειτουργεί ως εξής:
Όταν εφαρμόζεται ένα σήμα ελέγχου, η εσωτερική σκανδάλη του MS μπλοκάρεται και το τρανζίστορ είναι κλειστό. Και το ρεύμα φόρτισης του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου ρέει μέσα από τη δίοδο. Όταν αφαιρεθεί ο παλμός ελέγχου, η σκανδάλη μεταβαίνει στη δεύτερη κατάσταση και ανοίγει το τρανζίστορ, το οποίο οδηγεί στην εκκένωση της πύλης VT2. Μια τέτοια συμπερίληψη δύο τρανζίστορ παρέχει γρήγορη ενεργοποίηση και απενεργοποίηση VT1, το οποίο μειώνει την πιθανότητα θέρμανσης λόγω της σχεδόν παντελούς απουσίας ενός μεταβλητού στοιχείου. Για να υπολογίσετε το ρεύμα που ρέει μέσω των LED, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε: I \u003d 1,25V / R2.
Φορτιστής στο MC34063
Ο ελεγκτής MC34063 είναι γενικός. Εκτός από τροφοδοτικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σχεδίαση φορτιστή για τηλέφωνα με τάση εξόδου 5V. Παρακάτω είναι ένα διάγραμμα της υλοποίησης της συσκευής. Αυτήν αρχή λειτουργίαςεξηγείται όπως στην περίπτωση μιας κανονικής πτώσης. Το ρεύμα εξόδου φόρτισης της μπαταρίας είναι έως 1A με περιθώριο 30%. Για να το αυξήσετε, πρέπει να χρησιμοποιήσετε ένα εξωτερικό τρανζίστορ, για παράδειγμα, KT817 ή οποιοδήποτε άλλο.
