Схемы на mc34063 полевых транзисторах. Три богатыря — импульсные преобразователи на MC34063. Осциллограммы работы в различных точках схемы повышающего преобразователя

Микросхема представляет собой универсальный импульсный преобразователь, на котором можно реализовывать понижающие, повышающие и инвертирующие преобразователи с максимальным внутренним током до 1,5А.

Ниже к вашему вниманию представлена схема понижающего преобразователя с выходным напряжением 5V и током 500mA.

Схема преобразователя MC34063A

Набор деталей

C1 – емкость частотнозадающего конденсатора преобразователя.
R1 – резистор который отключит микросхему при превышении тока.
C2 – конденсатор фильтра. Чем он больше тем меньше пульсаций, должен быть LOW ESR типа.
R1, R2 – делитель напряжения который задает выходное напряжение.
D1 – диод должен быть сверхбыстрым (ultrafast) или диодом шоттки с допустимым обратным напряжение не менее чем в 2 раза превышающим выходное.
Напряжение питания микросхемы 9 - 15 вольт, а входной ток не должен превышать 1.5А

Печатная плата MC34063A

Ниже представлена схема повышающего DC-DC конвертера, построенного по топологии boost, который, при подаче на вход напряжения 5...13В, на выходе выдает стабильное напряжение 19В. Таким образом, с помощью данного преобразователя можно получить 19В из любого стандартного напряжения: 5В, 9В, 12В. Преобразователь рассчитан на максимальный выходной ток порядка 0,5 А, имеет небольшие размеры и очень удобен.

Для управления преобразователем используется широко распространённая микросхема .

В качестве силового ключа используется мощный n-канальный MOSFET, как наиболее экономичное с точки зрения КПД решение. У этих транзисторов минимальное сопротивление в открытом состоянии и как следствие - минимальный нагрев (минимальная рассеиваемая мощность).

Поскольку микросхемы серии 34063 не приспособлены для управления полевыми транзисторами, то лучше применять их совместно со специальными драйверами (например, c драйвером верхнего плеча полумоста ) - это позволит получить более крутые фронты при открытии и закрытии силового ключа. Однако, при отсутствии микросхем драйверов, можно вместо них использовать "альтернативу для бедных": биполярный pnp-транзистор с диодом и резистором (в данном случае можно, поскольку исток полевика подключен к общему проводу). При включении MOSFET затвор заряжается через диод, биполярный транзистор при этом закрыт, а при отключении MOSFET биполярный транзистор открывается и затвор разряжается через него.

Схема:

Детали:

L1, L2 - катушки индуктивности 35 мкГн и 1 мкГн, соответственно. Катушку L1 можно намотать толстым проводом на кольце с материнской платы, только найдите кольцо диаметром побольше, потому что родные индуктивности там всего по несколько микрогенри и мотать возможно придётся в пару слоёв. Катушку L2 (для фильтра) берём готовую с материнки.

С1 - входной фильтр, электролит 330 мкФ/25В

С2 - времязадающий конденсатор, керамика 100 пФ

С3 - выходной фильтр, электролит 220 мкФ/25В

С4, R4 - снаббер, номиналы 2,7 нФ, 10 Ом, соответственно. Во многих случаях без него вообще можно обойтись. Номиналы элементов снаббера сильно зависят от конкретной разводки. Расчёт проводят экспериментально, уже после изготовления платы.

С5 - фильтр по питанию микрухи, керамика на 0,1 мкФ

http://сайт/datasheets/pdf-data/2019328/PHILIPS/2PA733.html

Детали в схеме рассчитаны на 5В с ограничение тока 500мА, с пульсацией 43кГц и 3мВ. Входное напряжение может быть от 7 до 40 вольт.

За выходное напряжение отвечают резисторный делитель на R2 и R3, если их заменить подстроечным резистором где-то на 10 кОм, то можно будет задавать требуемое выходное напряжение. За ограничение тока отвечает резистор R1. За частоту пульсаций отвечают конденсатор C1 и катушка L1, за уровень пульсаций конденсатор C3. Диод может быть заменён на 1N5818 или 1N5820. Для расчёта параметров схемы есть специальный калькулятор — http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml , где стоит только задать требуемые параметры, он так же может рассчитать схемы и параметры преобразователей нерассмотренных двух типов.

Было изготовлено 2 печатные платы: слева – с делителем напряжения на делителе напряжения, выполненном на двух резисторов типоразмера 0805, справа с переменным резистором 3329H-682 6,8кОм. Микросхема MC34063 в корпусе DIP, под ней два чип танталовых конденсатора типоразмера – D. Конденсатор C1 –типоразмера 0805, диод выводной, резистор ограничения тока R1 – на пол вата, при малых токах, меньше 400 мА, можно поставить резистор меньшей мощности. Индуктивность CW68 22мкГн, 960мА.

Осциллограммы пульсаций, R огранич = 0,3 Ом

На этих осциллограммах показаны пульсации: слева – без нагрузки, справа – с нагрузкой в виде сотового телефона, ограничивающий резистор 0,3 Ом, снизу с той же нагрузкой, но ограничивающий резистор на 0,2 Ом.

Осциллограмма пульсации, R огранич = 0,2 Ом

Снятые характеристики (замерены не все параметры), при входном напряжении 8,2 В.

Этот адаптер был изготовлен для подзарядки сотового телефона и питания цифровых схем в походных условиях.

В статье была приведена плата с переменным резистором в качестве делителя напряжения, размешаю к ней и соответствующею схему, отличие от первой схемы только в делителе.

33 комментария на « Понижающий DC-DC преобразователь на MC34063»

Очень даже!
Жаль, я на 3,3 Uвых искал, и помощьнее надо (1,5А-2А).
Может доработаете?

В статье приведена ссылка на калькулятор для схемы. По нему для 3,3В нужно поставить R1=11k R2=18k.
Если вам нужны токи по более, то нужно или транзистор добавлять, или использовать более мощный стабилизатор, например LM2576.

Спасибо! Направили.

Если поставить транзистор внешний — защита по току останется? К примеру R1 поставить 0,05 ОМ защита должна срабатывать при 3 A, т.к. микруха сама не выдержит этот ток то ес-но надо усилить полевиком.

Думаю, ограничение (у этой микросхемы ограничение тока, а не защита) остаться должно будет. В даташите есть схема на биполярнике и расчёты для увеличения тока. Для более больших токов могу посоветовать LM2576, она как раз до 3А.

Здравствуйте! Я тоже собрал эту схему для автомобильной зарядки мобильника. Но он когда «голодный» (разряжен) ест очень немалый ток (870mA). для этой микрухи это еще нормально, только грется должна. Собирал и на макетке и на плате, результат один — работает 1минуту затем просто падает ток и мобильник отключает заряд.
Мне не понятно только одно… почему у автора статьи не совпадают не один номинал из расчетных, практически, с калькулятором который привел в статье ссылку. по параметрам у автора «…с пульсацией 43кГц и 3мВ.» и 5В на выходе, а калькулятор при этих прметрах выдает C1 — 470пик, L1 — 66-68мкГн,
С3 — 1000uF. Вопрос вот в чем: И ГДЕ ТУТ ПРАВДА?

В самом начале статьи написано – что статья отправлена на доработку.
Во время расчётов допустил ошибки, и из-за них схема так сильно греться, нужно правильно подобрать конденсатор C1 и индуктивность, но пока до этой схемы всё руки не доходят.
Мобильник отключает заряд, по превышение определённого напряжения, для большинства телефонов это напряжение более 6В с чем-то вольт. Заряжать телефон лучше током поменьше, аккумулятор подольше проживёт.

Спасибо Alex_EXE за ответ! Заменил все компоненты по калькулятору, схема не греется вообще, напряжение на выходе 5,7В а при нагрузке (зарядке мобильного) выдает 5В — это норма, да и по току 450mA, детали выбрал по калькулятору, все сошлось в доли вольта. Катушку брал на 100мкГн (калькулятор выдал: не менее 64мкГн, значит можно более:). Все компоненты распишу позже, как испытаю, если кому интересно.
Таких сайтов как у Вас Alex_EXE (русскоязычных) не так уж и много на просторах интернета, развивайте его и дальше, если можете. Спасибо Вам!

Рад, что помог 🙂
Распишите, кому-нибудь может пригодиться.

Ок, расписываю:
Испытания прошли удачно, мобилка заряжается (батарея в моей нокии 1350мА)
-выходное напряжение 5,69В (видимо 1мВ кудато потеряло:) — без нагрузки, и 4,98В с нагрузкой «мобилка».
-входное бортовое 12В (ну это автомобиль, понятно что 12 это идиал, а так 11,4-14,4В).
Номиналы для схемы:
— R1=0.33 Ом/1W (потому как немного греется)
— R2=20K /0.125W
— R3=5,6K/0.125W
— C1=470p керамика
— C2=1000uF/25v (низкоимпедансный)
— C3=100uF/50v
— L1 (как уже писал выше 100мкГн, лучше если будет 68мкГн)

Вот и все:)

А у меня к Вам Alex_EXE вопрос:
Я не могу найти на просторах инета информацию про «Напряжение пульсаций на нагрузке» и «Частота преобразования»
Как правильно задать эти параметры в калькулятор, то есть подобрать?
И Что они значат вообще?

Сейчас хочу на этой микрухе сделать зарядку от батареек но нужно четко понимать эти два параметра.

Чем пульсаций меньше – тем лучше. У меня стоит 100мкФ и уровень пульсаций 2,5-5%, в зависимости от нагрузки, у вас стоит 1000мкФ – этого более чем достаточно. Частота пульсации в пределах нормы.

Про пульсации кое-как понял, это как сильно «прыгает напряжение», ну…. примерно:)
А вот частота преобразования. Что делать с ней? стремится уменьшить или увеличить? Гугла про это молчит как партизан, или то я так искал:)

Тут я вам точно сказать не могу, хотя частота от 5 до 100КГц для большинства задач будет нормальной. В любом случае это зависит от задачи, более всего требовательны к частоте аналоговые и точные приборы, где колебания могут наложиться на рабочие сигналы тем самым вызвав их искажения.

Адександр пишет 23.04.2013 в 10:50

Нашёл то, что надо! Очень кстати. Большое Вам Alex_EXE спасибо.

Алекс, обьясните пожалуйста чайнику, в случае ввода в схему переменного резистора, в каких пределах будет меняться напряжение?

можно ли используя данную схему сделать источник тока 6,6 вольт с регулируемым напряжением, Umax чтоб не превышало эти самые 6,6 вольт. хочу сделать несколько групп светодиодов (раб. U 3,3 вольт и ток 180 ма), в каждой группе 2 св.диода, послед. соединенны. источник питания 12вольт, но если необходимо могу приобрести другой. Спасибо если ответите…))

К сожалению данная конструкция мне не понравилась — больно капризная. Если в будущем надобность появиться то могу вернуться, но пока на неё забил.
Для светодиодов лучше применять специализированные микросхемы.

Частота преобразования чем выше, тем лучше, т.к. уменьшаются габариты (индуктивность) дросселя, но в разумных пределах — для MC34063 оптимально 60-100 кГц. Резистор R1 и будет греться, т.к. по сути это токоизмерительный шунт, т.е. весь ток потребляемый как самой схемой так и нагрузкой течет через него (5В х 0,5А=2,5Ватт)

Вопрос конечно глупый но можно-ли с неё снять +5, земля и -5 вольт? мощь большая не нужна, но нужна стабильность, или ещё что дополнительное придёться ставить типа 7660?

Всем здрасьте. Ребята кто может помоч сделать, чтобы на выходе было 10 Вольт или лучше с регулировкой. Илья можно Вас попросить мне расписать. Подскажите пожалуйста. Спасибо.

В листе спецификаций производителя mc34063:
максимальная частота F=100 kHz, типовая F = 33 kHz.
Vripple = 1 mV — типовое значение, Vripple = 5 mV — максимальное.
—
Выход на 10 В:
— для понижающего DC, если на входе 12 В:
Vin=12 В, Vout=10 В, Iout=450 mA, Vripple=1 mV(pp), Fmin=34 kHz.
Ct=1073 pF, Ipk=900 mA, Rsc=0.333 Ohm, Lmin=30 uH, Co=3309 uF,
R1=13k, R2=91k (10V).
— для повышающего DC, если на входе 3 В:
Vin=3 В, Vout=10 В, Iout=450 mA, Vripple=1 mV(pp), Fmin=34 kHz.
Ct=926 pF, Ipk=4230 mA, Rsc=0.071 Ohm,Lmin=11 uH, Co=93773 uF,R=180 Ohm,R1=13k R2=91k (10V)

Вывод: для повышающего DC при заданных параметрах микросхема не годится, так как превышен Ipk=4230 mA > 1500 mA. Вот вариант: http://www.youtube.com/watch?v=12X-BBJcY-w
Стабилитрон на 10 В поставить.

Судя по осциллограммам у Вас дроссель насыщается, нужен дроссель мощней. Можно повысить частоту преобразования, оставив дроссель тех же габаритов и индуктивности. Кстати, МЦ-шка спокойно работает до 150 кгц, главное внутр. транзисторы включать не «дарлингтоном». Насколько я понял, его можно параллельно в схему питания припитать?

И главный вопрос: как увеличить мощность преобразователя? Смотрю, кондёры там маленькие - на входе 47мкФ, на выходе вообще 2,2мкФ… От них мощь зависит? Впаять туда по штуке-полторы мкФ? 🙂

Что делать, шеф, что делать?!

Очень некорректно использовать танталовые конденсаторы в цепях питания! Тантал очень не любит больших токов и пульсаций!

> Очень некорректно использовать танталовые конденсаторы в цепях питания!

а где их еще использовать, если не в импульсных блоках питания?! 🙂

Отличьная статейка. Рад был почитать. Все на понятном простом языке без выпендривания. Даже прочитав коментарии приятно был удивлен, отзывчивость и простота общения на высоте. Почему я попал на эту тему. Потому что собираю подмотку одометра на Камаз. Нашел схему, и там настоятельно автор рекомендует, запитывать микроконтролер именно таким образом, а не через кренку. Иначе горит контролер. Не знаю точьно, на наверно кренка не держит таково входного напряжения и поэтому палитса. Так как на такой машине 24 В. Но что мне было не понятно, так это то, что на схеме по чертежу вроди бы стабилитрон. У автора подмотки одометра было собранно на смд компонентах. И этот стабилитрон ss24 оказываетса смд диодом шотки. ТУт на схеме тоже нарисован как стабилитрон. Но вроди бы хорошо понел, тут диод а не стабилитрон. Хотя может я путаю их чертеж? может так рисуетса диоды шотки а не стабилитроны? Осталось уточьнить такую малость. Но за статейку большое спосибо.

Когда перед разработчиком какого либо устройства, встает вопрос «Как получить нужное напряжение?», то обычно ответ прост — линейный стабилизатор. Их несомненный плюс это маленькая стоимость и минимальная обвязка. Но кроме этих достоинств, у них есть недостаток — сильный нагрев. Очень много драгоценной энергии, линейные стабилизаторы превращают в тепло. Поэтому использование таких стабилизаторов, в устройствах с батарейным питанием не желательно. Более экономичными являются DC-DC преобразователи . О них то и пойдёт речь.

Вид сзади:

О принципах работы уже всё сказано до меня, так что я не буду на этом останавливаться. Скажу лишь что такие преобразователи бывают Step-UP (повышающие) и Step-Down (понижающие). Меня конечно же заинтересовали последние. Что получилось вы можете видеть на рисунке выше. Схемы преобразователей были мной заботливо перерисованы из даташита:-) Начнем с Step-Down преобразователя:

Как видите ничего хитрого. Резисторы R3 и R2 образуют делитель с которого снимается напряжение и поступает на ногу обратной связи микросхемы MC34063. Соответственно изменяя номиналы этих резисторов можно менять напряжение на выходе преобразователя. Резистор R1 служит для того чтоб защитить микросхему от выхода из строя в случае короткого замыкания. Если впаять вместо него перемычку то защита будет отключена и схема может испустить волшебный дымок на котором работает вся электроника. :-) Чем больше сопротивление этого резистора, тем меньший ток сможет отдать преобразователь. При его сопротивлении 0.3 ома, ток не превысит пол ампера. Кстати все эти резисторы может рассчитать моя . Дроссель я брал готовый но ни кто не запрещает его намотать самому. Главное чтоб он был на нужный ток. Диод так же любой Шотки и так же на нужный ток. В крайнем случае можно запараллелить два маломощных диода. Напряжения конденсаторов не указаны на схеме, их нужно выбирать исходя из входного и выходного напряжения. Лучше брать с двойным запасом.
Step-UP преобразователь имеет в своей схеме незначительные отличия:

Требования к деталям, те же что и для Step-Down. Что касается качества получаемого напряжения на выходе,то оно достаточно стабильно и пульсации как говорят — небольшие. (сам на счёт пульсаций не могу сказать так как нет у меня осциллографа пока). Вопросы, предложения в комментарии.

Этот калькулятор позволяет вычислить параметры импульсного DC-DC преобразователя на MC34063A. Калькулятор умеет рассчитывать повышающие, понижающие и инвертирующие преобразователи на широкодоступной микросхеме mc33063 (она-же mc34063). На экран выводятся данные частотозадающего конденсатора, максимальный ток, индуктивность катушки, сопротивление резисторов. Резисторы выбираются из ближайших стандартных значений так, чтобы выходное напряжение наиболее близко соотвествовало требуемому значению.

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

Напряжение питания микросхемы 3 - 40 вольт , а ток Ipk не должен превышать 1.5А