Рассчет преобразователя на MC34063 повышающий понижающий инвертер

Опубликовано: 12.11.2015 Автор: Александр

Специализированная микросхема MC34063 представляет собой интегральный DC-DC преобразователь напряжения. Рассмотрим схему включения MC34063.

Для статьи как сделать фонарь - прожектор. Как из 3 - вольтового аккумулятора получить 220 вольт и 6 ватт с помощью десятка деталек не покупая инвертер

http://www.how.net.ua/ В микросхеме есть все необходимое, чтобы с минимальным количеством деталей реализовать повышающий, понижающий и инвертирующий преобразователь напряжений. Такие преобразователи могут и используются очень часто в радиотехнике: источники питания, драйверы для светодиодов, стабилизаторы и везде, где необходимо получить другое напряжение, отличное от источника тока.

MC34063 очень распространена так как стоимость ее низка (порядка 2 центов за штуку) и простота схемы позволяет без затрат собрать готовый работающий преобразователь. Эта микросхема позволяет преобразовывать напряжение от 3В до 40В, ток коммутации внутреннего ключа до 1А. При необходимости увеличить ток и/или напряжение можно установить внешний транзистор.

Внутри MC34063 выглядит так:

MC34063 внутренняя схема

Как видим, внутри располагается источник опорного напряжения 1.25В, которые подаются на суммирующий вход компаратора. На вычитающий вход (нога 5) подается выходное напряжение через делитель. Как только выходное напряжение превысит уровень, при котором с делителя будет больше 1.25В, выход компаратора остановит генерацию ШИМ. Напряжение на выходе понизится, и ШИМ опять запустится. Точность регулирования составляет порядка 2%.

Также в микросхеме имеется интегрированный транзисторный ключ. Особенностью можно считать имеющийся ограничитель тока (нога 7) . На этот вход подается напряжение к токового шунта, при превышении при работе определенного значения (300 мВ), остановится внутренний генератор и схема выключится. Полезная вещь, чтобы не сгорела часть схемы или сама микросхема MC34063.

Более подробно описано в даташите MC34063. Существует, конечно, большое количество аналогов данной микросхемы, например, LM2596, готовыми преобразователями которой, завален весь китайский интернет. Моторола MC34063 или Российский аналог К1156ЕУ5 - более надежные изделия. За все испытания сжег только одну и то случайно подав 200 вольт вместо 40. Кто говорит старье или не работает тот хочет барахло впарить либо ниасилил.

Для статьи как сделать фонарь - прожектор. Как из 3 - вольтового аккумулятора получить 220 вольт и 6 ватт с помощью десятка деталек не покупая инвертер

В заключении хочу представить действующий онлайн калькулятор для расчета преобразователя напряжения MC34063.

 

Онлайн калькулятор MC34063

 

 

 

Метки: ,
Поделиться записью:
100

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

Схема повышающего преобразователя на 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 С3 обычно берут 100 … 470 мкФ.

Rsc — 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: Vin, Vout и максимальный выходной ток Iout.
  2. 2) Выбирают минимальное входное напряжение Vin(min) и минимальную рабочую частоту fmin при выбранных Vin и Iout.
  3. Рассчитывают значение (ton+toff)max по формуле (ton+toff)max=1/fmin, ton(max) — максимальное время, когда выходной транзистор открыт, toff(max) — максимальное время, когда выходной транзистор закрыт.
  4. Рассчитывают отношение ton/toff по формуле ton/toff=(Vout+VF-Vin(min))/(Vin(min)-Vsat), где VF — падение напряжения на выходном фильтре, Vsat — падение напряжения на выходном транзисторе (когда он находится в полностью открытом состоянии) при заданном токе. Vsat определяется по графикам, приведенным в документации на микросхему (или на транзистор, если схема с внешним транзистором). Из формулы видно, что чем больше Vin, Vout и чем больше они отличаются друг от друга — тем меньшее влияние на конечный результат оказывают VF и Vsat, так что если вам не нужен суперточный расчет, то я бы посоветовал, уже при Vin(min)=6-7 В, смело брать VF=0, Vsat=1,2 В (обычный, средненький биполярный танзистор) и не заморачиваться.
  5. Зная ton/toff и (ton+toff)max решают систему уравнений и находят ton(max).
  6. Находят емкость времязадающего конденсатора С1 по формуле: C1 = 4.5*10-5*ton(max).
  7. Находят пиковый ток через выходной транзистор: IPK(switch)=2*Iout*(1+ton/toff). 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 ( Iout) , либо использовать схему с внешним транзистором.
  8. Рассчитывают Rsc по формуле: Rsc=0,3/IPK(switch).
  9. Рассчитывают минимальную емкость конденсатора выходного фильтра:
  10. С2=Iout*ton(max)/Vripple(p-p), где Vripple(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:

    L1(min)=ton(max)*(Vin(min)-Vsat)/IPK(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 Vout=1,25*(1+R2/R1).

Online-калькулятор для расчёта преобразователя - по формулам из заводского описания Моторола:

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

1) Исходные данные:

(если вы не знаете значения Vsat, Vf, Vripple(p-p) , то расчёт будет сделан для Vsat=1.2 В, Vf=0 В, Vripple(p-p)=50 мВ)

Vin(min)=В;  Vout=В;  Iout=А;  f=кГц;

Vsat=В;  Vf=В    Vripple(p-p)=мВ; 

2) Расчётные данные:

(ton+toff)max=мкс;    ton/toff=;   ton(max)=мкс;   IPK=А

Rsc=Ом;   C1=нФ;   С2(min)=мкФ;   Lmin=мкГн;

Описание принципов функционирования микросхем импульсных регуляторов серии 34063

Enjoyed our app? Give us 5 stars!

Если принять что:

то формула будет выглядеть так:

L = m * m0 * N2 * S / l

Расчет количества витков провода для катушки с требуемой индуктивностью L:

N = SQRT(L / m * m0 * S / l)

SQRT - функция "корень квадратный из числа".

Калькулятор 

Чтобы упростить расчет витков для изготовления дросселя или катушки индуктивности на тороидальном магнитном сердечнике можете воспользоваться нашим онлайн-калькулятором.

При вводе индуктивности помните что: 1 мГн (mH) = 1000 мкГн (µH).

Внешний диаметр (D1) мм
Внутренний диаметр (D2) мм
Высота (h) мм
Магнитная проницаемость
Требуемая индуктивность (L) мГн
Количество витков провода

Примеры результатов расчета:

Размеры кольца Требуемая индуктивность Количествово витков
провода
25х11.5х11 мм 100 мкГн, 0.1 мГн 5,5 витков
16х9.6х6.3 мм 200 мкГн, 0.2 мГн 12.6 витков
18х10х6 мм 50 мкГн, 0.05 мГн 6 витков

еще - дроссель обратного хода:

Flyback Transformer Design and Calculator

When the switching transistor is turn on in a fly-back converter, the primary winding of the transformer is energized, and no energy is transferred to the secondary windings. When the transistor is turned off the field collapses and the energy is transferred to the secondary windings. This differs from a forward converter topology, where energy is transferred to the secondary windings when the switching transistor is turned on. You can tell the difference between the two topologies, by looking at the orientation of the dots on the secondary compared to the primary. For the fly-back converter, the dot's are reversed, and for the forward converter the dots are aligned.

The calculator below calculates the number of turns, the inductance, and the wire gauge for the various windings of a discontinuous mode fly-back converter.

Power Supply Specification:
Frequency, F: (KHz) T: (uS)
Diode Voltage Drop, Vd: (V)
Transistor Voltage Drop, Vtran: (V)
Efficiency: (%)
Max Transistor Voltage, VDSMAX: (V)
AL=L/N2: (uH/Turns^2)
Voltage Primary, Vin: (V)
Voltage Out 1, Vo1: (V) (Note that this must be positive, and feed back is derived from this winding)
Current Out 1, Io1 (A) P1: (W)
Optional Secondary Windings:
Voltage Out 2, Vo2: (V)
Current Out 2, Io2: (A) P2: (W)
Voltage Out 3, Vo3: (V)
Current Out 3, Io3: (A) P3: (W)
Voltage Out 4, Vo4: (V)
Current Out 4, Io4: (A) P4: (W)
Transformer Result:
Power In,Pin: (W)
Turns Ratio Primary to Secondary Winding 1, Nps1:
Charge Period, Tch: (uS)
Discharge Period, Tdis: (uS)
Dead Time Period, Tdt: (uS)
Primary Inductance, L: (uH)
Turns Primary, Np: (Turns)
Turns Secondary 1, Ns1: (Turns)
Turns Secondary 2, Ns2: (Turns)
Turns Secondary 3, Ns3: (Turns)
Turns Secondary 4, Ns4: (Turns)
Peak Primary Current, Ip: (A)
Primary RMS Current , Ipri(rms): (A)
Primary Wire Diameter, Dp: (mils)
Primary Wire Gauge, AWGp: AWG