Импульсные регуляторы напряжения MC34063A, MC33063A, NCV33063A

источник: hardelectronics.ru Основные технические характеристики MC34063

  • Широкий диапазон значений входных напряжений: от 3 В до 40 В;
  • Высокий выходной импульсный ток: до 1,5 А;
  • Регулируемое выходное напряжение;
  • Частота преобразователя до 100 кГц;
  • Точность внутреннего источника опорного напряжения: 2%;
  • Ограничение тока короткого замыкания;
  • Низкое потребление в спящем режиме.

Структура схемы:

  1. Источник опорного напряжения 1,25 В;
  2. Компаратор, сравнивающий опорное напряжение и входной сигнал с входа 5;
  3. Генератор импульсов сбрасывающий RS-триггер;
  4. Элемент И объединяющий сигналы с компаратора и генератора;
  5. RS-триггер устраняющий высокочастотные переключения выходных транзисторов;
  6. Транзистор драйвера VT2, в схеме эмиттерного повторителя, для усиления тока;
  7. Выходной транзистор VT1, обеспечивает ток до 1,5А.

Генератор импульсов постоянно сбрасывает RS-триггер, если напряжение на входе микросхемы 5 – низкое, то компаратор выдает сигнал на вход S сигнал устанавливающий триггер и соответственно включающий транзисторы VT2 и VT1. Чем быстрее придет сигнал на вход S тем больше времени транзистор будет находиться в открытом состоянии и тем больше энергии будет передано со входа на выход микросхемы. А если напряжение на входе 5 поднять выше 1,25 В, то триггер вообще не будет устанавливаться. И энергия не будет передаваться на выход микросхемы.

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. image

  • 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.

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. image

  • 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.

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.

Аналоги микросхемы MC34063

Если MC34063 предназначена для коммерческого применении и имеет диапазон рабочих температур 0 .. 70°C, то её полный аналог MC33063 может работать в коммерческом диапазоне -40 .. 85°C. Несколько производителей выпускают MC34063, другие производители микросхем выпускают полные аналоги: AP34063, KS34063. Даже отечественная промышленность выпускала полный аналог К1156ЕУ5, и хотя эту микросхему купить сейчас большая проблема, но вот можно найти много схем методик расчетов именно на К1156ЕУ5, которые применимы к MC34063. Если необходимо разработать новое устройство и какжется MC34063 подходит как нельзя лучше, то соит обратить внимание на более современные аналоги, например: NCP3063.

DC-DC на MC34063

Этот калькулятор сделан специально чтобы облегчить создание импульсного преобразователя начинающим радиолюбителям. Калькулятор умеет рассчитывать повышающие, понижающие и инвертирующие преобразователи на широкодоступной микросхеме mc33063 (она-же mc34063)

Rsc — резистор который отключит микросхему если номинальный ток превышен. Убережет преобразователь от КЗ и другого неаккуратного обращения. Если сопротивление этого резистора слишком мало (меньше 1 ома) то он собирается из нестольких включенных параллельно резисторов.

Lmin — минимальная индуктивность катушки. Больше можно, меньше — нет.

Co — конденсатор фильтра. Чем он больше тем меньше пульсаций, должен быть LOW ESR типа. В принципе можно им не увлекаться, а поставить еще LC фильтр. Это позволит очень значительно уменьшить пульсации.

R1, R2 — делитель напряжения который задает выходное напряжение. Один из этих резисторов можно сделать подстроечным, тогда можно будет точно установить выходное напряжение.

Диод должен быть сверхбыстрым (ultrafast) или диодом шоттки с допустимым обратным напряжение не менее чем в 2 раза превышающим выходное.

Напряжение питания микросхемы не должно превышать 40 вольт, а ток Ipk не должен превышать 1.5А

P.S.:  Кому-то может показаться, что этот калькулятор – плагиат с сайта https://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml. С одной стороны – это так, я использую код с этой странички. С другой стороны, автор его свободно распространяет, а я перевел его на русский и выложил на случай падения сайта автора, да и просто чтобы удобный калькулятор был у меня под рукой.

(Подписаться на комментарии) | (Как правильно комментировать?)

Создать новую ветку комментариев

Вы должны войти или зарегистрироваться чтобы оставить комментарий.

Предлагаемое устройство предназначено для подключения в качестве дополнительного модуля к любому источнику с выходным напряжением 9…24 В постоянного тока и обеспечивает выходное постоянное напряжение 5 В при токе нагрузки до 0,5 А. Его удобно использовать в автомобиле, автобусе, яхте, катере или любом ином транспортном средстве с бортовой сетью 12 или 24 В.

Если в вашем распоряжении имеется относительно низковольтный источник напряжения постоянного тока, например аккумуляторная батарея, но по каким-то причинам вы не можете воспользоваться зарядным устройством с питанием от сети 220 В/50

Гц, то для стационарного питания мобильных устройств и пополнения заряда их встроенных литиевых аккумуляторных батарей можно воспользоваться несложным зарядным устройством.

Стабилизатор напряжения +5 В постоянного тока построен на известной интегральной микросхеме MC33063AVP. Функциональный состав этой микросхемы показан на рис.1. Использованная в конструкции ИМС выполнена в корпусе DIP-8, более эффективно отводящем тепло, чем вариант исполнения этой микросхемы в корпусе SO-8, который предназначен для поверхностного монтажа. Микросхема работоспособна при входном напряжении до 40 В. Максимальный импульсный ток составного выходного интегрального транзистора до 1,5 А.

Принципиальная схема устройства показана на рис.2. Напряжение питания 9…24 В через фильтр C1L1C2, полимерный самовосстанавливающийся предохранитель FU1 и защитный диод Шоттки VD1 поступает на вход микросхемы импульсного стабилизатора напряжения DA1. Конденсаторы C4-C6 сглаживают пульсации входного напряжения. Конденсатор C7 определяет рабочую частоту преобразователя напряжения, которая в этом устройстве составляет 30…80 кГц, в зависимости от входного напряжения питания и потребляемого подключенной нагрузке тока. Дроссель L2 накопительный.

Конденсаторы C8-C11 и дроссель L3 сглаживают пульсации выходного напряжения, размах амплитуды которых при максимальном токе нагрузки не превышает 5 мВ на рабочей частоте преобразования. Выходное напряжение определяется соотношением сопротивлений резисторов R2 и R3. Чем больше сопротивление R3, тем будет выше выходное напряжение.

Стабилитроны VD3-VD5 cнапряжением стабилизации 5,6 В защищают нагрузку от повреждения высоким выходным напряжением при неисправности ИМС DA1. В случае если составной ключевой транзистор микросхемы будет пробит, выходное напряжения, стабилитроны VD3-VD5 откроются и ограничат выходное напряжение на

При входном напряжении импульсного стабилизатора 12 В и потребляемом нагрузкой токе 0,5 А, потребляемый стабилизатором ток составит около 280 мА. Таким образом, КПД преобразователя напряжения составит около 60%. Если бы на месте импульсного стабилизатора был линейный стабилизатор напряжения, то при таких же условиях его КПД оказался бы не более 41%. Причём с ростом входного напряжения разрыв в КПД между импульсным и линейным стабилизатором будет увеличиваться. Микросхемы серии MC33063 при работе в качестве понижающих преобразователей напряжения не являются лидерами по КПД, одна из причин этого – составной транзистор Дарлингтона в качестве силового ключа. Тем не менее, они дёшевы, компактны, благодаря чему, например, импульсные стабилизаторы на микросхемах серий MC33063 и MC34063 можно встретить в многофункциональных телефонных модемах Zyxel серии Omni 56K, планшетных сканерах GeniusColorPageи др. устройствах.

Конструкция и детали

Вид на монтажную плату устройства показан на фото 1. Монтаж двусторонний навесной. Интегральную микросхему MC33063AVP можно заменить MC34063AP, MC34063AP1, MC33063AP1, KA34063A, IP33063N, IP34063N. Микросхема MC33063AVP отличается от остальных значительно большей термостойкостью – 125С вместо 70…85С у остальных.

Для повышения надёжности работы микросхемы к её корпусу необходимо приклеить латунный или медный теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности 6…10см2 (одна сторона). Приклеить теплоотвод можно с помощью теплопроводящего клея «Алсил», «Радиал», моментальным клеем «Секунда» или аналогичным, способным склеивать металлы, например, БФ.

Диоды с барьером Шоттки 1N5819 можно заменить на MBRS14T3, MBR150, MBR160, BYV10-40. Вместо стабилитронов 1N4734A подойдут BZV55C5V6, TZMC-5V6. На время проверки работоспособности устройства и его настройки стабилитроны отключают.

Светодиод RL30-CD744Dможно заменить любым аналогичным сверхьярким синего или белого свечения. Подойдут и другие светодиоды общего применения.

Конденсаторы C1-C3 керамические или плёночные на рабочее напряжение не ниже 35 В. Конденсаторы C4, C6 керамические или танталовые (SMD) на рабочее напряжение не менее 25 В. Конденсатор C7 плёночный или керамический. Конденсаторы C8, C10 танталовые. Конденсатор C11 керамический. Конденсаторы C5, C9 оксидные алюминиевые.

Резистор R1 типа МЛТ, C1-4, C2-23 или импортный аналог. Остальные резисторы применены малогабаритные для поверхностного монтажа (SMD).

Все дроссели могут быть изготовлены на кольцах из низкочастотного феррита HM2000 размерами 10х6х5 мм. Дроссель L1 содержит один виток сложенного вдвое многожильного монтажного провода. Дроссель L2 состоит из двух таких колец, склеенных вместе. Он имеет 15 витков литцендрата ПЭВ-1 11х0,13. При наличии достаточного свободного места в корпусе, желательно для этого дросселя применить три склеенных вместе таких кольца. Дроссель L3 содержит 10 витков такого же или одножильного провода ПЭВ-2 0,68.

Полномерный самовосстанавливающийся предохранитель можно заменить на MF-R030, LP60-030. Устройство в сборе показано на фото в начале статьи. Корпус изготовлен из телефонной розетки 2хRJ11 размерами 58х42х21 мм. В корпусе

закреплены: входное гнездо питания XS1 с припаянным к его выводам конденсатором C1; USB-гнездо XS2 и светодиод HL1. Безошибочно собранный из исправных деталей стабилизатор начинает работать сразу. При необходимости, подбором сопротивления резистора R3 можно изменить выходное напряжение. Нежелательно увеличивать его более 5,3 В. При настройке стабилизатора на питание нагрузки напряжением +5 В, рекомендуется устанавливать выходное напряжение в пределах 5,05…5,1 В, чтобы компенсировать падение напряжения в соединительных проводах. Благодаря наличию диода VD1, этот стабилизатор можно подключать к сетевым адаптерам с выходным напряжением переменного тока частотой 50 Гц. Подойдут адаптеры питания с напряжением на вторичной обмотке силового трансформатора 11…16 В.

Литература

  1. Бутов А.Л. Зарядно-питающее устройство на ИМС L4960//Электрик. – 2010. — №7-8. –     C.56-58.
  2.  Бутов А.Л. Импульсный стабилизатор для сетевого адаптера//Электрик. – 2010. — №1-2. –C.60-61.

Автор: Андрей Бутов, с. Курба, Ярославская обл.

Источник: Радиоаматор №4, 2014

Микросхема МС34063 представляет собой импульсный конвертор, поэтому она обладает высокой эффективностью (КПД) и имеет три схемы включения (инверторную, повышающую и понижающую). В этой статье будет описан исключительно повышающий (Step Up) вариант.

МС34063 выполняется в корпусах DIP-8 и SO-8. Расположение выводов показано ниже.

Основные технические параметры MC34063.

Входное напряжение ………. от 3 до 40 Вольт

Выходное напряжение ………. от 1.25 до 38 Вольт

Максимальный ток на выходе ………. 1.5 Ампер

Максимальная частота ………. 100кГц

Максимальный ток на выходе это пиковый ток на внутреннем транзисторе и он значительно больше тока нагрузки, поэтому не стоит надеяться, что преобразователь будет держать 1.5A на выходе. Ниже представлен калькулятор, который позволит правильно посчитать ток.

Другую интересующую информацию по параметрам и внутреннему устройству микросхемы можно найти в Datasheet.

Схема повышающего DC-DC преобразователя на MC34063.

Опишу работу простыми словами.  В микросхеме MC34063 есть генератор, генерирующий импульсы с определенной частотой. Генератор, взаимодействуя с другими узлами, управляет выходным транзистором, коллектор которого соединен с выводом 1, а эмиттер с выводом 2.

Когда выходной транзистор открыт, дроссель L1 заряжается входным напряжением через резистор R3.

После закрытия выходного транзистора, дроссель отключается от земли и в этот момент происходит его разряд (самоиндукция). Энергия дросселя уже с противоположной полярностью и большая по силе поступает на диод VD1. После выпрямления напряжения диодом, оно поступает на выход схемы, накапливаясь в конденсаторе C3. Помимо накопления, данный конденсатор сглаживает пульсации.

Схема конвертирует напряжение постоянного тока с 5В до 12В. Чуть ниже пойдёт речь об изменении номиналов элементов под нужные напряжения.

Резисторами R1 и R2 задается напряжение на выходе. Резистор R3 ограничивает выходной ток до минимума, при превышении определенной мощности.

Конденсатор C2 задает частоту преобразования.

Элементы.

Все резисторы мощностью 0.25Вт кроме R3 (0.5-1 Ватт).

В качестве L1 я взял готовый дроссель на 470мкГн, намотанный медным эмалевым проводом на гантель из феррита и отмотал три слоя, уменьшив тем самым индуктивность до 75мкГн (индуктивность больше расчетной допускается, а меньше нельзя).

Дроссель должен выдерживать пиковый выходной ток (в моем случае 1.5А).

Также можно взять кольцо из порошкового железа (жёлтого цвета) наружным диаметром 18мм, внутренним 8мм, толщиной 8мм и намотать медным проводом (диаметром 0.6мм и более) 30-40 витков (при 30 витках индуктивность получилась 55мкГн). Кольцо можно взять больше моего, но меньше не рекомендую.

Диод VD1- Шоттки, либо быстродействующий (типа SF, UF, MUR, HER и т.д.) на ток не менее 1А и обратное напряжение в два раза больше выходного (в моем случае 40В).

У микросхемы МС34063 есть отечественный аналог КР1156ЕУ5, они полностью взаимозаменяемы.

Расчет преобразователя на MC34063 под другое напряжение и ток.

Расчет займет не более одной минуты. Для этого необходимо воспользоваться On-line калькулятором расчета параметров МС34063. Помимо номиналов программа высчитает пиковый выходной ток, и в случае его превышения выдаст сообщение.

Калькулятор считает минимальную индуктивность, поэтому ее можно брать с положительным запасом (произойдут незначительные изменения лишь в КПД).

Пару слов…

Расчетная частота (50кГц в моем случае) является минимальной и может значительно отличаться и изменяться в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки.

При выходном токе 200мА происходит достаточно сильный нагрев микросхемы MC34063, и работать в таком режиме долгое время возможно не сможет.

Рекомендую использовать MC34063 в тех случаях, когда нужно питать слаботочную часть схемы или отдельную нагрузку током до 150-250мА, а для нагрузки 3-5А предлагаю обратить внимание на повышающие DC-DC преобразователи, построенные на базе UC3843 и UC3845.

Печатная плата повышающего преобразователя на MC34063 (из 5В в 12В) СКАЧАТЬ

Datasheet на MC34063 СКАЧАТЬ

25 августа 2013 40601 просмотров

Импульсный регулятор напряжения MC34063A (полный российский аналог КР1156ЕУ5) — специально разработанная микросхема для DC-DC преобразователей с минимальным количеством внешних элементов. Микросхема MC34063A применяется в импульсных источниках питания со входным напряжением от 3 до 40В и выходным током до 1,5А:  

image повышающих (Step-up converter)

imageпонижающих (Step-down converter)

imageинвертирующих (Voltage inverting converter).

На практике приходилось встречаться только с вариантами источников питания

повышающих – Феликс 02К, цепь формирования 24В из 12В

понижающих – практически все фискальные регистраторы работающие от 24В, принтеры этикеток и прочее оборудование, где входное напряжение питания больше 5 вольт. Поэтому будем рассматривать только первые два варианта использования микросхемы MC34063A.

image Рекомендуемая литература.

  1. Datasheet MC34063A на английском (скачать).
  2. Описание работы КР1156ЕУ5 (аналог MC34063A) на русском (cкачать).
  3. И.Л. Кольцов «33 схемы на КР1156ЕУ5» (скачать).
  4. Документ AN920/D. В данном документе приведены формулы для расчета преобразователей DC-DC на базе микросхемы MC34063. Рассмотрен принцип работы. (скачать).

image Общее описание.

Рис. Структурная схема MC34063A (русский datasheet) Рис. Структурная схема MC34063A (английский datasheet)

Мощный электронный ключ на составном транзисторе (VT1 и VT2), который соединен со схемой управления. На нее поступают импульсы синхронизации от генератора, скважность которых зависит от сигнала схемы ограничения по току. Также на схему управления подается сигнал обратной связи с компаратора. Он производит сравнение напряжения обратной связи с напряжением внутреннего источника опорного напряжения. Стабильность параметров выходного напряжения микросхемы полностью обеспечивает источник опорного напряжения, т.к. его напряжение не зависит от изменений температуры окружающей среды и колебания входного напряжения.

Рис. Расположение выводов (pinout) MC34063A

Назначение выводов

Switch Collector (VT1) Коллектор выходного транзистора.

Switch Emitter (OUT) Эмиттер выходного транзистора.

Timing Capacitor (OSC) Вывод для подключения времязадающего конденсатора.

Ground (Gnd) Общий вывод.

Comparator Inverting Input (CMP) Вход компаратора — инвертирующий .

Vcc (Uin) Напряжение питания (3… 40В).

Ipk Sense (Rt) Вход схемы ограничения тока, сюда подключается токоограничивающий резистор. Ipk  пиковый ток через индуктивность, где Ipk <1.5А.</p>

Driver Collector (VT2) Коллектор предвыходного транзистора.

image Схема подключения.

Микросхема МС34063A имеет два входа, которые можно использовать для стабилизации тока.

Один вход имеет пороговое напряжение 1.25В (5 нога), что для мощной нагрузки не выгодно из-за потерь мощности. Например, при токе 1000 мА имеем потери на резисторе-датчике тока величиной 1.25*1А=1.25Вт, что сопоставимо с потерями мощности на линейном стабилизаторе.

Второй вход микросхемы имеет пороговое напряжение 0.3В (7 нога), и предназначен для защиты встроенного транзистора от перегрузки по току.

Рис. Схема понижения (Step-down converter)

Рис. Схема повышения (Step-up converter)

С2— конденсатор задающий частоту преобразования.

VD1 – быстродействующий диод, практически вся схема зависит от быстродействия этого диода. При использовании диодов Шотки, диод должен выдерживать обратное напряжение вдвое превышающее выходное напряжение.

R1 – Токовый датчик, задает максимальный ток на выходе стабилизатора. При превышении максимального тока – микросхема отключится, фактически является  защитой от короткого замыкания (перегрузки) на выходе. Обладает довольно большой рассеиваемой мощностью, от  0,5 Вт до 2Вт, на практике иногда выглядит в виде нескольких параллельно включенных резисторов.

image

Важное замечание! Опорное напряжение токового входа микросхемы 34063 различается у разных корпусов, с разбросами от 0,25В до 0,45В. . Стандартные расчеты принимаются для опорного напряжения 0,3В. Таким образом если напряжение на шунте станет выше чем 0.3 вольта, микросхема 34063 отключится. (Например резистор R1=1 Ом, тогда при достижении U=1 Ом*0,3А=0,3В сработает защита по току и микросхема отключится. На практике это означает, что  при значении резистора R1=1 Ом выходной ток источника питания будет 0,3А).

R2, R3 — делитель напряжения, с помощью которого задается выходное напряжение.

Рис. Выходное напряжение, формула расчета.

Фильтр рассмотрим отдельно, так как именно фильтр является слабым звеном при эксплуатации.

L1 – накопительная и фильтрующая индуктивность. Данную индуктивность настоятельно не рекомендуется уменьшать, так же именно эта индуктивность задает выходной ток, поэтому толщина провода довольно критичный параметр.  На практике такая схема фильтра довольно редкое явление, как правило ставится второй LC фильтр, индуктивности включаются встречно.

С3 – принцип такой же как у катушки индуктивности. Несмотря на расчеты, если нет ограничения по размерам, конденсатор на 470 мкФ увидеть здесь довольно редкое явление. А вот конденсатор на 1000 мкФ здесь  общепринятый стандарт (рассматриваем схемы Uвх=24В, Uвых=5В). Конденсатор должен быть LOW ESR, однако на практике это довольно редкое явление, ставится обычный конденсатор. Хотя если поднять оборудование 2000-2002 г.в. то там можно встретить LOW ESR конденсаторы в фильтре. Некоторые производители ставят в параллель ВЧ конденсатор, однако это довольно спорное решение.

image

Конденсатор фильтра  для понижающих (Step-down converter) источников питания не является обязательным элементом, при достаточно большой индуктивности фильтра.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий