Dc dc преобразователь mc34063: Универсальное устройство для построения повышающих и понижающих DC

MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.

Перейти в магазин

Некоторое время назад я уже публиковал обзор, где показал как при помощи КРЕН5 сделать ШИМ стабилизатор. Тогда же я упомянул о одном из самых распространенных и наверное самых дешевых контроллеров DC-DC преобразователей. Микросхеме МС34063.
Сегодня я попробую дополнить предыдущий обзор.

Вообще, данную микросхему можно считать устаревшей, но тем не менее она пользуется заслуженной популярностью. В основном из-за низкой цены. Я их до сих пор иногда использую в своих всяких поделках.
Собственно потому я и решил прикупить себе сотню таких микрух. Обошлись они мне в 4 доллара, сейчас у того же продавца они стоят 3.7 доллара за сотню, это всего 3.7 цента за штуку.
Найти можно и дешевле, но я заказывал их в комплект к другим деталям (обзоры зарядного для литиевого аккумулятора и стабилизатор тока для фонарика). Есть еще четвертый компонент, который я заказал там же, но о нем в другой раз.

Ну я наверное уже утомил длинным вступлением, потому перейду к обзору.
Предупрежу сразу, будет много всяких фото.
Пришло это все в пакетиках, замотанное в ленту из пупырки. Такая себе кучка 🙂

MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.

Сами микросхемы аккуратно запакованы в пакетик с защелкой, на него наклеена бумажка с наименованием. Написано от руки, но проблемы распознать надпись, думаю не возникнет.

MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.

Данные микросхемы производятся разными производителями и маркируются так же по разному.
MC34063
KA34063
UCC34063
И т.д.
Как видно, меняются только первые буквы, цифры остаются неизменными, потому обычно ее называют просто 34063.

Мне достались первые, MC34063.

MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.

Фото рядом с такой же микрухой, но другого производителя.
Обозреваемая выделяется более четкой маркировкой.

MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.

Что дальше можно обозреть я не знаю, потому перейду ко второй части обзора, познавательной.
DC-DC преобразователи используются во многих местах, сейчас наверное уже тяжело встретить электронное устройство, где их нет.

Существует три основные схемы преобразования, все они описаны в даташите к 34063, а так же в дополнении по ее применению, ну и в еще одном описании.

Все описанные схемы не имеют гальванической развязки. Так же, если вы посмотрите внимательно все три схемы, то заметите, что они очень похожи и отличаются перестановкой местами трех компонентов, дросселя, диода и силового ключа.

Сначала самая распространенная.
Step-down или понижающий ШИМ преобразователь.
Применяется там, где надо понизить напряжение, причем сделать это с максимальным КПД.
Напряжение на входе всегда больше, чем на выходе, обычно минимум на 2-3 Вольта, чем больше разница, тем лучше (в разумных пределах).
При этом ток на входе меньше, чем на выходе.
Такую схемотехнику применяют часто на материнских платах, правда преобразователи там обычно многофазные и с синхронным выпрямлением, но суть остается прежней, Step-Down.

В этой схеме дроссель накапливает энергию при открытом ключе, а после закрытия ключа напряжение на дросселе (за счёт самоиндукции) заряжает выходной конденсатор

MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.

Следующая схема применяется немного реже первой.
Ее часто можно встретить в Power-bank, где из напряжения аккумулятора в 3-4. 2 Вольта получается стабилизированные 5 Вольт.
При помощи такой схемы можно получить и больше, чем 5 Вольт, но надо учитывать, что чем больше разница напряжений, тем тяжелее работать преобразователю.
Так же есть одна не очень приятная особенность данного решения, выход нельзя отключить «программно». Т.е. аккумулятор всегда подключен к выходу через диод. Так же в случае КЗ ток будет ограничен только внутренним сопротивлением нагрузки и батареи.
Для защиты от этого применяют либо предохранители, либо дополнительный силовой ключ.

Так же как и в прошлый раз, при открытом силовом ключе сначала накапливается энергия в дросселе, после закрытия ключа ток на дросселе меняет свою полярность и суммируясь с напряжением батареи поступает на выход через диод.
Напряжение на выходе такой схемы не может быть ниже напряжения на входе минус падение на диоде.
Ток на входе больше чем на выходе (иногда значительно).

MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.

Третья схема применяется довольно редко, но не рассмотреть ее будет неправильно.
Это схема имеет на выходе напряжение обратной полярности, чем на входе.
Называется — инвертирующий преобразователь.
В принципе данная схема может как повышать, так и понижать напряжение относительно входного, но из-за особенностей схемотехники чаще используется только для напряжений больше или равных входному.

Преимущество данной схемотехники — возможность отключения напряжения на выходе при помощи закрытия силового ключа. Это так же умеет делать и первая схема.
Как и в предыдущих схемах, энергия накапливается в дросселе, а после закрытия силового ключа поступает в нагрузку через обратно включенный диод.

MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.

Когда я задумывал данный обзор, то не знал, что лучше выбрать для примера.
Были варианты сделать понижающий преобразователь для РоЕ или повышающий для питания светодиода, но как то все это было неинтересно и совсем скучно.
Но несколько дней назад позвонил товарищ и попросил помочь ему с решением одной задачки.

Надо было получить выходное стабилизированное напряжение независимо от того, входно больше или меньше выходного.
Т.е. нужен был повышающе-понижающий преобразователь.
Топология данных преобразователей называется SEPIC (Single-ended primary-inductor converter).
Еще пара неплохих документов по данной топологии. 1, 2.
Схема данного типа преобразователей заметно сложнее и содержит дополнительный конденсатор и дроссель.

MC34063 Один из самых распространенных ШИМ (ЧИМ) контроллеров и небольшой экскурс в принципы работы DC-DC конвертеров.

 Вот по этой схеме я и решил делать

Так как я разжился цифровым осциллографом, то решил снять осциллограммы.

 Я их так же спрятал под спойлер, так как их довольно много

Это конечно игрушка, мощность преобразователя смешная, хотя и полезная.

Ссылки по теме.
Повышающе-понижающий DC-DC преобразователь 7..14В / 9В 0,5А
MC34063 sepic
Стабилизатор тока светодиодов на микросхеме МС34063
MC34063A описание, схема подключения.
Калькулятор DC-DC MC34063

Файл печатной платы, схема, даташит. — ссылка.

В общем вот такой получился спонтанный микрообзор микросхемы.

Резюме.
Микросхемы вполне годные, меня устроили, особенно по этой цене.

Надеюсь, что обзор будет полезен. Если есть идеи по доработке, буду рад выслушать.
Наверняка где нибудь накосячил, так как писал без шпаргалок, потому если заметили ошибки, сильно не ругайте.

 Хинт по 34063

 Вместо котика

Перейти в магазин

Эту страницу нашли, когда искали

:
https://www. kirich.blog/stati/informaciya-dlya-nachinayuschih/66-mc34063-odin-iz-samyh-rasprostranennyh-shim-chim-kontrollerov-i-nebolshoy-ekskurs-v-principy-raboty-dc-dc-konverterov, инвертирующий dc-dc на шим, шим контроллер на 3 вольта, шим для dc dc преобразователь повышающий преобразователь, mc34063 не работает повышающий преобразователь с 8 до 28 вольт, повышающий dc dc преобразователь на микросхеме mc34063 своими руками, шим преобразователь в гирасккторе, шим на ka34063a, контролер в dc dc преобразователь, mc34063api это шим или чим регулятор, преобразователь питания на mc34063 на 5 вольт 2 ампера, mc34063 что можно сделать, шим ковертер, gm34063 описание принцип работы схема включения, понижающий dc dc преобразователь на mc34063, шим для понижающего преобразователя, шим контроллер с питанием 3 вольта, mc3463 схемы включения, шим контроллер dc dc схема, топология преобразователей на мс34063 с гальванической развязкой, схема 34063 плата lay, шим для однотактного блока питания dc dc, преобразователь напряжения на мс3463, шим модулятор 34063а, шим регулятор тока dc dc

Понижающий DC/DC преобразователь 12/9,5В 2,5А на микросхеме MC34063 (с внешним p-канальным полевым транзистором) или самодельное автомобильное зарядное устройство для нетбука

Идея создания этого преобразователя возникла у меня после покупки нетбука Asus EeePC 701 2G. Маленький, удобный, гораздо мобильнее огромных ноутбуков, в общем, красота, да и только. Одна проблема — надо постоянно подзаряжать. А поскольку единственный источник питания, который всегда под рукой — это автомобильный аккумулятор, то естественно возникло желание заряжать нетбук от него. В ходе экспериментов обнаружилось, что сколько нетбуку не дай, — больше 2 ампер он все равно не возьмет, то есть регулятор тока, как в случае зарядки обычных аккумуляторов, нафиг не нужен. Красота, нетбук сам разрулит сколько тока потреблять, следовательно, нужен просто мощный понижающий преобразователь с 12 на 9,5 вольт, способный
выдать нетбуку требуемые 2 ампера.

За основу преобразователя была взята хорошо известная и широко доступная микросхема MC34063. Поскольку в ходе экспериментов типовая схема с внешним биполярным транзистором зарекомендовала себя мягко скажем не очень (греется), было решено прикрутить к этой микрухе p-канальный полевик (MOSFET).

Схема:

Катушку на 4. .8 мкГн можно взять со старой материнской платы. Видели, там есть кольца, на которых толстыми проводами по несколько витков намотано? Ищем такую, на которой 8..9 витков одножильным толстым проводом — как раз самое то.

Все элементы схемы рассчитываются по типовой методике, так же, как и для преобразователя без внешнего транзистора, единственное отличие — V_sat нужно посчитать для используемого полевого транзистора. Сделать это очень просто: V_sat=R₀*I, где R₀ — сопротивление транзистора в открытом состоянии, I — протекающий через него ток. Для IRF4905 R₀=0,02 Ом, что при токе 2,5А дает Vsat=0,05В. Что называется, почувствуйте разницу. Для биполярного транзистора эта величина составляет не менее 1В. Как следствие — рассеиваемая мощность в открытом состоянии в 20 раз меньше и минимальное входное напряжение схемы на 2 вольта меньше!

Как мы помним, для того, чтобы р-канальный полевик открылся — надо подать на затвор отрицательное относительно истока напряжение (то есть подать на затвор напряжение, меньше напряжения питания, т. к. исток у нас подключен к питанию). Для этого нам и нужны резисторы R4, R5. Когда транзистор микросхемы открывается — они образуют делитель напряжения, который и задает напряжение на затворе. Для IRF4905 при напряжении исток-сток 10В для полного открытия транзистора достаточно подать на затвор напряжение на 4 вольта меньше напряжения истока (питания), U_GS = -4В (хотя вообще-то правильнее посмотреть по графикам в даташите на транзистор сколько нужно конкретно при вашем токе). Ну и кроме того, сопротивления этих резисторов определяют крутизну фронтов открытия и закрытия полевика (чем меньше сопротивление резисторов — тем круче фронты), а также протекающий через транзистор микросхемы ток (он должен быть не более 1,5А).

Готовый девайс:

В общем-то, радиатор можно было даже поменьше взять — преобразователь греется незначительно. КПД данного устройства около 90% при токе 2А.

Вход соединяете с вилкой для прикуривателя, выход — со штекером для нетбука.

Если не страшно, то можете вместо резистора R_sc просто поставить перемычку, как видите, лично я так и сделал, главное ничего не коротнуть, а то бумкнет 🙂

Скачать плату в формате Sprint-Layout 5.0. Плата разведена под использование SMD резисторов и конденсатора C₁. Да, и еще одно. Эта печатка не для того, чтобы её утюгом переносить, а чтобы дырочки наметить. Рисуйте маркером на плате, причем рисуйте дороги потолще, чтобы теплоотвод был получше. На чертеже показан вид сверху (со стороны деталей).

Если достать р-канальный полевик — проблема, читайте как собрать понижающий DC/DC преобразователь 12/9,5В 2,5А на микросхеме MC34063 с внешним n-канальным полевиком (MOSFET). С N-канальником, кстати, понижайка ещё лучше получается.

Пересчитав описанный выше конвертер на другие выходные напряжения и токи, можно изготовить автомобильные зарядные устройства и для других нетбуков.

Описание принципов работы микросхемы MC34063

Кроме того, хотелось бы добавить, что типовая методика совсем не идеальна в плане расчётов и ничего не объясняет, поэтому если вы хотите реально понять как всё это работает и как правильно рассчитывается, то рекомендую прочитать вот эту трилогию о понижающих преобразователях напряжения.

MC34063A DC-DC Converter IC Pinout, эквивалент, схема и техническое описание

20 сентября 2018 — 0 комментариев

MC34063A ИС преобразователя постоянного тока
MC34063 Распиновка микросхемы

Конфигурация выводов MC34063

Номер контакта	Имя контакта	Описание
1	Коллектор переключателей	Коллекторный контакт внутренних транзисторов (контакт выходного напряжения)
2	Переключатель-эмиттер	Вывод эмиттера внутренних транзисторов
3	Времязадающий конденсатор	Подключение к конденсатору, определяющему частоту коммутации
4	Земля	Заземлен
5	Инвертирующий вход компаратора	Используется для установки выходного напряжения
6	Вкк	На этот контакт подается входное напряжение
7	Ipeak Sense	Используется для установки выходного тока
8	Сборщик драйверов	Коллекторный вывод переключающего транзистора

 

Особенности

• ИС преобразователя постоянного тока (понижающий, повышающий и инверторный)
• Входное напряжение: от 3 до 40 В
• Регулируемое выходное напряжение от 1,25 В до 40 В
• Допустимый ток: 1,5 А (максимум)
• Частота переключения: 100 кГц
• Ограничение тока короткого замыкания
• Ток коллектора драйвера: 100 мА
• Точность внутреннего эталона: 2%

 

Альтернативные контроллеры постоянного тока

UCC25600, LM2596, MCP16252, TC7660

 

MC34063A  Equivalent

ACT4514, CS51411, TS2580

 

Where to use MC34063A

The MC34063A is a DC-DC converter IC , which обычно используется для проектирования цепей Buck (понижающий), Boost (Повышающий) или Inverter (DC to AC). Это промышленный стандарт IC, который можно найти в зарядных устройствах для автомобильных телефонов для регулирования напряжения 5 В для мобильных телефонов. Поскольку регулирование происходит посредством переключения, оно более эффективно, чем линейные схемы.

Входное напряжение микросхемы составляет от 3 В до 40 В, выходное напряжение может варьироваться от 1,25 В до 40 В, а максимальный выходной ток может составлять до 1,5 А. Так что, если вы ищете преобразователь постоянного тока в дизайне с указанными выше характеристиками, то MC34063A может вас заинтересовать.

 

Как использовать MC34063A

Как было сказано ранее, MC34063A можно использовать для создания понижающей, повышающей или инверторной схемы. Пример схемы приложения для всех трех можно найти в MC34063A техпаспорт .

Для работы ИС требуется минимальное количество компонентов. Между контактами 1 и 2 находится пара транзисторов, которые переключаются для регулирования требуемого выходного напряжения. Вывод 3 подключен к конденсатору, который определяет частоту переключения микросхемы. Выходное напряжение устанавливается путем формирования делителя потенциала на выводе 5. Формулы для расчета выходного напряжения могут быть даны по формуле.

Vвых = 1,25(1 + R8/R7) 

Образец MC34063A Схема для понижающей и повышающей схемы с использованием микросхемы MC3463A IC показана ниже.

В приведенных выше двух схемах повышающий преобразователь предназначен для преобразования 12 В в 28 В с номинальным током 125 мА, а понижающий преобразователь используется для преобразования 25 В в 28 В с номинальным током 500 мА. Существуют также опции для ограничения выходного тока и установки частоты коммутации с использованием приведенных ниже формул в таблице, также доступных на MC34063A техническое описание , ссылка на которое приведена ниже.

 

Приложения

• Бытовая электроника
• Зарядные устройства для питья
• Медицинское оборудование
• Схемы на батарейках
• Измерительные и испытательные устройства

 

2D-модель

Теги

Силовая электроника

Понижающий преобразователь

Повышающий преобразователь

Преобразователь постоянного тока в постоянный

Схема повышающего преобразователя

на микросхеме MC34063

5 месяцев назад 11 месяцев назад Киран Салим 5 183 просмотра

В этом уроке мы собираемся создать «Схему повышающего преобразователя с использованием микросхемы MC34063». Мы все сталкивались с неприятными ситуациями, когда нам нужно немного более высокое напряжение, чем могут обеспечить наши блоки питания. Нам нужно 12 вольт, но есть только 9-вольтовая батарея. Или, может быть, у нас есть питание 3,3 В, когда нашему чипу нужно 5 В. К тому же, в большинстве случаев потребляемый ток вполне приличный, мы можем добиться этого, увеличив преобразователь.

Повышающий преобразователь — это преобразователь мощности постоянного тока в постоянный, который повышает напряжение при понижении тока от входного источника к выходной нагрузке. Это класс импульсных источников питания, содержащих по крайней мере один полупроводниковый диод и по крайней мере один элемент накопления энергии: конденсатор, катушку индуктивности или их комбинацию. Чтобы уменьшить пульсации напряжения, фильтры из конденсаторов, иногда в сочетании с катушками индуктивности, обычно добавляются к выходному фильтру на стороне нагрузки преобразователя и входному фильтру на стороне питания. Повышающие преобразователи представляют собой сильно нелинейные системы, и было исследовано множество методов линейного и нелинейного управления для достижения хорошей стабилизации напряжения при больших изменениях нагрузки.

Мы разработали схему повышающего преобразователя, используя микросхему MC34063 с несколькими внешними компонентами, и эта микросхема подходит для компактных цепей преобразователя постоянного тока для повышающего преобразователя, она содержит все первичные схемы, необходимые для создания простых преобразователей постоянного тока. Следующая схема предназначена для повышения входного напряжения с 5 В до 10 В с использованием одного источника питания.

Купить на Amazon

Аппаратные компоненты

Следующие компоненты необходимы для изготовления схемы повышающего преобразователя

Sr. No	Components	Value	Qty
1	IC	MC34063AP	1
2	Schottky diode	1N5819	1
3	Inductor	33µH	1
4	Electrolyte Capacitor	100µF	2
5	Resistor	0. 3Ω, 1KΩ, 6.8KΩ, 180Ω	1,1,1,1
6	Ceramic Capacitor	270pF	1
7	Power Supply	5V	1

Распиновка MC34063AP

Для получения подробного описания распиновки, размеров и технических характеристик загрузите техническое описание MC34063AP.0313

Сначала подключите каждый компонент как можно ближе к микросхеме MC34063. IC MC34063 используется в качестве повышающего преобразователя постоянного тока, здесь 5 В подается в качестве входного напряжения на схему, которое можно повысить примерно до 10 В. Используя внутренний эталон с температурной компенсацией, компаратор, генератор (100 кГц), ШИМ-контроллер с активным ограничением тока, драйвер и сильноточный выходной переключатель, эта микросхема MC34063 может обеспечить определенный выход, необходимый для вашей конструкции.