Как спроектировать понижающий преобразователь с MC34063 для преобразования 12В в 5В с током до 1А. Какие формулы использовать для расчета компонентов. Как собрать и протестировать схему. Какая эффективность и пульсации у готового преобразователя.
Обзор микросхемы MC34063 для понижающего преобразователя
MC34063 — это универсальная микросхема для построения импульсных преобразователей напряжения. Она может работать в режимах повышения, понижения и инвертирования напряжения. Основные особенности MC34063:
- Входное напряжение: от 3В до 40В
- Выходной ток: до 1.5А
- Частота переключения: до 100 кГц
- Встроенный источник опорного напряжения
- Схема ограничения тока
- Управляемый генератор рабочего цикла
- Активный выходной ключ
Благодаря этим функциям MC34063 позволяет создавать эффективные и компактные преобразователи напряжения. Рассмотрим, как с ее помощью можно реализовать понижающий преобразователь 12В в 5В с током до 1А.
Расчет компонентов понижающего преобразователя на MC34063
- Выбор диода Шоттки (1N5819)
- Расчет среднего тока дросселя (1А)
- Расчет пульсаций тока дросселя (30% от среднего тока)
- Расчет отношения ton/toff
- Выбор частоты переключения (40 кГц)
- Расчет времени ton и toff
- Расчет емкости времязадающего конденсатора
- Расчет индуктивности дросселя
- Расчет токоизмерительного резистора
- Расчет выходного конденсатора
- Расчет резисторов обратной связи
В результате расчетов получаем следующие номиналы основных компонентов:
- Дроссель: 100 мкГн
- Выходной конденсатор: 470 мкФ
- Времязадающий конденсатор: 470 пФ
- Токоизмерительный резистор: 0.3 Ом
- Резисторы обратной связи: 2 кОм и 6.2 кОм
Схема понижающего преобразователя 12В в 5В на MC34063
На основе рассчитанных номиналов можно составить принципиальную схему преобразователя:
«` «`Эта схема отражает основные компоненты понижающего преобразователя на MC34063. Входное напряжение 12В подается слева, выходное напряжение 5В снимается справа. Ключевые элементы схемы:
- Микросхема MC34063 в центре
- Входной конденсатор для фильтрации помех
- Дроссель 100 мкГн для накопления энергии
- Диод Шоттки 1N5819 для выпрямления
- Выходной конденсатор 470 мкФ для сглаживания пульсаций
- Резисторы обратной связи для установки выходного напряжения
- Времязадающий конденсатор 470 пФ для установки частоты
Сборка и тестирование преобразователя 12В в 5В
После расчета компонентов и составления схемы можно приступать к сборке преобразователя. Основные этапы:
- Подготовка макетной платы или изготовление печатной платы
- Монтаж компонентов согласно схеме
- Проверка правильности соединений
- Подключение источника питания 12В
- Измерение выходного напряжения (должно быть около 5В)
После сборки необходимо провести тестирование преобразователя при различных нагрузках. Основные параметры для проверки:
- Стабильность выходного напряжения при изменении нагрузки
- Уровень пульсаций на выходе
- КПД преобразователя при разных нагрузках
- Максимальный выходной ток
- Нагрев компонентов
Результаты тестирования понижающего преобразователя на MC34063
Проведенные испытания собранного преобразователя показали следующие результаты:
- Выходное напряжение: 5.13-5.17В при нагрузке 0-982 мА
- Пульсации на выходе: 60-80 мВ (размах)
- КПД: 71-79% при нагрузке 200-982 мА
- Максимальный выходной ток: 982 мА
- Потребление без нагрузки: 3.52 мА
Эти показатели демонстрируют, что собранный преобразователь обеспечивает стабильное выходное напряжение с низким уровнем пульсаций в широком диапазоне нагрузок. КПД преобразователя достаточно высок для устройства такого класса.
Возможные улучшения конструкции преобразователя
Хотя собранный преобразователь показал хорошие результаты, его характеристики можно улучшить следующими способами:
- Использование конденсатора с низким ESR на выходе для уменьшения пульсаций
- Оптимизация разводки печатной платы для снижения помех
- Применение более точных компонентов с меньшим допуском
- Увеличение частоты переключения для уменьшения габаритов дросселя
- Добавление входного фильтра для подавления помех в сеть питания
Эти меры позволят повысить КПД преобразователя, снизить уровень пульсаций и электромагнитных помех, а также увеличить максимальный выходной ток.
Применение понижающего преобразователя 12В в 5В
Разработанный понижающий преобразователь на MC34063 может найти применение во многих областях:
- Автомобильная электроника (питание устройств от бортовой сети 12В)
- Промышленная автоматика (питание датчиков и контроллеров)
- Бытовая техника (преобразование напряжения адаптеров питания)
- Портативные устройства (эффективное преобразование напряжения аккумуляторов)
- Системы видеонаблюдения (питание камер от источника 12В)
Благодаря простоте конструкции, низкой стоимости компонентов и хорошим характеристикам, такой преобразователь может стать основой для создания эффективных источников питания в различных электронных устройствах.
DC-DC конвертеры
- Mini-Tech
- Источники питания
- DC-DC конвертеры
Новинки
Линза коллиматорная для светодиода 1-3W 30°
Коллиматорная линза для светодиодов 1-3W. Используется для создания направленного светового потока с углом свечения — 30°. Линза выполнена из оргстекла, размеры ..
5.00грн
Огнестойкая сумка для аккумуляторовLIPO SAFE — это огнестойкая сумка, которая может применяться при заряде высокотоковых Li-Po (литий-полимерных) аккумуляторов, а также для их долговременного хранения. ..
350.00грн
Датчик автокалибровки уровня стола 3D Touch
Датчик автокалибровки (автоуровня) стола 3D Touch для автоматической компенсации неровности поверхности стола 3D принтера (аналог BLTouch). Датчик устанавл..
430.00грн
USB нагрузка 1А / 2А
USB нагрузка 1А / 2А состоит из двух 10Вт резисторов сопротивлением 5 Ом. Один резистор включен постоянно (ток 1А) а другой подключается параллельно тумб..
45.00грн
Роликовая каретка Openbuilds V-Slot mini Gantry 50х50мм
Роликовая каретка Openbuilds mini V-Slot Gantry используется для построения надежного и безлюфтового механизма на основе профилей типа V-Slot 20х20, 20х40 и 20..
290.00грн
Кабель USB type A — Type C
Кабель USB type A — Type C используется для подключения к компьютеру различных USB устройств с разъемом Type C. Длина провода — до 1 м. Комплектаци..
40.00грн
Переходник TYPE C в DIP4 2. 54mm
Плата-переходник TYPE C — DIP4 2.54mm. Устройство представляет из себя плату с припаяным разъемом Type C, выводы которого разведены на разъем под гребе..
10.00грн
GPS модуль с компасом Matek M8Q-5883GPS модуль M8Q-5883 от компании Matek со встроенным компасом QMC5883L. Оснащен чипом u-blox M8 и поддерживает системы позиционирования и навигац..
1 460.00грн
Рекомендуем
Arduino Uno R3
Arduino Uno R3 — это наиболее популярная плата из серии Arduino Стандартный форм-фактор платы Uno позволяет подключать к ней огромное количество различных шилдов -..
12
380. 00грн
Беспаечная макетная плата на 400 точек
Качественная макетная плата для прототипирования без использования пайки. На тыльной стороне платы имеется двухсторонний скотч, позволяющий надежно закрепить макетку в удобно..
1
45.00грн
LCD Keypad Shield
Шилд DFRobot LCD Keypad Shield является удобным средством для вывода информации, построения меню и других целей в проектах на базе Arduino. Включает в с..
5
120.00грн
5 мм RGB LED общий катод (ОК )
Трехцветный светодиод RGB LED с диаметром линзы 5мм. Модель — F51BW9RGB-C. Четырехвыводной с общим катодом. Линза прозрачная. Рабочий ток ..
3.00грн
220 Ом (Ohm) 500В 0,25 Вт 5%
Резистор металлопленочный 220 Ом (Ohm) 500В 0,25 Вт 5% Сопротивление 220 Ом Максимальное напряжение 500 В Рабочая те..
0.50грн
Сравнение товаров (0)
Сортировать: По умолчаниюПо имени (A — Я)По имени (Я — A)По цене (возрастанию)По цене (убыванию)По рейтингу (убыванию)По рейтингу (возрастанию)По модели (A — Я)По модели (Я — A)
Показывать: 15255075100
DC-DC конвертер повышающий 2…24В в 5…28В на MT3608
Модуль MT3608 DC-DC Step-Up Converter 2…24V to 5…28V — это компактный и эффективный повышающий преобразователь постоянного тока на микросхеме импульсного преобр. .
6
30.00грн
DC-DC конвертер повышающий 3.5…32В в 5…35В на XL6009
Конвертер XL6009 DC-DC Step-Up Converter 3.5…32V to 5…35V является простым и надежным повышающим преобразователем постоянного тока на микросхеме импульсного пре..
5
50.00грн
DC-DC конвертер понижающий 4. ..38В в 1.25…32В на XL4005
Конвертер XL4005 DC-DC Step-Down Converter 4…38V to 1.25…32 является простым и надежным понижающим преобразователем постоянного тока на микросхеме импульсн..
5
55.00грн
DC-DC конвертер понижающий 4.5…40В в 1.5…35В на LM2596
Конвертер LM2596 DC-DC Step-Down Converter 4.5…40V to 1.5…35 является простым и надежным понижающим преобразователем постоянного тока на микросхеме импульсного преоб..
1
45. 00грн
Понижающая плата в категории «Техника и электроника»
Зарядное устройство — понижающая плата 4 USB Вход: 9-36В Выход: 5В/5А
Заканчивается
Доставка по Украине
332 грн
Купить
3A Mini DC-DC понижающий модуль платы преобразователя 5 В-30 в до 3,3 В 5 В
Доставка по Украине
49 грн
Купить
Преобразователь повышающий / понижающий USB вход 3,5..12В выход 1,2..24В вольтметр плата модуль конвертер ЮСБ
Доставка по Украине
100 грн
Купить
Понижающий модуль LM2596S с регулировкой тока и напряжения стабилизатор плата преобразователь драйвер зарядное
Доставка по Украине
65 грн
Купить
Преобразователи напряжения до 32V Понижающий 5в Плата FCP (QC3) Номинальный ток до 2 А
Заканчивается
Доставка по Украине
53 грн
Купить
Понижающий преобразователь XL4015E1 с регулировкой тока и напряжения модуль плата стабилизатор
Доставка по Украине
80 грн
Купить
Понижающий модуль Mini 360 DC-DC MP2307DN регулируемый плата конвертер Mini-360 преобразрватель
Доставка по Украине
22 грн
Купить
Плата быстрой зарядки, понижающий DC6-35V. Плата повербанка. OC4.+QC3
Доставка по Украине
726 грн
Купить
Понижающий преобразователь 8-40В в 1,25-36В XL4016 8A плата модуль понижайка драйвер блок питания
Доставка по Украине
194 грн
Купить
Плата быстрая зарядка телефона PD3,0, QC4. Понижающий модуль 26Watt
Доставка по Украине
594 грн
Купить
Плата стаб. питания импульсный 1-28V 2A понижающий
Доставка по Украине
57.50 грн
Купить
Понижающий преобразователь DC-DC XL4005 5-32В на 0.8-24В 5А
На складе в г. Кривой Рог
Доставка по Украине
115 грн
Купить
Кривой Рог
Преобразователь повышающий / понижающий USB вход 3,5..12В выход 1,2..24В вольтметр плата модуль конвертер ЮСБ
Доставка по Украине
135 грн
Купить
Набор для сборки wi fi питания роутера от аккумулятора штекер 5,5 5-9-12-24 вольт
На складе
Доставка по Украине
99 грн
Купить
Трансформатор на друковану плату 0,35 VA, 230/2х6V, в корпусі
Доставка по Украине
144 грн
Купить
Смотрите также
Трансформатор на друковану плату 0,35 VA, 230/6V, в герметичному корпусі
Доставка по Украине
139 грн
Купить
Регулируемый понижающий преобразователь, модуль питания LM2596HV DC
Доставка по Украине
160. 95 грн
Купить
Преобразователь напряжения понижающий LM2596
Доставка из г. Одесса
Цену уточняйте
SeNatAutoОдесса
Понижающий стабилизатор напряжения XL4016 регулируемый c вольтметром
На складе
Доставка по Украине
178.40 грн
Купить
LM2596HV DC-DC Step Down CC-CV Регулируемый модуль питания постоянного тока 5 В-55 В до 1,25-30 В 15 Вт Модуль
На складе
Доставка по Украине
230 грн
Купить
Стабилизатор/преобразователь напряжения понижающий LM2596 DC-DC CC/CV 7-35В — 1.25-30В 3А
На складе
Доставка по Украине
120 грн
Купить
XL4016 8A, DC-DC понижуючий перетворювач з регулюванням струму і напруги
Заканчивается
Доставка по Украине
от 220 грн
Купить
Понижающий преобразователь mini360 (LM2596)
На складе
Доставка по Украине
27. 09 грн
Купить
CA-1253 преобразователь понижающий DC-DC 12V to 5V + 3.3V
Доставка по Украине
118.65 грн
Купить
Плата понижающий преобразователь постоянного напряжения MC34063
На складе в г. Софиевская Борщаговка
Доставка по Украине
18 грн
Купить
Софиевская Борщаговка
Преобразователи напряжения 6-24В Понижающий 5v Плата CTP2 QC3 QC4
Недоступен
212 грн
Смотреть
Преобразователи напряжения DC XL4015 Понижающий до 36В Плата Номинальный ток до 3А
Недоступен
71 грн
Смотреть
Зарядное устройство. Лабораторные блоки питания. Понижающая / Повышающая плата Вход: 5-30В Выход: 0.5-30В /4А
Недоступен
786 грн
Смотреть
Преобразователи напряжения Понижающий Плата Номинальный ток до
Недоступен
79 грн
Смотреть
Схема понижающего преобразователя 12 В в 5 В с использованием MC34063
В предыдущем уроке мы продемонстрировали детальный проект повышающего преобразователя с использованием MC34063, где был разработан повышающий преобразователь 3,7 В в 5 В. Здесь мы видим, как преобразовывает 12В в 5В . Поскольку мы знаем, что точные 5-вольтовые батареи не всегда доступны, и иногда нам нужно более высокое напряжение и более низкое напряжение одновременно для управления различными частями схемы, поэтому мы используем источник более высокого напряжения (12 В) в качестве основного источника питания и уменьшаем его. напряжение на более низкое напряжение (5 В) везде, где это необходимо. Для этого Схема понижающего преобразователя используется во многих электронных приложениях, которые снижают входное напряжение в соответствии с требованиями нагрузки.
В этом сегменте доступно множество вариантов; как видно из предыдущего урока, MC34063 — один из самых популярных импульсных стабилизаторов, доступных в этом сегменте. MC34063 можно настроить в трех режимах: Buck, Boost, и Inverting . Мы будем использовать конфигурацию Buck для преобразования источника постоянного тока 12 В в источник постоянного тока 5 В с током 1 А 9. 0004 выходной ток. Ранее мы построили простую схему понижающего преобразователя с использованием полевого МОП-транзистора; вы также можете проверить много других полезных схем силовой электроники здесь. Схема контактов
IC MC34063
MC34063 показана на рисунке ниже. С левой стороны показана внутренняя схема MC34063, а с другой стороны схема распиновки.
MC34063 это 1 . 5A Шаг вверх или шаг вниз или инвертирующий регулятор , благодаря свойству преобразования постоянного напряжения, MC34063 является преобразователем постоянного тока в постоянный.
В 8-контактном корпусе эта ИС обеспечивает следующие функции:
- Справочный номер с температурной компенсацией
- Цепь ограничения тока
- Управляемый генератор рабочего цикла с активным сильноточным выходным ключом драйвера.
- Принимается от 3,0 В до 40 В постоянного тока.
- Может работать при частоте коммутации 100 кГц с допуском 2%.
- Очень низкий ток в режиме ожидания
- Регулируемое выходное напряжение
Кроме того, несмотря на эти функции, он широко доступен и гораздо более экономичен, чем другие ИС, доступные в этом сегменте.
В предыдущем уроке мы разработали схему повышения напряжения с использованием MC34063 для повышения напряжения литиевой батареи 3,7 В до 5,5 В. В этом уроке мы разработаем понижающий преобразователь 12 В в 5 В.
Расчет значений компонентов для повышающего преобразователя
Если мы проверим таблицу данных, мы увидим полную диаграмму формул для расчета желаемых значений, необходимых в соответствии с нашим требованием. Вот таблица формул, доступная внутри таблицы данных, а также показана повышающая схема.
Вот схема без значений тех компонентов, которые будут использоваться дополнительно с MC34063 .
Мы рассчитаем значения, необходимые для нашего проекта. Мы можем выполнить расчеты по формулам, приведенным в таблице данных, или , мы можем использовать таблицу Excel, предоставленную на веб-сайте ON Semiconductor.
Вот ссылка на таблицу excel.
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC34063%20DWS.XLS
Шаги для расчета значений этих компонентов —
Шаг 1: — Во-первых, нам нужно выбрать диод. Мы выберем широко доступный диод 1N5819 . Согласно техническому описанию, при прямом токе 1A прямое напряжение диода будет 0,60 В.
Шаг 2: — Сначала мы рассчитываем индуктивность и ток переключения, поскольку это потребуется для дальнейшего расчета. Наш средний ток индуктора будет пиковым током индуктора. Итак, в нашем случае ток дросселя:
IL(avg) = 1A
Шаг 3: — Теперь пришло время для пульсаций тока катушки индуктивности. Типичный индуктор использует 20-40% среднего выходного тока. Таким образом, если мы выберем ток пульсаций катушки индуктивности 30%, будет 1А * 30% = 0,30А 1 + 0,30/2 = 1,15 А
Шаг 5: — Мы рассчитаем t ON /t OFF по приведенной ниже формуле
Для этого наше Vout составляет 5 В, а прямое напряжение диода (Vf) составляет 0,60 В. Наше минимальное входное напряжение Vin (min) составляет 12 В, а напряжение насыщения — 1 В (1 В в таблице данных). Собрав все вместе, мы получим
. (5+0,60) / (12-1-5) = 0,93 Итак, t ON /t OFF = .93uS
Шаг 6: — Теперь рассчитаем время Ton + Toff по формуле Ton + Toff = 1 / f
Мы выберем более низкую частоту переключения, 40 кГц.
Итак, Ton + Toff = 1/40Khz = 25 мкс
Шаг 7: — Теперь мы рассчитаем время Toff . Поскольку мы вычисляли тонны + тонны и тонны / тонны ранее, расчет будет проще,
0007 Шаг 9: — Нам нужно выбрать времязадающий конденсатор Ct , который потребуется для получения нужной частоты. Шаг 10: — В зависимости от этих значений мы рассчитаем значение индуктора Шаг 11: — Для тока 1 А значение Rsc будет равно 0,3/Ipk. Таким образом, для нашего требования это будет Rsc = 0,3/1,15 = 0,260 Ом Шаг 12: — Рассчитаем значения выходного конденсатора, мы можем выбрать значение пульсаций 100 мВ (от пика к пику). ) с выхода повышения. Мы выберем 470 мкФ, 25В. Чем больше конденсатора будет использовано, тем сильнее будут уменьшаться пульсации. Шаг 13: — Наконец, нам нужно рассчитать сопротивление резисторов обратной связи по напряжению. Мы выберем R1 value 2k , Таким образом, значение R2 будет рассчитано как Итак, после расчета всех значений. Вот обновленная схема Примечание. Мы использовали индуктор на 100 мкГн, так как он легко доступен у местных поставщиков с номинальным током 2,5 А. Также мы использовали резистор .3R вместо .26R. После размещения компонентов припаяйте их к перфорированной плате Перед тестированием схемы нам нужны переменные нагрузки постоянного тока для получения тока от источника питания постоянного тока. В небольшой лаборатории электроники, где мы тестируем схему, допуски при тестировании намного выше, и из-за этого точность измерений не на должном уровне. Осциллограф правильно откалиброван, но искусственные шумы, электромагнитные помехи, радиочастоты также могут повлиять на точность результатов проверки. Кроме того, мультиметр имеет допуск +/- 1%. Здесь мы будем измерять следующие вещи Температура в нашей комнате была 26 градусов Цельсия , когда мы тестировали схему. На изображении выше мы видим нагрузку постоянного тока . Это резистивная нагрузка и как мы видим, тен. 1 Ом резисторы в параллельном соединении являются фактической нагрузкой, которая подключена через полевой МОП-транзистор. Мы будем управлять затвором МОП-транзистора и позволять току течь через резисторы. Эти резисторы преобразуют электрическую мощность в тепло. Результат состоит из 5 % допуска. Кроме того, эти результаты нагрузки включают потребляемую мощность самой нагрузки, поэтому, когда нагрузка не подключена к ней и питается от внешнего источника питания, по умолчанию будет отображаться ток нагрузки 70 мА. В нашем случае мы запитаем нагрузку от внешнего стендового блока питания и протестируем схему. Конечным выходом будет (Результат – 70 мА). Ниже показана наша тестовая установка ; мы подключили нагрузку через цепь, мы измеряем выходной ток на понижающем регуляторе, а также его выходное напряжение. Осциллограф также подключен к понижающему преобразователю, поэтому мы также можем проверить выходное напряжение. Мы обеспечиваем вход 12V от нашего настольного блока питания. Рисуем . 88A или 952мА-70мА = 882мА тока с выхода. Выходное напряжение 5,15 В . На данный момент, если мы проверим размах пульсаций на осциллографе. Мы видим выходную волну, пульсация 60 мВ (пик-пик). Подходит для понижающего преобразователя 12 В в 5 В. Выходной сигнал выглядит следующим образом: Вот временной интервал выходного сигнала. Это 500 мВ на деление и 500 мкс временной интервал. Вот подробный отчет об испытаниях Время Нагрузка (мА) Напряжение (В) Пульсация (размах) (мВ) 180 0 5,17 60 180 200 5,16 60 180 400 5,16 60 180 600 5,16 80 180 800 5,15 80 180 982 5. 13 80 180 1200 4,33 120 Мы меняли нагрузку и ждали около 3 минут на каждом этапе, чтобы проверить, стабильны ли результаты. После 982 мА нагрузка Напряжение значительно упало. В других случаях от 0 нагрузок до 940 мА падение выходного напряжения составляло примерно 0,02 В, что является достаточно хорошей стабильностью при полной нагрузке. Кроме того, после нагрузки 982 мА выходное напряжение значительно падает. Мы использовали резистор .3R вместо .26R, благодаря чему мы можем потреблять ток нагрузки 982 мА. Блок питания MC34063 не может обеспечить должной стабильности при полной нагрузке 1 А, так как мы использовали .3R вместо .26R. Но 982 мА очень близко к выходному току 1 А. Кроме того, мы использовали резисторы с допуском 5%, которые чаще всего доступны на местном рынке. Мы рассчитали КПД при фиксированном входе 12 В и при изменении нагрузки. Вот результат Входное напряжение (В) Входной ток (А) Вход Выход Выход Выходная мощность (Вт) Эффективность (n) 12.04 0,12 1.4448 5,17 0,2 1,034 71.56699889 12.04 0,23 2,7692 5,16 0,4 2,064 74. 53416149 12.04 0,34 4.0936 5,16 0,6 3,096 75.6302521 12.04 0,45 5.418 5,16 0,8 4,128 76.1 12.04 0,53 6.3812 5,15 0,98 5.047 79.09170689 Как мы видим, средняя эффективность составляет около 75% , что на данном этапе является хорошим результатом. Потребление тока в режиме холостого хода зафиксировано 3,52мА при нагрузке 0. Также мы проверили на КЗ , и наблюдаем Нормальное при КЗ. После порога максимального выходного тока выходное напряжение значительно снижается и через определенное время приближается к нулю. В эту схему можно внести улучшения; мы можем использовать конденсатор с более высоким значением ESR с низким значением ESR, чтобы уменьшить пульсации на выходе. Кроме того, необходимо правильное проектирование печатной платы. %PDF-1.4
%
1 0 объект
>
эндообъект
5 0 объект
>
эндообъект
2 0 объект
>
эндообъект
3 0 объект
>
эндообъект
4 0 объект
>
транслировать
приложение/pdf
Ton = (Ton + Toff) – Toff = 25us – 12.95us = 12.05us
Ct = 4,0 x 10 -5 x Ton = 4,0 x 10 -5 x 12,05 мкс = 482 пФ
Vвых = 1,25 (1 + R2/R1)
5 = 1,25 (1 + R2/2К)
R2 = 6,2k
(сек)
Мощность (Вт)
Напряжение (В)
Ток (А) 19 MC34063A — инвертирующий регулятор — понижающий, повышающий, коммутирующий 1,5 А