Стабилизатор тока на mc34063

Описание микросхемы

Стабилизация и преобразование напряжения — это немаловажная функция, которая используется во многих устройствах. Это всевозможные регулируемые источники питания, преобразующие схемы и высококачественные встраиваемые блоки питания. Большинство бытовой электроники сконструированного именно на этой МС, потому что она имеет высокие рабочие характеристики и без проблем коммутирует достаточно большой ток.

MC34063 имеет встроенный осциллятор, поэтому для работы устройства и старта преобразования напряжения в различные уровни достаточно обеспечить начальное смещение путем подключения конденсатора ёмкостью 470пФ. Этот контроллер пользуется огромной популярностью среди большого количества радиолюбителей. Микросхема хорошо работает во многих схемах. А имея несложную топологию и простое техническое устройство, можно легко разобраться с принципом ее работы.

Как ШИМ рассматривать этот контроллер не стоит, так как в нем отсутствует немаловажный компонент – устройство коррекции ошибки. Из-за чего на выходе микросхемы может возникать погрешность. А для исключения ошибки на выходе рекомендуется подключать хотя бы простой LC-фильтр. Также она является одной из самых доступных в ценовом диапазоне, поэтому большинство полезных устройств сконструированы именно на этом контроллере.

Микросхема имеет небольшой запас по мощности, поэтому в критических режимах она вполне сможет выстоять, но кратковременно. Поэтому при разработке любых устройств на базе этого ШИМ следует грамотно выбирать параметры компонентов и производить расчет MC34063 в соответствии с режимами работы. А чтобы облегчить процесс расчета параметров устройств на базе этой интегральной схемы, можно воспользоваться mc34063 калькулятором.

Читайте также:  Ремонт сварочного оборудования в Рязани

Редакторы сайта советуют ознакомиться с основами теоретической электротехники для начинающих.

Расчет преобразователя на mc34063

MC34063 datasheet по-русски.

Рынок электроники сегодня предоставляет много вариантов микросхем для стабилизации и преобразования напряжения. Я остановлюсь на самом пожалуй распространенном контроллере серии 34063. Эта микросхема хороша тем что она доступна, на её базе легко изучить устройство и работу шим контроллеров. Сама микросхема копеечная так что если в ходе работы вы спалите пару штук, то будет не жалко. Для MC34063 есть в сети много удобных калькуляторов где легко рассчитать нужные параметры вашего устройства. У MC34063 масса аналогов, и даже есть отечественный — КР1156ЕУ5. Диапазон рабочих напряжений MC34063 от 3 до 40 вольт. Коммутируемый ток ключа MC34063 до 1.5 А. Данный контроллер почти так же популярен как таймер 555 серии. Собирая данное устройство вы получите массу опыта в налаживании подобных устройств и в дальнейшем перейдёте к более сложным схемам. Для запуска контроллера в работу потребуется сама микросхема MC34063, индуктивность, диод, пару конденсаторов на 100 — 500 мкф, и 3 — 4 резистора. Теперь о том как это всё работает: Смотрим на 1 схему step-down, это работает почти как обычный шим стабилизатор.

Данное включение MC34063 реализует только понижение входного напряжения !

Параметры микросхемы

MC34063 реализован в стандартном DIP-8 корпусе с 8 выводами. Также имеются компоненты для поверхностного монтажа без конкурса. ШИМ-контроллер MC34063 изготовлен достаточно качественно, о чем говорят немалые параметры, позволяющие создавать многофункциональные устройства с широкими возможностями. К основным рабочим характеристикам относятся:

• Диапазон напряжений, которыми может манипулировать контроллер — от 3 до 40В.
• Максимальный коммутируемый ток на выходе биполярного транзистора — 1,5А.
• Напряжение питания — от 3 до 50В.
• Ток коллектора выходного транзистора — 100мА.
• Максимальная рассеиваемая мощность — 1,25Вт.

Выбирая за основу этот ШИМ-контроллер, вы обеспечите себя надёжным практическим макетом, который даст возможность качественно изучить особенности работы импульсных устройств и преобразователей напряжения.

Применяется микросхема во многих устройствах:

• понижающие источники питания;
• повышающие преобразователи;
• зарядные устройства для телефонов;
• драйверы для светодиодов и другие.

MC34063API

Рассмотрим схему включения MC В микросхеме есть все необходимое, чтобы с минимальным количеством деталей реализовать повышающий, понижающий и инвертирующий преобразователь напряжений. Такие преобразователи могут и используются очень часто в радиотехнике: источники питания , драйверы для светодиодов , стабилизаторы и везде, где необходимо получить другое напряжение, отличное от источника тока. MC очень распространена так как стоимость ее низка порядка 2 центов за штуку и простота схемы позволяет без затрат собрать готовый работающий преобразователь.

Эта микросхема позволяет преобразовывать напряжение от 3В до 40В, ток коммутации внутреннего ключа до 1А. Как видим, внутри располагается источник опорного напряжения 1.

Как только выходное напряжение превысит уровень, при котором с делителя будет больше 1. Напряжение на выходе понизится, и ШИМ опять запустится. Также в микросхеме имеется интегрированный транзисторный ключ. Особенностью можно считать имеющийся ограничитель тока нога 7. На этот вход подается напряжение к токового шунта, при превышении при работе определенного значения мВ , остановится внутренний генератор и схема выключится.

Полезная вещь, чтобы не сгорела часть схемы или сама микросхема MC Более подробно описано в даташите MC Существует, конечно, большое количество аналогов данной микросхемы, например, LM, готовыми преобразователями которой, завален весь китайский интернет.

Выходное напряжение, В. Выходной ток, мА. Напряжение пульсаций, мВ. Частота, кГц. О сайте Авторам Реклама на сайте. Преобразователь на MC Опубликовано: Внутри MC выглядит так: Как видим, внутри располагается источник опорного напряжения 1. В рубриках: Электроника Метки: источник тока , преобразователь Поделиться записью:. Написать ответ Нажмите, чтобы отменить ответ. Подпишитесь на нашу рассылку Введите E-mail для получения последних новостей и обновлений:.

Типовая схема включения

Чтобы запустить контроллер достаточно обеспечить несколько условий, реализовать которые можно, имея в кармане пару конденсаторов, индуктивность, диод и несколько резисторов. Схема подключения контроллера зависит от требований, которые будут предъявлены к ней. Если необходимо изготовить ШИМ-стабилизатор, что довольно часто применяется на практике. Схема работает исключительно на понижение выходного напряжения, которое зависит от отношения сопротивлений, включенных в обратной связи. Выходное напряжение формируется делителем в соотношении 1:3 и поступает на вход внутреннего компаратора.

Типовая схема включения состоит из следующих компонентов:

• 3 резистора;
• диод;
• 3 конденсатора;
• индуктивность.

Рассматривая схему на понижение напряжения или его стабилизации можно увидеть, что она оснащена глубокой обратной связью и достаточно мощным выходным транзистором, который прямотоком пропускает через себя напряжение.

Читайте также:  Как Изготовить Для Кошек Место Для Лазания

Предельные параметры работы MC34063

МС34063 схема инвертирующего преобразователя

Третья схема используется реже двух первых, но не менее актуальна. Для точного измерения напряжений или усиления аудио сигналов часто требуется двуполярное питание, и МС34063 может помочь в получении отрицательных напряжений.
В документации приводиться схема позволяющая преобразовать напряжение 4,5 .. 6.0 В в отрицательное напряжение -12 В с током 100 мА.

• C1 – 100 мкФ 10 В;
• C2 – 1500 пФ;
• C3 – 1000 мкФ 16 В;
• DA1 – MC34063A;
• L1 – 88 мкГн;
• R1 – 0,24 Ом;
• R2 – 8,2 кОм;
• R3 – 953 Ом;
• VD1 – 1N5819.

Обратите внимание, что в данной схеме сумма входного и выходного напряжения не должна превышать 40 В.

Схема включения на понижение напряжения и стабилизации

Из схемы видно, что ток в выходном транзисторе ограничивается резистором R1, а времязадающим компонентов для установки необходимой частоты преобразования является конденсатор C2. Индуктивность L1 накапливает в себе энергию при открытом транзисторе, а по его закрытию разряжается через диод на выходной конденсатор. Коэффициент преобразования зависит от соотношения сопротивлений резисторов R3 и R2.

ШИМ-стабилизатор работает в импульсном режиме:

При открытии биполярного транзистора индуктивность набирает энергию, которая затем накапливается на выходной ёмкости. Такой цикл повторяется постоянно, обеспечивая стабильный выходной уровень. При условии наличия на входе микросхемы напряжения 25В на ее выходе оно составит 5 В с максимальным выходным током до 500мА.

Напряжение можно увеличить путем изменения типа отношения сопротивлений в цепи обратной связи, подключенной к входу. Также он используется в качестве разрядного диода в момент действия обратной ЭДС, накопленной в катушке в момент ее заряда при открытом транзисторе.

Применяя такую схему на практике, можно изготовить высокоэффективный понижающий преобразователь. При этом микросхема не потребляет избыток мощности, которая выделяется при снижении напряжения до 5 или 3,3 В. Диод предназначен для обеспечения обратного разряда индуктивности на выходной конденсатор.

Импульсный режим понижения напряжения позволяет значительно экономить заряд батареи при подключении устройств с низким потреблением. Например, при использовании обычного параметрического стабилизатора на его нагрев во время работы уходило по меньшей мере до 50% мощности. А что тогда говорить, если потребуется выходное напряжение в 3,3 В? Такой понижающий источник при нагрузке в 1 Вт будет потреблять все 4 Вт, что немаловажно при разработке качественных и надёжных устройств.

Как показывает практика применения MC34063, средний показатель потерь мощности снижается как минимум до 13%, что стало важнейшим стимулом для ее практической реализации для питания всех низковольтных потребителей. А учитывая широтно-импульсный принцип регулирования, то и нагреваться микросхема будет незначительно. Поэтому для ее охлаждения не потребуется радиаторов. Средний КПД такой схемы преобразования составляет не менее 87%.

Регулирование напряжения на выходе микросхемы осуществляется за счёт резистивного делителя. При его превышении выше номинального на 1,25В компоратор переключает триггер и закрывает транзистор. В этом описании рассмотрена схема на понижение напряжения с выходным уровнем 5В. Чтобы изменить его, повысить или уменьшить, необходимо будет изменить параметры входного делителя.

Для ограничения тока коммутационного ключа применяется входной резистор. Рассчитываемый как отношение входного напряжения к сопротивлению резистора R1. Чтобы организовать регулируемый стабилизатор напряжения к 5 выводу микросхемы подключается средняя точка переменного резистора. Один вывод к общему проводу, а второй к питанию. Работает система преобразования в полосе частот 100кГц, при изменении индуктивности она может быть изменена. При уменьшении индуктивности повышается частота преобразования.

Схема на MC34063A повышения напряжения с внешним транзистором

В представленной схеме использован полевой транзистор. Но в ней допущена ошибка. На биполярном транзисторе необходимо поменять местами К-Э. А ниже представлена схема из описания. Внешний транзистор выбирается исходя из тока коммутации и выходной мощности.

Аналоги

Как и у любой интегральной схемы ШИМ-контроллер mc34063 имеются качественные аналоги, одним из которых является отечественная микросхема КР1156ЕУ5. Она имеет хорошие рабочие характеристики, которые станут основой для разработки качественных функциональных устройств с полезными возможностями.

MC34063 повышающий преобразователь

Например я данную микросхему использовал чтобы получить 12 В питание интерфейсного модуля от ноутбучного порта USB (5 В), таким образом интерфейсный модуль работал когда работал ноутбук ему не нужен был свой источник бесперебойного питания.
Также имеет смысл использовать микросхему для питания контакторов, которым нужно более высокое напряжение, чем другим частям схемы.
Хотя MC34063 выпускается давно, но возможность работы от 3 В, позволяет её использовать в стабилизаторах напряжения питающихся от литиевых аккумуляторов.
Рассмотрим пример повышающего преобразователя из документации. Эта схема рассчитана на входное напряжение 12 В, выходное — 28 В при токе 175мА.

• C1 – 100 мкФ 25 В;
• C2 – 1500 пФ;
• C3 – 330 мкФ 50 В;
• DA1 – MC34063A;
• L1 – 180 мкГн;
• R1 – 0,22 Ом;
• R2 – 180 Ом;
• R3 – 2,2 кОм;
• R4 – 47 кОм;
• VD1 – 1N5819.

В данной схеме ограничение входного тока задается резистором R1, выходное напряжение определяется соотношением резистором R4 и R3.

Драйвер светодиодов

Довольно часто для питания светодиодных источников света применяется именно эта микросхема для построения понижающего или повышающего преобразователя. Высокий КПД, низкое потребление и высокая стабильность выходного напряжения – вот основные преимущества схемной реализации. Есть много схем драйверов для светодиодов с различными особенностями.

Как один из многочисленных примеров практического применения можно рассмотреть следующую схему ниже.

Схема работает следующим образом:

При подаче управляющего сигнала внутренний триггер МС блокирован, а транзистор закрыт. И через диод протекает зарядный ток полевого транзистора. При снятии импульса управления триггер переходит во второе состояние и открывает транзистор, что приводит к разряду затвора VT2. Такое включение двух транзисторов обеспечивает быстрое включение и выключение VT1, что снижает вероятность нагрева из-за практически полного отсутствия переменной составляющей. Для расчета тока, протекающего через светодиоды, можно воспользоваться: I=1,25В/R2.

Другие режимы работы

Кроме режимов работы на понижение и стабилизацию, также довольно часто применяется повышающий. Схема подключения отличается тем, что индуктивность находится не на выходе. Через нее протекает ток в нагрузку при закрытом ключе, который отпираясь, подаёт на нижний вывод индуктивности отрицательное напряжение.

Диод, в свою очередь, обеспечивает разряд индуктивности на нагрузку в одном направлении. Поэтому при открытом ключе на нагрузке формируется 12 В от источника питания и максимальный ток, а при закрытом на выходном конденсаторе оно повышается до 28В. КПД схемы на повышение составляет как минимум 83%. Схемной особенностью при работе в таком режиме является плавное включение выходного транзистора, что обеспечивается ограничением тока базы посредством дополнительного резистора, подключенного к 8 выводу МС. Тактовая частота работы преобразователя задаётся конденсатором небольшой ёмкости, преимущественно 470пФ, при этом она составляет 100кГц.

Выходное напряжение определяется по следующей формуле:

Используя вышеуказанную схему включения микросхемы МС34063А, можно изготовить повышающий преобразователь напряжения с питанием от USB до 9, 12 и более вольт в зависимости от параметров резистора R3. Чтобы провести детальный расчет характеристик устройства, можно воспользоваться специальным калькулятором. Если R2 составляет 2,4кОм, а R3 15кОм, то схема будет преобразовать 5В в 12В.

Модуль лабораторного блока питания на MC34063

Модуль выполнен на широко распространенных электронных компонентах зарубежного производства и практически не содержит дефицитных деталей. В качестве ШИ-контроллера используется микросхема MC34063 (U1). Управляющий импульс отрицательной полярности с выводов U1 (1,
подается на преобразователь уровня, выполненный на транзисторе Q2, с коллектора которого, преобразованный по уровню управляющий импульс подается на входы эмиттерных повторителей (Q1, Q6), обеспечивающих управление затворами мощных полевых транзисторов (Q3, Q4). При спаде импульса и нахождении его полки в области отрицательных значений относительно баз транзисторов Q1, Q6, транзисторы эти заперты и по цепи: общий провод-выводы 8,1 (U1)-R4-ЭК (Q2)-D1(D2)-R2 (R3), — происходит подача отрицательного напряжения на затворы Q3, Q4. Q3, Q4 отпираются и находятся в этом состоянии до того, пока напряжение на «прямом» входе элемента U3.2 не станет выше напряжения на инверсном входе этого же элемента. В этом случае, соответственно, на выходе элемента U3.2 пропорционально (на разницу уровней прямого и инверсного входов кратно коэффициенту усиления ОУ) повысится напряжение, обуславливающее увеличение напряжения и на входе ОС микросхемы U1 (вывод 5). Выходной транзистор U1 (выводы 2-1,8) закроется и обесточит цепь подачи напряжения на затворы силовых ключей (Q3, Q4). Эмиттерные повторители (Q1, Q6) в этот момент откроются током через резистор R1, разряжая затворные емкости силовых ключей, обеспечивая быстрое запирание Q3, Q4 до момента, пока напряжение на прямом входе элемента U3.2 не станет ниже значения на инверсном входе этого же элемента. После чего цикл коммутации силовых ключей повторится. Таким образом производится регулирование напряжения на выходе модуля, где значение выходного напряжения определяется опорным значением напряжения, регулируемым с помощью потенциометра PR2. Регулировка ограничения тока производится потенциометром PR3, с движка которого снимается установочное значение опорного напряжения и подается на прямой вход элемента U3.1. Как только падение напряжения на инверсном входе U3.1 начнет превалировать над опорным значением, напряжение на выходе этого элемента уменьшится пропорционально (с учетом коэффициента усиления ОУ, определяемого отношением резисторов R16, R18) в соответствии с разницей значений на прямом и инверсном входах, увеличивая разницу напряжений на входах U3.2, тем самым увеличивая уровень напряжения на входе ОС U1 (вывод 5) и запирание силовых ключей.

Включение микросхемы U1 — практически стандартное, но снабженное преобразователем уровня на транзисторе Q2 для возможности работы модуля с относительно высокими входными напряжениями, непозволительными для самой MC34063. Микросхема в этом случае может быть запитана напряжением 5-15В и работает в облегченных режимах, как по напряжению, так и по току. Вывод 7 микросхемы не задействован, но может быть использован для плавного запуска модуля или как порт для выключения модуля, подключения дополнительных защитных схем. Стабилизатор питания U1 выполнен на транзисторе Q5, стабилитроне VZ2, ток стабилизации через который определяется резистором R11. R10 — балластный и ограничивает мощность, рассеиваемую на транзисторе Q5. Питание сдвоенного ОУ осуществляется стабилизатором U4. Его выходное напряжение используется и в качестве опорного.

Выходное напряжение модуля определяется шириной импульсов управления и параметрами элементов «шлюза» (дроссель L1, конденсатор C11). Ширина импульсов управления зависит от разницы уровней напряжения на входах элементов U3. Ток зарядки конденсатора C11 определяется индуктивностью дросселя L1 и временем открытых ключей Q3, Q4. Разряд определяется сопротивлением нагрузки. Следует так же учесть, что частота коммутации ключей так же будет зависеть от нагрузки и параметров «шлюза». Процесс работы связки КЛЮЧ-ДРОССЕЛЬ-КОНДЕНСАТОР, понятно, описан здесь максимально поверхностно, но достаточно подробно подобные процессы описаны в литературе о силовой электронике. Расчет дросселя не производился, а режимы нормальной работы модуля подбирались под выбранные элементы «шлюза» изменением частоты генератора U1. Индуктивность дросселя варьировалась от 22 до 47uH (микроГенри), а при испытании подбирались готовые дроссели с необходимыми массогабаритными показателями сердечников и достаточным сечением обмоточного провода. Большинство таких дросселей применяется в компьютерных БП. От параметров дросселя будет зависеть во многом КПД модуля, нагрев силовых ключей и самого дросселя. Подробно о расчете дросселя в ШИ-преобразователях с фиксированной частотой можно прочесть здесь: https://www.compel.ru/lib/ne/2007/8/7-sovetyi-po-proektirovaniyu-ponizhayushhih-preobrazovateley.

Для модуля разработана и изготовлена двусторонняя печатная плата под SMD-компоненты размером 53Х50мм. Силовые ключи Q3, Q4 и транзистор стабилизатора Q5 расположены в ряд для возможности установки на общий радиатор подходящих размеров с площадью охлаждения не менее 50см2, если модуль предназначен для долговременной или непрерывной эксплуатации. Максимальные размеры дросселя (проекции) для размещения на плате могут составлять 16Х24мм. Плата снабжена установочными местами под ножевые клеммы (входные и выходные напряжения) дублирующими и отверстиями для провода диаметром до 1,2мм. Регулировочные потенциометры (ток, напряжение) для установки на плату использованы вертикальные многооборотные, но могут быть использованы при выносе за пределы платы (проводниками минимальной длины) и другие типы потенциометров. Резистор R10 (мощностью не менее 2Вт) следует распаивать на высоте не менее 5мм от платы. Резистор R4 может иметь мощность 0,25-0,5Вт. Резистор R20 составной и дополнительным резисторам на плате присвоены позиционные обозначения R201, R202, R203. Сборка и наладка не представляет трудностей и модуль начинает работать сразу после сборки.

При налаживании, подключив вольтметр, необходимо определить диапазон регулировки выходного напряжения вращением штифта потенциометра PR2 в ту или иную стороны, подбирая необходимый диапазон регулирования резисторами R15, соотношением резисторов делителя ОС R12, R13. Диапазон регулировки ограничения тока подбирается резистором R19.

Читайте также:  Цветная маркировка транзисторов кт3102

Схема модуля принципиальная электрическая

Вид платы модуля сверху

Вид платы модуля снизу

Список радиоэлементов

Понижающий преобразователь на МС34063

Понизить напряжение значительно проще – существует большое количество компенсационных стабилизаторов не требующих катушек индуктивности, требующих меньшего количества внешних элементов, но и для импульсного преобразователя находиться работа когда выходное напряжение в несколько раз меньше входного, либо просто важен КПД преобразования.
В технической документации приводиться пример схемы с входным напряжение 25 В и выходным 5 В при токе 500мА.

• C1 – 100 мкФ 50 В;
• C2 – 1500 пФ;
• C3 – 470 мкФ 10 В;
• DA1 – MC34063A;
• L1 – 220 мкГн;
• R1 – 0,33 Ом;
• R2 – 1,3 кОм;
• R3 – 3,9 кОм;
• VD1 – 1N5819.

Данный преобразователь можно использовать для питания USB устройств. Кстати можно повысить ток отдаваемый в нагрузку, для этого потребуется увеличить емкости конденсаторов C1 и C3, уменьшить индуктивность L1 и сопротивление R1.