Tunnete psühholoogia 

Trafoga laadija mc34063 jaoks. Lülituspinge regulaatorid MC34063A, MC33063A, NCV33063A. MC34063 tööpiirangud

Tänapäeval on ilmunud palju mikroskeemide LED-voolu stabilisaatoreid, kuid kõik need on reeglina üsna kallid. Ja kuna leviku tõttu on vaja selliseid stabilisaatoreid võimsad LED-id suured, siis peame otsima nende jaoks võimalusi, stabilisaatoreid ja odavamaid.

Siin pakume veel üht stabilisaatori versiooni, mis põhineb tavalisel ja odaval MC34063 võtmestabilisaatori kiibil. Kavandatav versioon erineb selle mikroskeemi juba tuntud stabilisaatoriahelatest veidi ebastandardse kaasamise poolest, mis võimaldab suurendada töösagedust ja tagada stabiilsuse isegi induktiivpooli induktiivsuse ja väljundkondensaatori mahtuvuse madalate väärtuste korral.

Mikroskeemi omadused - PWM või PWM?

Mikroskeemi eripära on see, et see on nii PWM kui ka relee! Lisaks saate ise valida, mis see saab.

Dokument AN920-D, mis kirjeldab seda mikrolülitust üksikasjalikumalt, ütleb ligikaudu järgmist (vt mikroskeemi talitlusskeemi joonisel 2).

Ajastuskondensaatori laadimise ajal seadistatakse päästikut juhtiva loogikaelemendi "AND" ühele sisendile loogiline. Kui stabilisaatori väljundpinge on nominaalsest madalam (sisendil, mille lävipinge on 1,25 V), siis seatakse loogiline ka sama elemendi teisele sisendile. Sel juhul seatakse elemendi väljundisse ka loogiline ühik ja päästiku sisendis “S” see seatakse (sisendi “S” aktiivne tase on loogiline 1) ja selle väljundis “Q Ilmub loogiline, avades võtmetransistorid.

Kui sageduse seadistuskondensaatori pinge jõuab ülemise läveni, hakkab see tühjenema ja loogikaelemendi “AND” esimesse sisendisse ilmub loogiline null. Sama tase antakse ka päästiku lähtestussisendile (aktiivne tase R-sisendil on loogiline 0) ja lähtestab selle. Päästiku väljundisse Q ilmub loogiline null ja võtmetransistorid sulguvad.
Seejärel tsükkel kordub.

Funktsionaalne diagramm näitab, et see kirjeldus kehtib ainult voolukomparaatori kohta, mis on funktsionaalselt ühendatud põhiostsillaatoriga (juhitakse mikrolülituse sisendiga 7). Kuid pingekomparaatori väljundil (juhitakse sisendiga 5) selliseid "õigusi" pole.

Selgub, et igas tsüklis suudab voolukomparaator nii võtmetransistoreid avada kui ka sulgeda, kui seda muidugi pingekomparaator lubab. Kuid pingekomparaator ise saab väljastada ainult avamise loa või keelu, mida saab töödelda alles järgmises tsüklis.

Siit järeldub, et kui lühistada voolukomparaatori sisendit (kontaktid 6 ja 7) ja juhtida ainult pingekomparaatorit (tihvt 5), avatakse võtmetransistorid selle poolt ja jäävad avatuks kuni kondensaatori laadimistsükli lõpuni. , isegi kui pinge võrdlussisendis ületab läve. Ja alles siis, kui kondensaator hakkab tühjenema, sulgeb generaator transistorid. Selles režiimis saab koormusele antavat võimsust doseerida ainult põhiostsillaatori sagedusega, kuna võtmetransistorid, kuigi need on sunniviisiliselt suletud, on mis tahes sageduse väärtusel ainult 0,3–0,5 μs. Ja see režiim sarnaneb rohkem PFM-iga - impulsi sagedusmodulatsioon, mis kuulub relee reguleerimise tüüpi.

Kui, vastupidi, lühistate pingekomparaatori sisendi korpusesse, kõrvaldades selle tööst, ja juhite ainult voolukomparaatori sisendit (tihvt 7), avab võtmetransistorid põhiostsillaator. ja suletakse igas tsüklis praeguse komparaatori käsul! See tähendab, et koormuse puudumisel, kui voolukomparaator ei tööta, avanevad transistorid pikka aega ja sulguvad lühikeseks ajaks. Ülekoormamisel, vastupidi, need avanevad ja sulguvad kohe pikaks ajaks praeguse komparaatori käsul. Mõne keskmise koormusvoolu väärtuse korral avab generaator võtmed ja mõne aja pärast, pärast voolu võrdleja käivitamist, need suletakse. Seega reguleerib selles režiimis koormuse võimsust transistoride avatud oleku kestus - see tähendab täielik PWM.

Võib väita, et see pole PWM, kuna selles režiimis ei jää sagedus konstantseks, vaid muutub - see väheneb tööpinge suurenemisega. Kuid püsiva toitepinge korral jääb sagedus muutumatuks ja koormusvool stabiliseerub ainult impulsi kestuse muutmisega. Seetõttu võime eeldada, et see on täieõiguslik PWM. Ja töösageduse muutumine toitepinge muutumisel on seletatav voolukomparaatori otsese ühendusega põhiostsillaatoriga.

Kui mõlemat komparaatorit kasutatakse samaaegselt (klassikalises vooluringis), töötab kõik täpselt samamoodi ja võtmerežiim või PWM lülitatakse sisse sõltuvalt sellest, milline komparaator parasjagu käivitub: kui on ülepinge - võti üks (PWM) , ja kui voolul on ülekoormus - PWM

Pingekomparaatori saate täielikult tööst kõrvaldada, lühistades mikrolülituse 5. kontakti korpusega, ja stabiliseerida pinget ka PWM-i abil, paigaldades täiendava transistori. See valik on näidatud joonisel 1.

Joonis 1

Pinge stabiliseerimine selles vooluringis toimub voolukomparaatori sisendis oleva pinge muutmisega. Tugipinge on väljatransistori VT1 paisu lävipinge. Stabilisaatori väljundpinge on võrdeline transistori lävipinge ja takistusliku jaguri Rd1, Rd2 jaotusteguri korrutisega ning arvutatakse järgmise valemiga:

Uout=Up(1+Rd2/Rd1), kus

Üles – lävipinge VT1 (1,7…2V).

Voolu stabiliseerumine sõltub ikkagi takisti R2 takistusest.

Praeguse stabilisaatori tööpõhimõte.

MC34063 kiibil on kaks sisendit, mida saab kasutada voolu stabiliseerimiseks.

Ühe sisendi lävipinge on 1,25 V (5. pin ms), mis pole võimsuskadude tõttu üsna võimsate LED-ide puhul kasulik. Näiteks voolutugevusel 700mA (3W LED-i puhul) on meil vooluanduri takisti kaod 1,25*0,7A=0,875W. Ainuüksi sel põhjusel ei saa muunduri teoreetiline kasutegur olla suurem kui 3W/(3W+0,875W)=77%. Tegelik on 60%...70%, mis on võrreldav lineaarsete stabilisaatorite või lihtsalt voolu piiravate takistitega.

Mikrolülituse teise sisendi lävipinge on 0,3 V (7. pin ms) ja see on loodud kaitsma sisseehitatud transistori ülevoolu eest.
Tavaliselt kasutatakse seda mikrolülitust nii: sisend lävega 1,25 V - pinge või voolu stabiliseerimiseks ja sisend lävega 0,3 V - mikrolülituse kaitsmiseks ülekoormuse eest.
Mõnikord paigaldatakse vooluanduri pinge võimendamiseks täiendav op-amp, kuid me ei kaalu seda võimalust vooluahela atraktiivse lihtsuse kaotamise ja stabilisaatori maksumuse suurenemise tõttu. Lihtsam on võtta teine ​​mikroskeem...

Selle valiku korral tehakse ettepanek kasutada voolu stabiliseerimiseks sisendit, mille lävipinge on 0,3 V, ja lihtsalt välja lülitada teine, pingega 1,25 V.

Skeem osutub väga lihtsaks. Tajumise hõlbustamiseks on näidatud mikrolülituse enda funktsionaalsed üksused (joonis 2).

Joonis 2

Vooluahela elementide otstarve ja valik.

Diood D koos õhuklapiga L— mis tahes impulssstabilisaatori elemendid arvutatakse vastavalt vajaliku koormusvoolu ja induktiivpooli voolu pidevrežiimi jaoks.

Kondensaatorid Ci ja Co– blokeerimine sisse- ja väljapääsul. Väljundkondensaator Co pole koormusvoolu väikeste pulsatsioonide tõttu põhimõtteliselt vajalik, eriti induktiivpooli suurte väärtuste korral, seetõttu on see joonistatud punktiirjoonena ja see ei pruugi tegelikus vooluringis olla.

Kondensaator CT– sageduse seadistamine. See ei ole ka põhimõtteliselt vajalik element, nii et see on näidatud punktiirjoonega.

Mikroskeemi andmelehtedel on näidatud maksimaalne töösagedus 100 KHz, tabeli parameetrid näitavad keskmist väärtust 33 KHz ja graafikud, mis näitavad lüliti avatud ja suletud olekute kestuse sõltuvust sageduse mahtuvusest. seadistuskondensaator näitab minimaalseid väärtusi vastavalt 2 μs ja 0,3 μs (mahtuvusega 10 pF).
Selgub, et kui võtta viimased väärtused, siis on periood 2μs+0,3μs=2,3μs ja see on sagedus 435KHz.

Kui võtta arvesse mikrolülituse tööpõhimõtet - peamise ostsillaatori impulsi poolt seatud ja voolukomparaatoriga lähtestatud päästikut, selgub, et see ms on loogiline ja loogika töösagedus on vähemalt mitu MHz. Selgub, et jõudlust piiravad ainult võtmetransistori kiirusomadused. Ja kui see ei töötaks sagedusel 400 KHz, siis impulsside lagunemisega rinded viibiksid ja efektiivsus oleks dünaamiliste kadude tõttu väga madal. Praktika on aga näidanud, et erinevate tootjate mikroskeemid käivituvad hästi ja töötavad üldse ilma sageduse seadistuskondensaatorita. Ja see võimaldas suurendada töösagedust nii palju kui võimalik - kuni 200 KHz - 400 KHz, sõltuvalt mikroskeemi tüübist ja selle tootjast. Mikroskeemi võtmetransistorid hoiavad selliseid sagedusi hästi, kuna impulsi tõus ei ületa 0,1 μs ja langusajad ei ületa 0,12 μs töösagedusel 380 KHz. Seetõttu on isegi sellistel kõrgendatud sagedustel transistoride dünaamilised kaod üsna väikesed ning peamised kaod ja kuumenemine on määratud võtmetransistori (0,5...1V) suurenenud küllastuspingega.

Takisti Rb piirab sisseehitatud võtmetransistori baasvoolu. Selle diagrammil näidatud takisti kaasamine võimaldab teil vähendada sellel hajuvat võimsust ja suurendada stabilisaatori efektiivsust. Pingelang takistil Rb võrdub toitepinge, koormuspinge ja mikrolülituse pingelanguse vahega (0,9-2V).

Näiteks 3-st LED-ist koosneva jadaketiga, mille pingelang on kokku 9...10V ja toiteallikana aku (12-14V), ei ületa takisti Rb pingelang 4V.

Selle tulemusena on takisti Rb kaod võrreldes tüüpilise ühendusega kordades väiksemad, kui takisti on ühendatud 8. kontakti ms ja toitepinge vahele.

Tuleb meeles pidada, et mikroskeemi sisse on juba paigaldatud täiendav takisti Rb või suurendatakse võtmestruktuuri enda takistust või on võtmestruktuur kujundatud vooluallikana. See tuleneb konstruktsiooni küllastuspinge (tihvtide 8 ja 2 vahel) sõltuvuse graafikust toitepingest piirava takisti Rb erinevatel takistustel (joon. 3).

Joonis 3

Selle tulemusena võib mõnel juhul (kui toite- ja koormuse pingete vahe on väike või takistilt Rb on võimalik kaod mikrolülitusse üle kanda) ära jätta takisti Rb, mis ühendab mikrolülituse viigu 8 otse kas väljundiga või toitepingele.

Ja kui stabilisaatori üldine tõhusus pole eriti oluline, saate ühendada mikrolülituse kontaktid 8 ja 1 üksteisega. Sel juhul võib efektiivsus sõltuvalt koormusvoolust väheneda 3-10%.

Takisti Rb väärtuse valimisel tuleb teha kompromiss. Mida väiksem on takistus, seda madalama algtoitepingega algab koormusvoolu stabiliseerimisrežiim, kuid samal ajal suurenevad kaod sellel takistil suure toitepinge muutuste vahemikus. Selle tulemusena väheneb stabilisaatori efektiivsus koos toitepinge suurenemisega.

Järgmine graafik (joonis 4) näitab näiteks koormusvoolu sõltuvust toitepingest takisti Rb kahe erineva väärtuse juures - 24 oomi ja 200 oomi. Selgelt on näha, et 200-oomise takistiga kaob stabiliseerumine alla 14V toitepingetel (võtmetransistori ebapiisava baasvoolu tõttu). 24-oomise takistiga kaob stabiliseerumine 11,5 V pingel.

Joonis 4

Seetõttu on vaja hoolikalt arvutada takisti Rb takistus, et saavutada stabiliseerimine nõutavas toitepinge vahemikus. Eriti akutoitel, kui see ulatus on väike ja vaid paar volti.

Takisti Rsc on koormusvoolu andur. Selle takisti arvutamisel pole erilisi omadusi. Arvestada tuleks ainult sellega võrdluspinge Mikrolülituse voolusisend on erinevatel tootjatel erinev. Allolev tabel näitab mõne mikrolülituse tegelikke mõõdetud võrdluspinge väärtusi.

Kiip

Tootja

 U-viide (V)
MC34063ACD STMikroelektroonika
MC34063EBD STMikroelektroonika
GS34063S Globaltech Semiconductor
SP34063A Korporatsioon Sipex
MC34063A Motorola
AP34063N8 Analoogtehnoloogia
AP34063A Anachip
MC34063A Fairchild

Võrdluspinge väärtuse statistika on väike, seega ei tohiks antud väärtusi lugeda standardiks. Peate lihtsalt meeles pidama, et võrdluspinge tegelik väärtus võib andmelehel näidatud väärtusest oluliselt erineda.

Selline suur võrdluspinge hajumine on ilmselt põhjustatud voolusisendi eesmärgist - mitte koormusvoolu stabiliseerimisest, vaid ülekoormuskaitsest. Vaatamata sellele on ülaltoodud versioonis koormusvoolu säilitamise täpsus üsna hea.

Jätkusuutlikkusest.

MC34063 kiibil ei ole võimalust OS-i vooluringi korrektsiooni sisse viia. Algselt saavutatakse stabiilsus induktiivpooli induktiivsuse L ja eriti väljundkondensaatori Co mahtuvuse suurendamisega. Sel juhul tekib teatav paradoks - kõrgematel sagedustel töötades saab filtrielementide väikese induktiivsuse ja mahtuvusega saada vajalikud pinge ja koormusvoolu pulsatsioonid, kuid samas saab vooluringi ergutada, seega on vaja paigaldada suur induktiivsus ja (või) suur mahtuvus. Selle tulemusena on stabilisaatori mõõtmed üle hinnatud.

Täiendav paradoks on see, et astmelise lülitusstabilisaatorite jaoks ei ole väljundkondensaator põhimõtteliselt vajalik element. Vajaliku voolu (pinge) pulsatsiooni taseme saab ühe drosseliga.

Stabilisaatori hea stabiilsuse saavutate nõutavate või vähendatud induktiivsuse ja eriti väljundfiltri mahtuvuse väärtuste juures, kui paigaldate täiendava RC-korrektsiooniahela Rf ja Cf, nagu on näidatud joonisel 2.

Praktika on näidanud, et selle ahela ajakonstandi optimaalne väärtus ei tohiks olla väiksem kui 1KOhm*uF. Ahela parameetrite väärtusi, nagu 10 KΩ takisti ja 0,1 μF kondensaator, võib pidada üsna mugavaks.

Sellise parandusahelaga töötab stabilisaator stabiilselt kogu toitepinge vahemikus, väljundfiltri induktiivsuse (ühikud μH) ja mahtuvuse (ühikud ja μF osad) madalate väärtustega või ilma väljundkondensaatorita.

PWM-režiim mängib stabiilsuses olulist rolli, kui seda kasutatakse mikrolülituse voolusisendi stabiliseerimiseks.

Korrektsioon võimaldas osadel mikroskeemidel, mis varem üldse normaalselt töötada ei tahtnud, kõrgematel sagedustel töötada.

Näiteks järgmine graafik näitab STMicroelectronicsi MC34063ACD mikroskeemi töösageduse sõltuvust toitepingest sageduse seadistuskondensaatori võimsusega 100 pF.

Joonis 5

Nagu graafikult näha, ei tahtnud see mikroskeem ilma korrektsioonita töötada ka sageduse seadistuskondensaatori väikese võimsusega kõrgematel sagedustel. Mahtuvuse muutmine nullist mitmesaja pF-ni ei mõjutanud sagedust põhimõtteliselt ja selle maksimaalne väärtus ulatub vaevalt 100 KHz-ni.

Pärast RfCf parandusahela kasutuselevõttu hakkas see sama mikroskeem (nagu ka teised sarnased) töötama sagedustel kuni peaaegu 300 KHz.

Ülaltoodud sõltuvust võib võib-olla pidada tüüpiliseks enamiku mikroskeemide jaoks, kuigi mõne ettevõtte mikroskeemid töötavad kõrgematel sagedustel ilma korrektsioonita ja korrektsiooni kasutuselevõtt võimaldas saada nende jaoks töösageduse 400 KHz toitepingel 12. .14V.

Järgmine graafik näitab stabilisaatori tööd ilma korrektsioonita (joonis 6).

Joonis 6

Graafik näitab tarbitud voolu (Ip), koormusvoolu (In) ja väljundi lühisevoolu (Isc) sõltuvusi toitepingest kahe väljundkondensaatori mahtuvuse (Co) väärtuse puhul - 10 µF ja 220 µF.

Selgelt on näha, et väljundkondensaatori mahtuvuse suurendamine suurendab stabilisaatori stabiilsust – katkenud kõverad mahtuvusel 10 μF on põhjustatud iseergastusest. Toitepingel kuni 16V ergutus puudub, see ilmub 16-18V juures. Siis toimub mingi režiimimuutus ja 24V pingel tekib teine ​​kink. Samal ajal muutub töösagedus, mis on näha ka eelmisel graafikul (joonis 5) töösageduse sõltuvusest toitepingest (mõlemad graafikud saadi üheaegselt stabilisaatori ühe eksemplari uurimisel).

Väljundkondensaatori võimsuse suurendamine 220 µF-ni või rohkem suurendab stabiilsust, eriti madala toitepinge korral. Kuid see ei kõrvalda põnevust. Stabilisaatori enam-vähem stabiilse töö on võimalik saavutada väljundkondensaatori võimsusega vähemalt 1000 µF.

Sellisel juhul mõjutab induktiivpooli induktiivsus üldpilti väga vähe, kuigi on ilmne, et induktiivsuse suurendamine suurendab stabiilsust.

Töösageduse muutused mõjutavad koormusvoolu stabiilsust, mis on ka graafikul näha. Ei rahulda ja üldine stabiilsus väljundvoolu toitepinge muutumisel. Voolu võib pidada suhteliselt stabiilseks üsna kitsas toitepingevahemikus. Näiteks akutoitel töötades.

RfCf parandusahela kasutuselevõtt muudab radikaalselt stabilisaatori tööd.

Järgmine graafik näitab sama stabilisaatori tööd, kuid RfCf parandusahelaga.

Joonis 7

Selgelt on näha, et stabilisaator hakkas töötama nii, nagu voolustabilisaatori puhul peaks olema – koormus- ja lühisevoolud on peaaegu võrdsed ja konstantsed kogu toitepinge vahemikus. Sel juhul lakkas väljundkondensaator üldiselt stabilisaatori tööd mõjutamast. Nüüd mõjutab väljundkondensaatori mahtuvus ainult koormuse pulsatsioonivoolu ja pinge taset ning paljudel juhtudel ei saa kondensaatorit üldse paigaldada.

Allpool on näitena toodud koormusvoolu pulsatsiooni väärtused väljundkondensaatori Co erinevatel võimsustel. LED-id on ühendatud 3 järjestikku 10 paralleelrühma (30 tk.). Toitepinge - 12V. Drossel 47 µH.

Ilma kondensaatorita: koormusvool 226mA +-65mA või 22,6mA +-6,5mA LED kohta.
0,33uF kondensaatoriga: 226mA +-25mA või 22,6mA +-2,5mA LED-i kohta.
1,5uF kondensaatoriga: 226mA +-5mA või 22,6mA +-0,5mA LED-i kohta.
10uF kondensaatoriga: 226mA +-2,5mA või 22,6mA +-0,25mA LED-i kohta.

See tähendab, et ilma kondensaatorita kogu koormusvooluga 226 mA oli koormusvoolu pulsatsioon 65 mA, mis ühe LED-i kohta annab keskmiseks vooluks 22,6 mA ja pulsatsiooniks 6,5 mA.

On näha, kuidas isegi väike mahtuvus 0,33 μF vähendab järsult voolu pulsatsiooni. Samal ajal on mahtuvuse suurendamisel 1 µF-lt 10 µF-le juba vähe mõju pulsatsioonitasemele.

Kõik kondensaatorid olid keraamilised, kuna tavalised elektrolüüdid või tantaal ei taga isegi lähedast pulsatsioonitaset.

Selgub, et 1 µF kondensaatorist väljundis piisab igaks juhuks. Mahtuvuse suurendamine 10 µF-ni koormusvooluga 0,2–0,3 A on vaevalt mõttekas, kuna pulsatsioon ei vähene enam oluliselt võrreldes 1 µF-ga.
Kui võtta suurema induktiivsusega induktiivpool, saate ilma kondensaatorita hakkama isegi suurte koormusvoolude ja (või) kõrge toitepinge korral.

Sisendpinge pulsatsioon 12V toitel ja sisendkondensaatori Ci 10 μF võimsus ei ületa 100 mV.

Mikrolülituse võimsusvõimalused.

MC34063 mikroskeem töötab normaalselt toitepingel 3 V kuni 40 V vastavalt andmelehtedele (MS alates STM - kuni 50 V) ja tegelikkuses kuni 45 V, pakkudes DIP-8 paketi jaoks koormusvoolu kuni 1 A ja kuni 0,75 A SO-8 paketi jaoks. Kombineerides LED-ide jada- ja paralleelühendust, saab ehitada lambi väljundvõimsusega 3V*20mA=60mW kuni 40V*0,75...1A=30...40W.

Võttes arvesse võtmetransistori küllastuspinget (0,5...0,8V) ja mikrolülituse korpuse poolt hajutatud lubatud võimsust 1,2W, saab DIP-i puhul koormusvoolu suurendada kuni 1,2W/0,8V=1,5A. -8 pakett ja kuni 1A SO-8 paketi puhul.

Sel juhul on aga vajalik hea jahutusradiaator, vastasel juhul ei võimalda kiibi sisse ehitatud ülekuumenemiskaitse sellise vooluga töötada.

Mikrolülituse korpuse standardne DIP-jootmine plaadile ei taga maksimaalsete voolude juures vajalikku jahutust. SMD versiooni jaoks on vaja vormida DIP korpuse tihvtid, eemaldades tihvtide õhukesed otsad. Ülejäänud tihvtide lai osa painutatakse korpuse põhjaga tasa ja alles siis joodetakse plaadile. Trükkplaat on kasulik paigutada nii, et mikroskeemi korpuse all oleks lai ala ja enne mikroskeemi paigaldamist tuleb selle alusele kanda veidi soojusjuhtivat pasta.

Tänu lühikestele ja laiadele tihvtidele, samuti korpuse tihedale sobivusele trükkplaadi vasest polügoonile väheneb mikroskeemi korpuse soojustakistus ja see suudab veidi rohkem võimsust hajutada.

SO-8 korpuse puhul aitab lisaradiaatori paigaldamine plaadi või muu profiili kujul otse korpuse peale.

Ühest küljest tunduvad sellised jõu suurendamise katsed kummalised. Lõppude lõpuks saate lihtsalt lülituda teisele võimsamale mikroskeemile või paigaldada välise transistori. Ja üle 1,5A koormusvoolude korral on see ainus õige otsus. Kui aga on vaja koormusvoolu 1,3A, saate lihtsalt soojuse hajumist parandada ja proovida kasutada MC34063 kiibil odavamat ja lihtsamat varianti.

Selle stabilisaatori versiooni maksimaalne efektiivsus ei ületa 90%. Efektiivsuse edasist tõusu takistab võtmetransistori suurenenud küllastuspinge - vähemalt 0,4...0,5V voolutugevusel kuni 0,5A ja 0,8...1V voolutugevusel 1...1,5A. Seetõttu on stabilisaatori peamiseks kütteelemendiks alati mikroskeem. Tõsi, märgatav kuumenemine toimub ainult konkreetsel juhul maksimaalse võimsusega. Näiteks SO-8 pakendis olev mikroskeem soojeneb 1A koormusvooluga kuni 100 kraadini ja lülitatakse see ilma täiendava jahutusradiaatorita tsükliliselt välja sisseehitatud ülekuumenemiskaitsega. Voolutugevusel kuni 0,5A...0,7A on mikroskeem veidi soe ja voolutugevusel 0,3...0,4A ei kuumene üldse.

Kell suurenenud voolud koormust, saab töösagedust vähendada. Sel juhul vähenevad võtmetransistori dünaamilised kaod oluliselt. Üldine võimsuskadu ja korpuse kuumutamine vähenevad.

Välised elemendid, mis mõjutavad stabilisaatori efektiivsust, on diood D, induktiivpool L ning takistid Rsc ja Rb. Seetõttu tuleks diood valida madala päripingega (Schottky diood) ja induktiivpool valida võimalikult väikese mähise takistusega.

Takisti Rsc kadusid saate vähendada, vähendades lävipinget, valides vastava tootja mikroskeemi. Sellest on juba varem juttu olnud (vt tabelit alguses).

Teine võimalus takisti Rsc kadude vähendamiseks on takisti Rf täiendava konstantse voolu eelpinge sisseviimine (seda näidatakse allpool üksikasjalikumalt, kasutades stabilisaatori konkreetset näidet).

Takisti Rb tuleks hoolikalt arvutada, püüdes seda võtta võimalikult suure takistusega. Kui toitepinge muutub suurtes piirides, on parem takisti Rb asendada vooluallikaga. Sel juhul ei ole kadude suurenemine toitepinge suurenemisega nii järsk.

Kui kõik ülaltoodud meetmed on võetud, on nende elementide kadude osakaal 1,5-2 korda väiksem kui mikrolülituse kadu.

Kuna mikrolülituse voolusisendile antakse konstantne pinge, mis on proportsionaalne ainult koormusvooluga, mitte nagu tavaliselt, võtmetransistori vooluga võrdeline impulsspinge (koormusvoolude ja väljundkondensaatori summa) , induktiivpooli induktiivsus ei mõjuta enam töö stabiilsust, kuna see lakkab olemast elemendi korrigeerimise ahel (selle rolli mängib RfCf ahel). Induktiivsuse väärtusest sõltub ainult võtmetransistori voolu amplituud ja koormusvoolu pulsatsioon. Ja kuna töösagedused on suhteliselt kõrged, on isegi madalate induktiivsuste korral koormusvoolu pulsatsioon väike.

Kuid mikrolülitusse sisseehitatud suhteliselt väikese võimsusega võtmetransistori tõttu ei tohiks induktiivpooli induktiivsust oluliselt vähendada, kuna see suurendab transistori tippvoolu, samal ajal kui selle keskmine väärtus jääb samaks ja küllastuspinge suureneb. Selle tulemusena suurenevad transistori kaod ja üldine efektiivsus väheneb.
Tõsi, mitte dramaatiliselt – mõne protsendi võrra. Näiteks induktiivpooli asendamine 12 µH-lt 100 µH-le võimaldas tõsta ühe stabilisaatori efektiivsust 86%-lt 90%-le.

Teisest küljest võimaldab see isegi madalate koormusvoolude korral valida madala induktiivsusega drossel, jälgides, et võtmetransistori vooluamplituud ei ületaks mikroskeemile lubatud maksimaalset väärtust 1,5A.

Näiteks koormusvooluga 0,2A pingega 9...10V, toitepingega 12...15V ja töösagedusega 300KHz on vajalik drossel, mille induktiivsus on 53µH. Sel juhul ei ületa mikrolülituse võtmetransistori impulssvool 0,3 A. Kui induktiivpooli induktiivsust vähendada 4 μH-ni, siis sama keskmise voolu juures suureneb võtmetransistori impulssvool piirväärtuseni (1,5A). Tõsi, stabilisaatori efektiivsus väheneb suurenenud dünaamiliste kadude tõttu. Kuid võib-olla on mõnel juhul vastuvõetav tõhususe ohverdamine, kuid kasutada väikese suurusega induktiivpooli, millel on väike induktiivsus.

Induktiivpooli induktiivsuse suurendamine võimaldab suurendada ka maksimaalset koormusvoolu kuni mikrolülituse võtmetransistori maksimaalse voolu väärtuseni (1,5A).

Kui induktiivpooli induktiivsus suureneb, muutub lülitustransistori voolukuju täiesti kolmnurksest täiesti ristkülikukujuliseks. Ja kuna ristküliku pindala on 2 korda suurem rohkem ala kolmnurk (sama kõrguse ja alusega), siis saab transistori voolu (ja koormuse) keskmist väärtust vooluimpulsside konstantse amplituudiga 2 korda suurendada.

See tähendab, et kolmnurkse impulsi kujuga amplituudiga 1,5 A on transistori ja koormuse keskmine vool:

kus k on antud mikrolülituse maksimaalne impulsi töötsükkel, mis on võrdne 0,9-ga.

Selle tulemusena ei ületa maksimaalne koormusvool:

In=1,5A/2*0,9=0,675A.

Ja igasugune koormusvoolu suurenemine sellest väärtusest üle tähendab mikrolülituse võtmetransistori maksimaalse voolu ületamist.

Seetõttu näitavad kõik selle mikrolülituse andmelehed maksimaalset koormusvoolu 0,75 A.

Suurendades induktiivpooli induktiivsust nii, et transistori vool muutub ristkülikukujuliseks, saame need kaks maksimaalse voolu valemist eemaldada ja saada:

In=1,5A*k=1,5A*0,9=1,35A.

Tuleb arvestada, et induktiivpooli induktiivsuse olulise suurenemisega suurenevad veidi ka selle mõõtmed. Mõnikord osutub aga lihtsamaks ja odavamaks koormusvoolu suurendamine induktiivpooli mõõtmeid suurendades kui täiendava võimsa transistori paigaldamine.

Loomulikult ei saa nõutavate koormusvooludega üle 1,5A kuidagi ümberistuda täiendava transistori (või mõne muu kontrolleri mikroskeemi) paigaldamisest ja kui olete valiku ees: koormusvool 1,4A või mõni muu mikroskeem, siis peaks esmalt proovima probleemi lahendada, suurendades induktiivsust, suurendades gaasipedaali suurust.

Kiibi andmelehed näitavad, et maksimaalne töötsükkel ei ületa 6/7 = 0,857. Tegelikkuses saadakse peaaegu 0,9 väärtused isegi kõrgetel töösagedustel 300–400 KHz. Lisateabe saamiseks madalad sagedused(100-200 KHz) töötsükkel võib ulatuda 0,95-ni.

Seetõttu töötab stabilisaator normaalselt väikese sisend-väljundpinge erinevusega.

Stabilisaator töötab huvitavalt siis, kui koormusvoolud on nimivooludest väiksemad, mis on tingitud toitepinge langusest alla ettenähtu - kasutegur on vähemalt 95%...

Kuna PWM-i rakendatakse mitte klassikalisel viisil (peaostsillaatori täielik juhtimine), vaid "relee" viisil, kasutades päästikut (käivitab generaator, lähtestab komparaator), siis nimivoolust madalamal voolul, olukord on võimalik, kui võtmetransistor lõpetab sulgumise. Toite- ja koormuspinge erinevus väheneb lülitustransistori küllastuspingeni, mis tavaliselt ei ületa 1 V voolutugevusega kuni 1 A ja 0,2-0,3 V voolutugevusega kuni 0,2-0,3 A. Vaatamata staatiliste kadude olemasolule pole dünaamilisi ja transistor töötab peaaegu nagu hüppaja.

Isegi kui transistor jääb juhitavaks ja töötab PWM-režiimis, jääb efektiivsus voolu vähenemise tõttu kõrgeks. Näiteks toitepinge (10 V) ja LED-ide pinge (8,5 V) erinevusega 1,5 V, jätkas vooluahel tööd (kuigi poole võrra vähendatud sagedusega) efektiivsusega 95%.

Selle juhtumi voolu- ja pingeparameetrid on toodud allpool praktiliste stabilisaatoriahelate kaalumisel.

Praktilised stabilisaatori valikud.

Valikuid pole palju, kuna kõige lihtsam, korduv klassikalised valikud vooluahela konstruktsiooni järgi ei võimalda need tõsta töösagedust ega voolu ega tõsta efektiivsust ega saavutada head stabiilsust. Seetõttu on optimaalseim variant üks, mille plokkskeem oli näidatud joonisel 2. Sõltuvalt stabilisaatori nõutavatest omadustest võivad muutuda ainult komponentide hinnangud.

Joonisel 8 on kujutatud klassikalise versiooni skeem.

Joonis 8

Üks omadusi on see, et pärast väljundkondensaatori (C3) voolu eemaldamist OS-i vooluringist sai võimalikuks induktiivpooli induktiivsuse vähendamine. Katse jaoks võeti vana kodune drossel DM-3 vardal 12 μH. Nagu näha, osutusid skeemi omadused päris headeks.

Soov tõhusust tõsta viis joonisel 9 näidatud vooluringi


Joonis 9

Erinevalt eelmisest vooluringist on takisti R1 ühendatud mitte toiteallikaga, vaid stabilisaatori väljundiga. Selle tulemusena vähenes takisti R1 pinge koormusel oleva pinge võrra. Sama vooluga seda läbides vähenes sellel vabanev võimsus 0,5 W-lt 0,15 W-ni.

Samal ajal suurendati induktiivpooli induktiivsust, mis suurendab ka stabilisaatori efektiivsust. Selle tulemusena tõusis efektiivsus mitu protsenti. Konkreetsed numbrid on näidatud diagrammil.

Veel üks kahe viimase skeemi iseloomulik tunnus. Joonisel 8 kujutatud vooluahelal on toitepinge muutumisel väga hea koormusvoolu stabiilsus, kuid kasutegur on üsna madal. Joonisel 9 kujutatud vooluahel on vastupidi üsna kõrge kasuteguriga, kuid voolu stabiilsus on halb - toitepinge muutumisel 12V-lt 15V-le suureneb koormusvool 0,27A-lt 0,3A-ni.

Selle põhjuseks on takisti R1 vale valik, nagu varem mainitud (vt joonis 4). Kuna suurenenud takistus R1, mis vähendab koormusvoolu stabiilsust, suurendab efektiivsust, võib seda mõnel juhul kasutada. Näiteks akutoitel, kui pinge muutuse piirid on väikesed ja kõrge efektiivsus on asjakohasem.

Tuleb märkida teatud muster.

Stabilisaatoreid toodeti üsna palju (peaaegu kõiki kasutati autosalongi hõõglampide asendamiseks LED-lampidega) ja kuigi aeg-ajalt oli stabilisaatoreid vaja, võeti võrgu “Hubs” ja “ vigastelt plaatidelt mikroskeeme. Lülitid”. Vaatamata tootjate erinevustele võimaldasid peaaegu kõik mikroskeemid saada korralikud stabilisaatori omadused isegi lihtsates vooluahelates.

Ainus kiip, millega kokku puutusin, oli Globaltech Semiconductori GS34063S, mis ei tahtnud kuidagi kõrgetel sagedustel töötada.

Seejärel osteti mitu mikrolülitust MC34063ACD ja MC34063EBD firmalt STMicroelectronics, mis näitasid veelgi hullemaid tulemusi - ei töötanud kõrgematel sagedustel, halb stabiilsus, voolukomparaatori toe kõrge pinge (0,45-0,5 V), koormusvoolu halb stabiliseerumine heaga. tõhusus või halb efektiivsus hea stabiliseerimisega...

Võib-olla on loetletud mikroskeemide halb jõudlus seletatav nende odavusega - osteti kõige odavamad, mis olid saadaolevad, kuna vigasest lülitist eemaldatud sama ettevõtte MC34063A (DIP-8) mikroskeem töötas normaalselt. Tõsi, suhteliselt madalal sagedusel - mitte rohkem kui 160 KHz.

Järgmised purunenud seadmetest võetud mikroskeemid töötasid hästi:

Sipex Corporation (SP34063A),
Motorola (MC34063A),
Analoogtehnoloogia (AP34063N8),
Anachip (AP34063 ja AP34063A).
Fairchild (MC34063A) – ma pole kindel, kas tuvastasin ettevõtte õigesti.

ON Semiconductor, Unisonic Technologies (UTC) ja Texas Instruments - ma ei mäleta, kuna hakkasin ettevõttele tähelepanu pöörama alles pärast seda, kui olin silmitsi mõne ettevõtte vastumeelsusega MS-iga koostööd teha ja ma ei ostnud spetsiaalselt mikroskeeme nendelt ettevõtetelt.

Et mitte ära visata STMicroelectronicsilt ostetud, halvasti töötavaid mikroskeeme MC34063ACD ja MC34063EBD, viidi läbi mitmeid katseid, mis viisid joonisel 2 kohe alguses näidatud vooluringi.

Järgmisel joonisel 10 on kujutatud stabilisaatori praktilist vooluringi korrektsiooniahelaga RfCf (selles vooluringis R3C2). Stabilisaatori töö erinevusest ilma ja parandusahelata oli juttu juba varem lõigus “Stabiilsusest” ja esitati graafikud (joon. 5, joon. 6, joon. 7).

Joonis 10

Joonisel 7 olevalt graafikult on näha, et voolu stabiliseerimine on suurepärane kogu mikrolülituse toitepinge vahemikus. Stabiilsus on väga hea – nagu töötaks PWM. Sagedus on üsna kõrge, mis võimaldab kasutada väikese induktiivsusega väikese suurusega drosselid ja väljundkondensaatori täielikult kõrvaldada. Kuigi väikese kondensaatori paigaldamine võib koormusvoolu pulsatsiooni täielikult kõrvaldada. Koormusvoolu pulsatsiooni amplituudi sõltuvust kondensaatori võimsusest käsitleti varem jaotises "Stabiilsuse kohta".

Nagu juba mainitud, osutusid STMicroelectronicsilt saadud mikroskeemidel MC34063ACD ja MC34063EBD voolukomparaatori ülehinnatud võrdluspinge - vastavalt 0,45 V-0,5 V, hoolimata andmelehel näidatud väärtusest 0,25 V-0,35 V. Seetõttu tekivad suurte koormusvoolude korral vooluanduri takistis suured kaod. Kadude vähendamiseks lisati vooluahelasse transistori VT1 ja takisti R2 abil vooluallikas. (joonis 11).

Joonis 11

Tänu sellele vooluallikale voolab läbi takisti R3 täiendav eelpingevool 33 μA, seega on takisti R3 pinge isegi ilma koormusvooluta 33 μA * 10 KΩ = 330 mV. Kuna mikrolülituse voolusisendi lävipinge on 450 mV, siis voolukomparaatori töötamiseks peab vooluanduri takisti R1 pinge olema 450 mV-330 mV = 120 mV. Koormusvooluga 1A peaks takisti R1 olema 0,12V/1A=0,12oomi. Määrasime saadaolevaks väärtuseks 0,1 oomi.
Ilma VT1 voolu stabilisaatorita tuleks takisti R1 valida kiirusega 0,45 V/1A=0,45 oomi ja võimsus hajub sellel 0,45 W juures. Nüüd on sama voolu juures R1 kaotus vaid 0,1 W

Selle valiku toiteks on aku, koormusvool kuni 1A, võimsus 8-10W. Väljund lühisvool 1,1A. Sel juhul väheneb voolutarve 14,85 V toitepingel vastavalt 64 mA-ni, voolutarve langeb 0,95 W-ni. Selles režiimis mikroskeem isegi ei kuumene ja võib püsida lühisrežiimis nii kaua kui soovitakse.

Ülejäänud omadused on näidatud diagrammil.

Mikroskeem on võetud SO-8 pakendisse ja selle koormusvool on 1A. See läheb väga kuumaks (klemmide temperatuur on 100 kraadi!), seega on parem paigaldada mikroskeem SMD-paigalduseks ümberehitatud DIP-8 paketti, teha suuri hulknurki ja (või) mõelda välja jahutusradiaatoriga.
Mikrolülituse võtme küllastuspinge on üsna kõrge - 1A voolul peaaegu 1V, mistõttu on küte nii kõrge. Kuigi mikrolülituse andmelehe järgi otsustades ei tohiks võtmetransistori küllastuspinge voolutugevusel 1A ületada 0,4 V.

Teenindusfunktsioonid.

Vaatamata sellele, et mikroskeemil puuduvad teenindusvõimalused, saab neid iseseisvalt rakendada. Tavaliselt nõuab LED-voolu stabilisaator väljalülitamist ja koormusvoolu reguleerimist.

Sisse välja

MC34063 kiibi stabilisaator lülitatakse välja, rakendades pinget 3. kontaktile. Näide on näidatud joonisel 12.

Joonis 12

Eksperimentaalselt tehti kindlaks, et kui mikrolülituse 3. kontaktile rakendatakse pinget, siis selle peaostsillaator peatub ja võtmetransistor sulgub. Selles olekus sõltub mikroskeemi voolutarve selle tootjast ega ületa andmelehel märgitud tühivoolu (1,5-4mA).

Muud võimalused stabilisaatori väljalülitamiseks (näiteks 5. kontaktile üle 1,25 V pinge rakendamine) osutuvad halvemaks, kuna need ei peata peaostsillaatorit ja mikroskeem tarbib rohkem voolu kui juhtimine 3. pin.

Sellise juhtimise olemus on järgmine.

Mikrolülituse 3. kontakti juures on sageduse seadistuskondensaatori laadimis- ja tühjenduspinge. Kui pinge jõuab läviväärtuseni 1,25 V, algab kondensaatori tühjenemine ja mikrolülituse väljundtransistor sulgub. See tähendab, et stabilisaatori väljalülitamiseks peate mikrolülituse 3. sisendile rakendama pinget vähemalt 1,25 V.

Vastavalt mikrolülituse andmelehtedele tühjeneb ajastuskondensaator maksimaalse vooluga 0,26 mA. See tähendab, et kui 3. kontaktile rakendatakse takisti kaudu välist pinget, peab vähemalt 1,25 V lülituspinge saamiseks takistit läbiv vool olema vähemalt 0,26 mA. Selle tulemusena on meil välise takisti arvutamiseks kaks peamist arvu.

Näiteks kui stabilisaatori toitepinge on 12...15V, tuleb stabilisaator minimaalsel väärtusel - 12V juures - usaldusväärselt välja lülitada.

Selle tulemusena leitakse täiendava takisti takistus avaldisest:

R=(Up-Uvd1-1,25V)/0,26mA=(12V-0,7V-1,25V)/0,26mA=39KOhm.

Mikrolülituse usaldusväärseks väljalülitamiseks valige takisti takistus väiksem kui arvutatud väärtus. Vooluahela fragmendis Joonis 12 on takisti takistus 27KOhm. Selle takistuse korral on väljalülituspinge umbes 9 V. See tähendab, et kui stabilisaatori toitepinge on 12 V, võite loota stabilisaatori usaldusväärselt välja lülitada selle vooluahela abil.

Stabilisaatori juhtimisel mikrokontrollerist tuleb takisti R ümber arvutada 5V pinge jaoks.

Sisendtakistus mikroskeemi 3. sisendil on üsna suur ja igasugune ühendus välised elemendid võib mõjutada saehamba pinge teket. Juhtahelate lahtiühendamiseks mikroskeemist ja seeläbi sama mürakindluse säilitamiseks kasutatakse dioodi VD1.

Stabilisaatorit saab juhtida kas konstantse pinge rakendamisega takisti R vasakpoolsele klemmile (joonis 12) või lühistades takisti R ja dioodi VD1 vahelise ühenduspunkti korpusega (vasakul klemmil on konstantne pinge takistist R).

Zeneri diood VD2 on loodud kaitsma mikrolülituse sisendit kõrgepinge eest. Madala toitepinge korral pole seda vaja.

Koormusvoolu reguleerimine

Kuna mikrolülituse voolukomparaatori võrdluspinge on võrdne takistite R1 ja R3 pingete summaga, saab takisti R3 eelpingevoolu muutmisega reguleerida koormusvoolu (joon. 11).

Võimalikud on kaks reguleerimisvõimalust - muutuv takisti ja püsipinge.

Joonisel 13 on kujutatud joonisel 11 kujutatud diagrammi fragment koos vajalike muudatuste ja kujundusseostega, mis võimaldavad teil arvutada kõik juhtahela elemendid.

Joonis 13

Koormusvoolu reguleerimiseks muutuva takistiga peate konstantse takisti R2 asendama takistite komplektiga R2'. Sel juhul muutub muutuva takisti takistuse muutumisel takisti R2' kogutakistus 27...37KOhm ja transistori VT1 (ja takisti R3) äravooluvool 1,3V/27. .37KOhm=0,048...0,035mA. Sel juhul varieerub takisti R3 eelpinge vahemikus 0,048...0,035mA*10KOhm=0,48...0,35V. Mikrolülituse voolukomparaatori käivitamiseks peab pinge takisti-vooluanduril R1 (joon. 11) langema 0,45-0,48...0,35V=0...0,1V. Takistuse R1=0,1Ohm korral langeb selline pinge sellel, kui seda läbib koormusvool vahemikus 0…0,1V/0,1Ohm=0…1A.

See tähendab, et muutes muutuva takisti R2’ takistust 27...37KOhm piires saame reguleerida koormusvoolu 0...1A piires.

Koormusvoolu pideva pingega reguleerimiseks peate transistori VT1 väravasse paigaldama pingejaguri Rd1Rd2. Seda jagurit kasutades saate sobitada mis tahes juhtpinge VT1 jaoks vajaliku pingega.

Joonisel 13 on näidatud kõik arvutamiseks vajalikud valemid.

Näiteks on vaja reguleerida koormusvoolu vahemikus 0...1A, kasutades konstantset pingemuutujat vahemikus 0...5V.

Voolu stabilisaatori ahela kasutamiseks joonisel 11 paigaldame transistori VT1 paisuahelasse pingejaguri Rd1Rd2 ja arvutame takisti väärtused.

Algselt on vooluahel ette nähtud 1A koormusvoolu jaoks, mis määratakse takisti R2 voolu ja väljatransistori VT1 lävipingega. Koormusvoolu vähendamiseks nullini, nagu eelmisest näitest tuleneb, peate suurendama takisti R2 voolu 0,034 mA-lt 0,045 mA-ni. Takisti R2 (39 KOhm) konstantse takistuse korral peaks selle pinge varieeruma vahemikus 0,045…0,034mA*39KOhm=1,755…1,3V. Kui paisupinge on null ja transistori VT2 lävipinge on 1,3 V, seatakse takistile R2 pinge 1,3 V. R2 pinge suurendamiseks 1,755 V-ni peate väravale VT1 rakendama konstantse pinge 1,755 V–1,3 V=0,455 V. Vastavalt probleemi tingimustele peaks selline pinge väravas olema juhtpingel +5V. Olles seadnud takisti Rd2 takistuse väärtusele 100 KOhm (juhtvoolu minimeerimiseks), leiame takisti Rd1 takistuse suhtest Uу=Ug*(1+Rd2/Rd1):

Rd1= Rd2/(Uu/Ug-1)=100KOhm/(5V/0,455V-1)=10KOhm.

See tähendab, et kui juhtpinge muutub nullist +5 V-ni, väheneb koormusvool 1A-lt nullini.

Täis elektriskeem 1A voolu stabilisaator koos sisse/välja ja voolu reguleerimise funktsioonidega on näidatud joonisel 14. Uute elementide nummerdamine jätkab alustatut joonisel 11 oleva skeemi järgi.

Joonis 14

Ahelat ei testitud joonise 14 osana. Kuid skeem vastavalt joonisele 11, mille alusel see loodi, oli täielikult testitud.

Diagrammil näidatud sisse-/väljalülitamismeetodit on testitud prototüüpimise teel. Praeguseid juhtimismeetodeid on seni testitud ainult simulatsiooni teel. Kuid kuna reguleerimismeetodid on loodud tõeliselt tõestatud voolu stabilisaatori põhjal, peate monteerimise ajal takisti väärtused ümber arvutama, et need vastaksid rakendatud väljatransistori VT1 parameetritele.

Ülaltoodud skeemis on kasutusel mõlemad koormusvoolu reguleerimise võimalused - muutuva takistiga Rp ja konstantse pingega 0...5V. Muutuva takistiga reguleerimine valiti joonisega 12 võrreldes veidi erinevalt, mis võimaldas mõlemat võimalust korraga rakendada.

Mõlemad seadistused on sõltuvad – ühel viisil määratud vool on teise jaoks maksimaalne. Kui muutuvtakistit Rp kasutatakse koormusvoolu seadmiseks 0,5A, siis pinget reguleerides saab voolu muuta nullist 0,5A-ni. Ja vastupidi - muutuva takistiga konstantse pingega seatud vool 0,5A muutub samuti nullist 0,5A-ni.

Muutuva takisti koormusvoolu reguleerimise sõltuvus on eksponentsiaalne, seetõttu on lineaarse reguleerimise saamiseks soovitatav valida muutuv takisti, mille takistus on logaritmiliselt sõltuv pöördenurgast.

Takistuse Rp suurenemisega suureneb ka koormusvool.

Koormusvoolu reguleerimise sõltuvus konstantse pingega on lineaarne.

Lüliti SB1 lülitab stabilisaatori sisse või välja. Kui kontaktid on avatud, lülitatakse stabilisaator välja, kui kontaktid on suletud, on see sisse lülitatud.

Kui täielikult elektrooniline juhtimine stabilisaatori väljalülitamist saab saavutada kas konstantse pinge rakendamisega otse mikroskeemi 3. kontaktile või täiendava transistori abil. Olenevalt nõutavast juhtimisloogikast.

Kondensaator C4 tagab stabilisaatori pehme käivitamise. Toite sisselülitamisel kuni kondensaatori laadimiseni ei piira väljatransistori VT1 (ja takisti R3) voolu takisti R2, vaid see on võrdne vooluallika režiimis sisse lülitatud väljatransistori maksimumiga ( ühikud - kümned mA). Takisti R3 pinge ületab mikrolülituse voolusisendi läve, seega on mikroskeemi võtmetransistor suletud. Vool läbi R3 väheneb järk-järgult, kuni see saavutab takisti R2 seatud väärtuse. Selle väärtuse lähenedes takisti R3 pinge väheneb, voolukaitse sisendi pinge sõltub üha enam vooluanduri takisti R1 pingest ja vastavalt ka koormusvoolust. Selle tulemusena hakkab koormusvool suurenema nullist etteantud väärtuseni (muutuv takisti või konstantse juhtpinge abil).

Trükkplaat.

Allpool on toodud stabilisaatori trükkplaadi valikud (vastavalt joonise 2 või 10 plokkskeemile - praktiline versioon) erinevatele kiibipakettidele (DIP-8 või SO-8) ja erinevatele drosselidele (standardne, tehases valmistatud). või isetehtud pihustatud raudrõngal). Tahvel joonistati programmi Sprint-Layout versioonis 5:

Kõik valikud on mõeldud SMD elementide paigaldamiseks standardsuuruses 0603 kuni 1206, sõltuvalt elementide arvutuslikust võimsusest. Tahvlil on istmed kõigi vooluringi elementide jaoks. Tahvli mahajootmisel võib mõni element olla paigaldamata (sellest on juba eespool juttu). Näiteks olen juba täielikult loobunud sageduse seadistusega C T ja väljund Co kondensaatorite paigaldamisest (joon. 2). Ilma sageduse seadistuskondensaatorita töötab stabilisaator kõrgemal sagedusel ja vajadus väljundkondensaatori järele on ainult suurte koormusvoolude (kuni 1A) ja (või) induktiivpooli väikese induktiivsuse korral. Mõnikord on mõttekas paigaldada sageduse seadistuskondensaator, mis vähendab töösagedust ja vastavalt ka dünaamilisi võimsuskadusid suurte koormusvoolude korral.

Mis tahes funktsioonid trükkplaadid ei oma ja saab teha nii ühe- kui ka kahepoolsele fooliumtrükkplaadile. Kahepoolse PCB kasutamisel ei ole teine ​​pool söövitatud ja toimib täiendava jahutusradiaatorina ja (või) ühise juhtmena.

Kui kasutate plaadi tagaküljel metalliseerimist jahutusradiaatorina, tuleb mikroskeemi 8. kontakti lähedale puurida läbiv auk ja mõlemad küljed kokku joota jämedast vasktraadist lühikese hüppajaga. Kui kasutad DIP-pakendis mikroskeemi, siis tuleb auk puurida vastu 8ndat tihvti ja jootmisel kasutada seda tihvti džemprina, jootes tihvti mõlemalt poolt plaati.

Hüppaja asemel saab häid tulemusi paigaldades valmistatud needi vasktraat läbimõõduga 1,8 mm (kaabli südamik ristlõikega 2,5 mm 2). Neet asetatakse kohe pärast plaadi söövitamist - peate puurima augu, mille läbimõõt on võrdne neetitraadi läbimõõduga, sisestage traadi tükk tihedalt ja lühendage seda nii, et see ulatuks august välja mitte rohkem kui 1 mm, ja neetige see väikese haamriga mõlemalt poolt põhjalikult alasi külge. Paigaldamise poolel peaks neet olema lauaga samal tasemel, et needi väljaulatuv pea ei segaks osade lahtijootmist.

Võib tunduda kummaline nõuanne teha jahutusradiaator spetsiaalselt mikroskeemi 8. kontaktist, kuid vigase mikroskeemi korpuse kokkupõrketest näitas, et kogu selle toiteosa asub laial vaskplaadil, millel on kindel väljalaskeava 8. korpuse tihvt. Kuigi mikrolülituse kontaktid 1 ja 2 on valmistatud ribadena, on jahutusradiaatorina kasutamiseks liiga õhukesed. Kõik muud korpuse klemmid on mikrolülituse kristalliga ühendatud peenikeste juhtmetega džemprid. Huvitav on see, et mitte kõik mikroskeemid pole selliselt kujundatud. Veel mitmed testitud juhtumid näitasid, et kristall asub keskel ja mikroskeemi ribatihvtid on kõik ühesugused. Juhtmed - traadi džemprid. Seetõttu peate selle kontrollimiseks "lahti võtma" veel mitu mikroskeemi korpust ...

Jahutusradiaator võib olla valmistatud ka vasest (teras, alumiinium) ristkülikukujulisest 0,5-1 mm paksusest plaadist, mille mõõtmed ei ulatu plaadist kaugemale. DIP-paketi kasutamisel piirab plaadi pindala ainult induktiivpooli kõrgus. Plaadi ja kiibi korpuse vahele tuleks panna veidi termopastat. SO-8 paketi puhul võivad mõned kinnitusdetailid (kondensaatorid ja diood) mõnikord takistada plaadi tihedat sobitamist. Sel juhul on termopasta asemel parem kasutada sobiva paksusega Nomakon kummitihendit. Selle plaadi külge on soovitatav jootma mikrolülituse 8. tihvt ühendusjuhtmega.

Kui jahutusplaat on suur ja blokeerib otsese juurdepääsu mikrolülituse 8. kontaktile, peate esmalt puurima plaadile 8. tihvti vastas oleva augu ja kõigepealt jootma traadijupi vertikaalselt tihvti enda külge. Seejärel keerake traat läbi plaadi augu ja suruge see vastu kiibi korpust, jootke need kokku.

Nüüd on saadaval hea räbusti alumiiniumi jootmiseks, seega on parem teha sellest jahutusradiaator. Sel juhul saab jahutusradiaatorit painutada piki suurima pindalaga profiili.

Kuni 1,5A koormusvoolude saamiseks tuleks jahutusradiaator teha mõlemalt poolt - tahvli tagaküljele tahke hulknurga kujul ja vastu kiibi korpust surutud metallplaadina. Sel juhul on vaja jootma mikroskeemi 8. tihvt nii tagaküljel oleva hulknurga kui ka korpuse külge surutud plaadi külge. Plaadi tagaküljel asuva jahutusradiaatori soojusinertsi suurendamiseks on parem teha see ka polügooni külge joodetud plaadi kujul. Sel juhul on mugav asetada soojust neelduv plaat needile mikrolülituse 8. tihvti juures, mis varem ühendas plaadi mõlemad pooled. Jootke neet ja plaat ning kinnitage see jootmisega mitmes kohas ümber plaadi perimeetri.

Muide, plaadi tagaküljel asuvat plaati kasutades võib plaadi enda teha ühepoolsest fooliumtrükkplaadist.

Tahvli pealdised elementide asukohatähiste jaoks tehakse tavapärasel viisil (nagu ka trükitud rajad), välja arvatud hulknurkade pealdised. Viimased on tehtud valgele teeninduskihile “F”. Sel juhul saadakse need pealdised söövitamise teel.

Toite- ja LED-juhtmed on joodetud plaadi vastasotstesse vastavalt siltidele: “+” ja “-” võimsuse jaoks, “A” ja “K” LED-ide jaoks.

Kasutades plaati ümbristamata versioonis (pärast kontrollimist ja häälestamist), on mugav keerata see sobiva pikkuse ja läbimõõduga termokahanevasse torujuppi ja kuumutada fööniga. Veel jahtumata termokahaneva otsad tuleb tangidega klemmidele lähemale kokku suruda. Kuumpressitud termokahanevad materjalid liimivad kokku ja moodustavad peaaegu õhutiheda ja üsna vastupidava korpuse. Kurrutatud servad on liimitud nii tihedalt, et kui proovite eraldada, siis termokahanemine läheb lihtsalt katki. Samal ajal, kui on vaja remonti või hooldust, kleepuvad kokkupressitud kohad fööniga kuumutamisel ise lahti, jätmata isegi kriimustusjälgi. Teatud oskusega saad veel kuuma termokahaneva pintsettidega venitada ja tahvli ettevaatlikult sellelt eemaldada. Selle tulemusena sobib termokahanemine plaadi ümberpakendamiseks.

Kui plaat on vaja täielikult tihendada, võib pärast termopadja kokkupressimist selle otsad täita termopadjaga. Korpuse tugevdamiseks võite tahvlile panna kaks termokahaneva kihti. Kuigi üks kiht on üsna vastupidav.

Stabilisaatori arvutamise programm

Skeemi elementide kiireks arvutamiseks ja hindamiseks koostati programmis EXCEL tabel valemitega. Mugavuse huvides toetab mõnda arvutust VBA kood. Programmi toimimist testiti ainult Windows XP-s:

Faili käivitamisel võib ilmuda aken, mis hoiatab teid makrode olemasolust programmis. Peaksite valima käsu "Ära keela makrosid". Vastasel juhul programm käivitub ja teeb isegi ümberarvutuse tabeli lahtritesse kirjutatud valemite abil, kuid mõned funktsioonid blokeeritakse (sisestuse õigsuse kontrollimine, optimeerimise võimalus jne).

Pärast programmi käivitamist ilmub aken, mis küsib: "Taasta kõik sisendandmed vaikimisi?", kus peate klõpsama nuppu "Jah" või "Ei". Kui valite "Jah", määratakse näiteks kõik arvutuse sisendandmed vaikimisi. Uuendatakse ka kõiki arvutusvalemeid. Kui valite "Ei", kasutavad sisendandmed eelmisel seansil salvestatud väärtusi.

Põhimõtteliselt peate valima nupu "Ei", kuid kui te ei soovi eelmisi arvutustulemusi salvestada, võite valida "Jah". Mõnikord, kui sisestate liiga palju valesid sisendandmeid, tekib mingi rike või kustutate kogemata lahtri sisu valemiga, on lihtsam programmist väljuda ja see uuesti käivitada, vastates küsimusele "Jah". See on lihtsam kui vigade otsimine ja parandamine ning kadunud valemite uuesti kirjutamine.

Programm on tavaline leht Exceli töövihikud kolme eraldi lauaga ( Sisendandmed , Väljund , Arvutustulemused ) ja stabilisaatori ahel.

Esimesed kaks tabelit sisaldavad sisestatud või arvutatud parameetri nime, selle lühikest nime sümbol(seda kasutatakse ka selguse huvides valemites), parameetri väärtus ja mõõtühik. Kolmandas tabelis on nimed mittevajalikuna välja jäetud, kuna elemendi otstarve on seal diagrammil näha. Arvutatud parameetrite väärtused on märgitud kollasega ja neid ei saa iseseisvalt muuta, kuna valemid on kirjutatud nendesse lahtritesse.

laua juurde" Sisendandmed » sisestatakse algandmed. Mõnede parameetrite eesmärki on selgitatud märkustes. Kõik sisendandmetega lahtrid tuleb täita, kuna need kõik osalevad arvutuses. Erandiks on lahter parameetriga "Load current pulsation (Inp)" - see võib olla tühi. Sel juhul arvutatakse induktiivpooli induktiivsus koormusvoolu minimaalse väärtuse alusel. Kui määrate selles lahtris koormuse pulsatsiooni voolu väärtuse, arvutatakse induktiivpooli induktiivsus määratud pulsatsiooniväärtuse alusel.

Mõned parameetrid võivad eri kiibitootjatel erineda – näiteks võrdluspinge väärtus või voolutarve. Usaldusväärsemate arvutustulemuste saamiseks peate esitama täpsemad andmed. Selleks saate kasutada faili teist lehte (“Kiibid”), mis sisaldab erinevate parameetrite põhiloendit. Teades kiibi tootjat, leiate täpsemaid andmeid.

Laual " Väljund » leitakse huvipakkuvad arvutuse vahetulemused. Arvutusteks kasutatavaid valemeid saab näha, valides arvutatud väärtusega lahtri. Parameetriga „Maksimaalne täitmistegur (dmax)” saab lahtri esile tõsta kahe värviga – rohelise ja punase. Lahter on roheliselt esile tõstetud, kui parameetri väärtus on vastuvõetav, ja punasega, kui maksimaalne lubatud väärtus on ületatud. Lahtri märkusest saab lugeda, milliseid sisendandmeid tuleb nende parandamiseks muuta.

Dokumendis AN920-D, mis kirjeldab seda kiipi üksikasjalikumalt, on kirjas, et MC34063 kiibi maksimaalne töötsükli väärtus ei tohi ületada 0,857, vastasel juhul ei pruugi juhtimispiirid määratud piiridega kokku langeda. Just seda väärtust võetakse arvutamisel saadud parameetri õigsuse kriteeriumiks. Tõsi, praktika on näidanud, et täiteteguri tegelik väärtus võib olla suurem kui 0,9. Ilmselt on see lahknevus seletatav "mittestandardse" kaasamisega.

Arvutuste tulemuseks on vooluringi passiivsete elementide väärtused, mis on kokku võetud kolmandas tabelis " Arvutustulemused" . Saadud väärtusi saab kasutada stabilisaatori ahela kokkupanekul.

Mõnikord on kasulik kohandada saadud väärtusi enda jaoks sobivaks, näiteks kui saadud takisti takistuse, kondensaatori mahtuvuse või induktiivpooli induktiivsuse väärtus ei kattu standardse väärtusega. Samuti on huvitav näha, kuidas see mõjutab Üldised omadused skeemid, mis muudavad mõne elemendi väärtusi. See funktsioon on programmis rakendatud.

lauast paremal" Arvutustulemused" Iga parameetri kõrval on ruut. Klõpsates valitud ruudul hiire vasaku nupuga, ilmub sinna “lind”, mis märgib parameetri, mis vajab valimist. Sel juhul eemaldatakse väärtusega väljalt kollane esiletõst, mis tähendab, et saate selle parameetri väärtuse iseseisvalt valida. Ja tabelis" Sisendandmed" Muutuvad parameetrid on punasega esile tõstetud. See tähendab, et tehakse pöördarvutus - valem kirjutatakse sisendandmete tabeli lahtrisse ja arvutamise parameetriks on tabeli väärtus " Arvutustulemused" .

Näiteks asetades "lind" induktiivpooli induktiivsuse vastas tabelis " Arvutustulemused" , näete, et tabeli parameeter "Minimaalne koormusvool" on punasega esile tõstetud Sisendandmed ».

Kui induktiivsus muutub, muutuvad ka mõned tabeli parameetrid " Väljund ", näiteks "Induktiivpooli ja lüliti maksimaalne vool (I_Lmax)". Nii saate standardvahemikust ja mõõtmetest valida minimaalse induktiivsusega drossel, ületamata mikrolülituse võtmetransistori maksimaalset voolu, kuid "ohverdades" minimaalse koormusvoolu väärtust. Samas on näha, et koormusvoolu pulsatsiooni suurenemise kompenseerimiseks tõusis ka väljundkondensaatori Co väärtus.

Olles valinud induktiivsuse ja veendunud, et muud sõltuvad parameetrid ei ületa ohtlikke piire, eemaldage induktiivsuse parameetri kõrval olev linnuke, kindlustades sellega saadud tulemuse enne muude induktiivpooli induktiivsust mõjutavate parameetrite muutmist. Veelgi enam, tabelis " Arvutustulemused" valemid taastatakse ja tabelis " Sisendandmed" , vastupidi, eemaldatakse.

Samamoodi saate valida ka teisi tabeli parameetreid " Arvutustulemused" . Siiski tasub meeles pidada, et peaaegu kõigi valemite parameetrid kattuvad, seega kui soovid kõiki selle tabeli parameetreid korraga muuta, võib ilmuda veaaken teatega ristviidete kohta.

Laadige artikkel alla pdf-vormingus.

Kui mis tahes seadme arendaja seisab silmitsi küsimusega “Kuidas saada vajalikku pinget?”, on vastus tavaliselt lihtne - lineaarne stabilisaator. Nende vaieldamatu eelis on nende madal hind ja minimaalne juhtmestik. Kuid peale nende eeliste on neil ka puudus - tugev küte. Lineaarsed stabilisaatorid muudavad palju väärtuslikku energiat soojuseks. Seetõttu ei ole selliste stabilisaatorite kasutamine patareitoitel seadmetes soovitatav. On säästlikumad DC-DC muundurid . Sellest me räägimegi.

Tagantvaade:

Enne mind on tööpõhimõtete kohta kõik juba öeldud, nii et ma ei hakka sellel pikemalt peatuma. Lubage mul lihtsalt öelda, et sellised muundurid on Step-UP (step-up) ja Step-Down (step-down) muundurid. Mind huvitas muidugi viimane. Mis juhtus, näete ülaltoodud pildil. Konverteri ahelad joonistasin andmelehelt hoolikalt ümber :-) Alustame Step-Down muunduriga:

Nagu näete, pole midagi keerulist. Takistid R3 ja R2 moodustavad jagaja, millest pinge eemaldatakse ja antakse jalale tagasisidet mikroskeemid MC34063. Sellest lähtuvalt saate nende takistite väärtusi muutes muuta pinget muunduri väljundis. Takisti R1 eesmärk on kaitsta mikrolülitust rikke eest lühise korral. Kui jootte selle asemel hüppaja, siis kaitse lülitub välja ja vooluahel võib eraldada võlusuitsu, millel töötab kogu elektroonika. :-) Mida suurem on selle takisti takistus, seda vähem voolu suudab muundur anda. Selle takistusega 0,3 oomi ei ületa vool poolt amprit. Muide, kõik need takistid on minu omadega arvutatavad. Võtsin drosseli valmis, aga keegi ei keela seda ise kerida. Peaasi, et sellel oleks vajalik vool. Diood on ka suvaline Schottky ja ka vajaliku voolu jaoks. Viimase abinõuna saate paralleelselt kasutada kahte väikese võimsusega dioodi. Kondensaatori pinged ei ole diagrammil näidatud, need tuleb valida sisend- ja väljundpinge põhjal. Parem on võtta topeltreserviga.
Step-UP muunduril on vooluringis väikesed erinevused:

Nõuded osadele on samad, mis Step-Down jaoks. Mis puudutab tekkiva väljundpinge kvaliteeti, siis see on üsna stabiilne ja pulsatsioonid on, nagu öeldakse, väikesed. (Ma ei saa ise lainetuse kohta öelda, kuna mul pole veel ostsilloskoopi). Küsimused, ettepanekud kommentaarides.

MC34063 võtmete spetsifikatsioonid

  • Lai valik sisendpingeid: 3 V kuni 40 V;
  • Suur väljundimpulssvool: kuni 1,5 A;
  • Reguleeritav väljundpinge;
  • Konverteri sagedus kuni 100 kHz;
  • Sisemine võrdlustäpsus: 2%;
  • Lühisvoolu piiramine;
  • Väike tarbimine puhkerežiimis.
Vooluahela struktuur:
  1. Etalonpinge allikas 1,25 V;
  2. Võrdleja, mis võrdleb võrdluspinget ja sisendi 5 sisendsignaali;
  3. Impulssgeneraatori lähtestamine RS päästik;
  4. Element JA kombineerib komparaatori ja generaatori signaale;
  5. RS päästik, mis välistab väljundtransistoride kõrgsagedusliku ümberlülitamise;
  6. Draiveri transistor VT2 emitteri järgija ahelas voolu võimendamiseks;
  7. Väljundtransistor VT1 annab voolu kuni 1,5A.
Impulsigeneraator lähtestab pidevalt RS-päästikut; kui pinge mikrolülituse 5 sisendis on madal, väljastab komparaator S-sisendisse signaali, mis seab päästiku ja lülitab vastavalt sisse transistorid VT2 ja VT1. Mida kiiremini signaal sisendisse S jõuab, seda kauem on transistor avatud olekus ja seda rohkem energiat kandub sisendist mikroskeemi väljundisse. Ja kui pinge sisendis 5 tõstetakse üle 1,25 V, siis päästikut ei paigaldata üldse. Ja energiat ei kanta mikroskeemi väljundisse.

MC34063 võimenduse muundur

Näiteks kasutasin seda kiipi, et saada sülearvuti USB-pordist (5 V) liidesemoodulile 12 V toidet, nii et liidesemoodul töötas sülearvuti töötamise ajal, see ei vajanud oma katkematut toiteallikat.
Samuti on mõttekas kasutada IC-d rohkemat vajavate kontaktorite toiteks kõrgepinge kui teised vooluringi osad.
Kuigi MC34063 on toodetud pikka aega, võimaldab selle 3 V pingega töötamine seda kasutada liitiumakudel töötavates pingestabilisaatorites.
Vaatame dokumentatsioonist võimendusmuunduri näidet. See skeem on mõeldud Sisendpinge 12 V, väljund - 28 V vooluga 175 mA.
  • C1 – 100 µF 25 V;
  • C2 – 1500 pF;
  • C3 – 330 µF 50 V;
  • DA1 – MC34063A;
  • L1 – 180 uH;
  • R1 – 0,22 oomi;
  • R2 – 180 oomi;
  • R3 – 2,2 kOhm;
  • R4 – 47 kOhm;
  • VD1 – 1N5819.
Selles vooluringis seatakse sisendvoolu piirang takistiga R1, väljundpinge määratakse takistite R4 ja R3 suhtega.

Buck-muundur MC34063-l

Pinge alandamine on palju lihtsam - on suur hulk kompenseerivaid stabilisaatoreid, mis ei vaja induktiivpooli ja vajavad vähem väliseid elemente, kuid impulssmuunduri jaoks on tööd siis, kui väljundpinge on mitu korda väiksem sisendpingest või teisendus tõhusus on lihtsalt oluline.
Tehniline dokumentatsioon annab näite vooluringist, mille sisendpinge on 25 V ja väljundpinge 5 V voolutugevusel 500 mA.

  • C1 – 100 µF 50 V;
  • C2 – 1500 pF;
  • C3 – 470 µF 10 V;
  • DA1 – MC34063A;
  • L1 – 220 uH;
  • R1 – 0,33 oomi;
  • R2 – 1,3 kOhm;
  • R3 – 3,9 kOhm;
  • VD1 – 1N5819.
Seda muundurit saab kasutada USB-seadmete toiteks. Muide, saate suurendada koormusele antavat voolu, selleks peate suurendama kondensaatorite C1 ja C3 mahtuvust, vähendama induktiivsust L1 ja takistust R1.

MC34063 inverteeriva muunduri ahel

Kolmandat skeemi kasutatakse harvemini kui kahte esimest, kuid see pole vähem asjakohane. Pinge täpseks mõõtmiseks või helisignaalide võimendamiseks on sageli vaja bipolaarset toiteallikat ja MC34063 võib aidata pakkuda negatiivseid pingeid.
Dokumentatsioon pakub vooluringi, mis võimaldab teisendada pinge 4,5 .. 6,0 V pingeks negatiivne pinge-12 V vooluga 100 mA.

  • C1 – 100 µF 10 V;
  • C2 – 1500 pF;
  • C3 – 1000 µF 16 V;
  • DA1 – MC34063A;
  • L1 – 88 uH;
  • R1 – 0,24 oomi;
  • R2 – 8,2 kOhm;
  • R3 – 953 oomi;
  • VD1 – 1N5819.
Pange tähele, et selles vooluringis ei tohiks sisend- ja väljundpinge summa ületada 40 V.

MC34063 kiibi analoogid

Kui MC34063 on mõeldud kommertsrakendusteks ja selle töötemperatuurivahemik on 0...70°C, siis selle täisanaloog MC33063 võib töötada kaubanduslikus vahemikus -40...85°C.
Mitmed tootjad toodavad MC34063, teised kiibitootjad toodavad terviklikke analooge: AP34063, KS34063. Isegi kodumaine tööstus tootis täieliku analoogi K1156EU5, ja kuigi selle mikrolülituse ostmine on praegu suur probleem, leiate palju spetsiaalselt K1156EU5 jaoks mõeldud arvutusmeetodite diagramme, mis on rakendatavad MC34063 jaoks.
Kui teil on vaja välja töötada uus seade ja tundub, et MC34063 sobib ideaalselt, peaksite pöörama tähelepanu kaasaegsematele analoogidele, näiteks: NCP3063.

MC34063 on üsna levinud mikrokontrolleri tüüp mõlemaga pingemuundurite ehitamiseks madal tase kõrgele ja kõrgest madalale. Mikroskeemi omadused on selle tehnilised kirjeldused ja tulemusnäitajad. Seade talub hästi koormusi kuni 1,5 A lülitusvooluga, mis viitab selle laiale kasutusalale erinevates kõrgete praktiliste omadustega impulssmuundurites.

Kiibi kirjeldus

Pinge stabiliseerimine ja muundamine- See on oluline funktsioon, mida kasutatakse paljudes seadmetes. Need on kõikvõimalikud reguleeritud toiteallikad, konversiooniahelad ja kvaliteetsed sisseehitatud toiteallikad. Enamus Koduelektroonika loodud spetsiaalselt sellele MS-ile, kuna sellel on kõrged jõudlusomadused ja see lülitab probleemideta üsna suure voolu.

MC34063-l on sisseehitatud ostsillaator, nii et seadme kasutamiseks ja pinge teisendamiseks erinevad tasemed Piisab esialgse nihke tagamisest, ühendades kondensaatori võimsusega 470 pF. See kontroller on väga populaarne seas suur kogus raadioamatöörid. Kiip töötab hästi paljudes vooluringides. Ja millel on lihtne topoloogia ja lihtne tehniline seade, saate hõlpsasti aru selle tööpõhimõttest.

Tüüpiline ühendusahel koosneb järgmistest komponentidest:

  • 3 takistit;
  • diood;
  • 3 kondensaatorit;
  • induktiivsus.

Arvestades pinge alandamise või stabiliseerimise ahelat, näete, et see on varustatud sügava tagasisidega ja üsna võimsa väljundtransistoriga, mis laseb pinget alalisvoolus läbi.

Lülitusahel pinge vähendamiseks ja stabiliseerimiseks

Diagrammilt on näha, et väljundtransistori voolu piirab takisti R1 ja vajaliku konversioonisageduse seadistamise ajastuskomponendiks on kondensaator C2. Induktiivsus L1 kogub energiat, kui transistor on avatud, ja kui see on suletud, tühjendatakse see läbi dioodi väljundkondensaatorisse. Teisenduskoefitsient sõltub takistite R3 ja R2 takistuste suhtest.

PWM stabilisaator töötab impulssrežiimis:

Kui bipolaarne transistor lülitub sisse, saab induktiivsus energiat, mis seejärel koguneb väljundmahtuvusse. Seda tsüklit korratakse pidevalt, tagades stabiilse väljundtaseme. Eeldusel, et mikrolülituse sisendis on pinge 25 V, on see selle väljundis 5 V maksimaalse väljundvooluga kuni 500 mA.

Pinge saab tõsta muutes sisendiga ühendatud tagasisideahela takistuse suhte tüüpi. Seda kasutatakse ka tühjendusdioodina mähisesse kogunenud tagumise EMF-i toimel selle laadimise ajal avatud transistoriga.

Kasutades seda skeemi praktikas, on võimalik toota väga tõhusalt taala muundur. Sellisel juhul ei tarbi mikroskeem liigset võimsust, mis vabaneb pinge langemisel 5 või 3,3 V-ni. Diood on ette nähtud väljundkondensaatori induktiivsuse pöördlahenduse tagamiseks.

Impulsi vähendamise režiim pinge võimaldab vähese energiatarbega seadmete ühendamisel oluliselt säästa akut. Näiteks tavalise parameetrilise stabilisaatori kasutamisel kulus selle töö ajal soojendamiseks vähemalt 50% võimsusest. Mida siis öelda, kui on vaja 3,3 V väljundpinget? Selline 1 W koormusega astmeline allikas tarbib kõik 4 W, mis on oluline kvaliteetsete ja töökindlate seadmete väljatöötamisel.

Nagu näitab MC34063 kasutamise praktika, väheneb keskmine võimsuskadu vähemalt 13% -ni, mis sai selle praktilise rakendamise kõige olulisemaks stiimuliks kõigi madalpingetarbijate toiteks. Ja võttes arvesse impulsi laiuse reguleerimise põhimõtet, kuumeneb mikroskeem ebaoluliselt. Seetõttu pole selle jahutamiseks vaja radiaatoreid. Sellise konversiooniahela keskmine efektiivsus on vähemalt 87%.

Pinge reguleerimine mikrolülituse väljundis toimub takistusliku jaguri tõttu. Kui see ületab nimiväärtust 1,25 V võrra, lülitab komponaator päästiku ja sulgeb transistori. See kirjeldus kirjeldab pinge vähendamise ahelat väljundtasemega 5 V. Selle muutmiseks, suurendamiseks või vähendamiseks peate muutma sisendjaguri parameetreid.

Lülituslüliti voolu piiramiseks kasutatakse sisendtakistit. Arvutatakse sisendpinge ja takisti R1 takistuse suhtena. Organiseerima reguleeritav stabilisaator pinge on ühendatud mikrolülituse viiguga 5 keskpunkt muutuv takisti. Üks väljund on ühisesse juhtmesse ja teine ​​toiteallikasse. Konversioonisüsteem töötab sagedusalas 100 kHz, kui induktiivsus muutub, saab seda muuta. Kui induktiivsus väheneb, suureneb teisendussagedus.

Muud töörežiimid

Lisaks vähendamise ja stabiliseerimise töörežiimidele kasutatakse üsna sageli ka võimendusrežiime. erineb selle poolest, et induktiivsus ei ole väljundis. Läbi selle liigub võtme sulgemisel koormusse vool, mis lukustamata jättes annab induktiivsuse alumisele klemmile negatiivse pinge.

Diood omakorda tagab koormuse induktiivlahenduse ühes suunas. Seetõttu, millal avalik võti koormus genereerib toiteallikast ja maksimaalsest voolust 12 V ning väljundkondensaatori sulgemisel tõuseb 28 V-ni. Võimendusahela efektiivsus on vähemalt 83%. Vooluahela funktsioon selles režiimis töötades on see sujuv algus väljundtransistor, mis tagatakse baasvoolu piiramisega läbi täiendava takisti, mis on ühendatud MS-i viiguga 8. Konverteri taktsageduse määrab väike kondensaator, peamiselt 470 pF, samas kui see on 100 kHz.

Väljundpinge määratakse järgmise valemiga:

Uout=1,25*R3 *(R2+R3)

Kasutades ülaltoodud vooluahelat MC34063A mikroskeemi ühendamiseks, saate sõltuvalt takisti R3 parameetritest teha USB-st toidetava astmelise pingemuunduri pingele 9, 12 või enam volti. Seadme omaduste üksikasjalikuks arvutamiseks võite kasutada spetsiaalset kalkulaatorit. Kui R2 on 2,4k oomi ja R3 on 15k oomi, siis muundab vooluahel 5V 12V-ks.

MC34063A pingevõimendusahel välise transistoriga

Esitatud vooluring kasutab väljatransistorit. Kuid selles oli viga. Peal bipolaarne transistor vaja vahetada K-E. Allpool on diagramm kirjeldusest. Väline transistor valitakse lülitusvoolu ja väljundvõimsuse alusel.

Üsna sageli kasutatakse LED-valgusallikate toiteks seda konkreetset mikrolülitust astmelise või astmelise muunduri ehitamiseks. Suur efektiivsus, väike tarbimine ja väljundpinge kõrge stabiilsus on vooluahela rakendamise peamised eelised. Erinevate funktsioonidega LED-draiveri ahelaid on palju.

Ühena paljudest praktilise rakenduse näidetest võite kaaluda järgmist diagrammi.

Skeem töötab järgmiselt:

Juhtsignaali rakendamisel blokeeritakse MS sisemine päästik ja transistor suletakse. Ja see voolab läbi dioodi laadimisvool väljatransistor. Kui juhtimpulss eemaldatakse, läheb päästik teise olekusse ja avab transistori, mis viib värava VT2 tühjenemiseni. See kahe transistori ühendus Tagab kiire sisse- ja väljalülitamise VT1, mis vähendab kuumenemise tõenäosust muutuva komponendi peaaegu täieliku puudumise tõttu. LED-e läbiva voolu arvutamiseks võite kasutada: I=1,25V/R2.

Laadija MC34063 jaoks

MC34063 kontroller on universaalne. Lisaks toiteallikatele saab seda kasutada projekteerimiseks laadija telefonidele, mille väljundpinge on 5 V. Allpool on diagramm seadme rakendamisest. Tema tööpõhimõte selgitatakse nagu tavalise allapoole teisendamise puhul. Väljund aku laadimisvool on kuni 1A marginaaliga 30%. Selle suurendamiseks peate kasutama välist transistori, näiteks KT817 või mõnda muud.

Vaatleme tüüpilist 34063 kiibil põhineva võimendus-DC/DC-muunduri vooluringi:

IC väljundid:

  1. SWC(lüliti kollektor) - väljundtransistori kollektor
  2. S.W.E.(lüliti emitter) - väljundtransistori emitter
  3. Tc(ajastuskondensaator) - sisend ajastuskondensaatori ühendamiseks
  4. GND- Maa
  5. CII(comparator inverting input) - komparaatori inverteeriv sisend
  6. Vcc- toitumine
  7. Ipk— maksimaalse voolu piiramise ahela sisend
  8. Kongo DV(draiveri kollektor) - väljundtransistori draiveri kollektor (väljundtransistori draiverina kasutatakse ka bipolaarset transistori)

Elemendid:

L 1— hoiuõhuklapp. See on üldiselt energia muundamise element.

C 1- ajastuskondensaator, see määrab konversioonisageduse. 34063 kiibi maksimaalne teisendussagedus on umbes 100 kHz.

R2, R1— võrdlusahela pingejaotur. Komparaatori mitteinverteerivat sisendit toidetakse sisemise regulaatori pingega 1,25 V ja inverteerivat sisendit pingejagurilt. Kui jagaja pinge võrdub sisemise regulaatori pingega, lülitab komparaator väljundtransistori.

C 2, C 3— vastavalt väljund- ja sisendfiltrid. Väljundfiltri mahtuvus määrab väljundpinge pulsatsiooni suuruse. Kui arvutuste käigus selgub, et antud pulsatsiooni väärtuse jaoks on vaja väga suurt mahtuvust, saate teha arvutuse suuremate pulsatsioonide jaoks ja seejärel kasutada täiendavat LC-filtrit. Mahtuvus C 3 võetakse tavaliselt 100 ... 470 μF juures.

R sc- voolutundlik takisti. Seda on vaja voolu piirava ahela jaoks. Maksimaalne väljundtransistori vool MC34063 jaoks = 1,5 A, AP34063 jaoks = 1,6 A. Kui tipplülitusvool ületab need väärtused, võib mikroskeem läbi põleda. Kui on kindlalt teada, et tippvool ei tule ligilähedalegi maksimaalsed väärtused, siis ei saa seda takistit installida.

R 3- takisti, mis piirab väljundtransistori draiveri voolu (maksimaalselt 100 mA). Tavaliselt võetakse 180, 200 oomi.

Arvutusprotseduur:

  1. Valige nimisisend- ja väljundpinged: V sisse, V välja ja maksimaalne väljundvool ma välja.
  2. 2) Valige minimaalne sisendpinge V in (min) ja minimaalne töösagedus fmin koos valitud V sisse Ja ma välja.
  3. Arvutage väärtus (t sisse + t välja) max valemi järgi (t sisse + t välja) max =1/f min, t sisse (max)- maksimaalne aeg, mil väljundtransistor on avatud, toff (max)— maksimaalne aeg, mil väljundtransistor on suletud.
  4. Arvutage suhe t sisse/t välja valemi järgi t sisse / t välja =(V välja +V F -V sisse(min))/(V in(min) -V sat), Kus V F— väljundfiltri pingelangus, V laup- pingelang väljundtransistoril (kui see on täielikult avatud olekus) antud voolu juures. V laup määratakse mikroskeemi (või transistori, kui ahelal on väline transistor) dokumentatsioonis toodud graafikute järgi. Valemist on selge, et mida rohkem V sisse, V välja ja mida rohkem need üksteisest erinevad, seda väiksem on nende mõju lõpptulemusele V F Ja V laup, nii et kui te ei vaja ülitäpseid arvutusi, siis soovitan juba koos V in (min)=6-7 V, võtke julgelt V F=0, V laup= 1,2 V (tavaline, keskpärane bipolaarne transistor) ja ei häiri.
  5. Teades t sisse/t välja Ja (t sisse + t välja) max lahendage võrrandisüsteem ja leidke t sisse (max).
  6. Leidke ajastuskondensaatori mahtuvus C 1 valemi järgi: C 1 = 4,5 * 10 -5 *t sisse (max).
  7. Leia tippvool läbi väljundtransistori: I PK(lüliti) =2*I välja *(1+t sees /t väljas). Kui see osutub suuremaks kui väljundtransistori maksimaalne vool (1,5 ... 1,6 A), on selliste parameetritega muundur võimatu. Väiksema väljundvoolu jaoks on vaja kas ahel ümber arvutada ( ma välja) või kasutage välise transistoriga vooluahelat.
  8. Arvutama R sc valemi järgi: R sc = 0,3/I PK (lüliti).
  9. Arvutage väljundfiltri kondensaatori minimaalne mahtuvus:
  10. C 2 =I välja *t sisse (max) /V pulsatsioon (p-p), Kus V pulsatsioon (p-p)— väljundpinge pulsatsiooni maksimaalne väärtus. Erinevad tootjad soovitavad saadud väärtust korrutada koefitsiendiga 1 kuni 9. Maksimaalne võimsus võetakse arvutatud väärtusele lähimatest standardväärtustest.
  11. Arvutage induktiivpooli minimaalne induktiivsus:

    L 1 (min) =t sees (max) * (V in (min) -V sat) / I PK (lüliti). Kui C 2 ja L 1 on liiga suured, võite proovida teisendussagedust suurendada ja arvutust korrata. Mida kõrgem on teisendussagedus, seda väiksem on väljundkondensaatori minimaalne mahtuvus ja induktiivpooli minimaalne induktiivsus.

  12. Seosest arvutatakse jagaja takistused V välja = 1,25*(1+R 2 /R 1).

Interneti-kalkulaator muunduri arvutamiseks:

(õigete arvutuste jaoks kasutage koma asemel punkti)

1) Algandmed:

(kui te ei tea V sat , V f , V pulsatsiooni(p-p) väärtusi, siis arvutatakse V sat =1,2 V, V f =0 V, V pulsatsioon(p-p) =50 mV )