Litar penukar 12V hingga 5v buck menggunakan mc34063

Dalam tutorial sebelumnya, kami menunjukkan reka bentuk terperinci Boost Converter menggunakan MC34063, di mana penukar boost 3.7V hingga 5V dirancang. Di sini kita melihat cara menukar 12V ke 5V. Seperti yang kita ketahui bahawa bateri 5V yang tepat tidak selalu tersedia, dan kadang-kadang kita memerlukan voltan yang lebih tinggi dan voltan yang lebih rendah pada masa yang sama untuk menggerakkan bahagian litar yang berlainan, jadi kita menggunakan sumber voltan (12v) yang lebih tinggi sebagai sumber kuasa utama dan menurunkan ini voltan ke voltan rendah (5v) di mana sahaja diperlukan. Untuk tujuan ini, Buck Converter Circuit digunakan dalam banyak aplikasi elektronik yang menurunkan voltan input sesuai dengan keperluan beban.

Terdapat banyak pilihan di segmen ini; seperti yang dilihat dalam tutorial sebelumnya, MC34063 adalah salah satu pengatur peralihan paling popular yang terdapat di segmen tersebut. MC34063 dapat dikonfigurasi dalam tiga mod, Buck, Boost, dan Inverting. Kami akan menggunakan konfigurasi Buck untuk menukar sumber 12V DC ke 5V DC dengan kemampuan arus keluaran 1A. Kami sebelum ini membina litar Buck Converter sederhana menggunakan MOSFET; anda juga boleh menyemak litar elektronik kuasa yang lebih berguna di sini.

IC MC34063

Gambarajah pinout MC34063 telah ditunjukkan dalam gambar di bawah. Di sebelah kiri litar dalaman MC34063 ditunjukkan, dan di sebelah lain rajah pinout ditunjukkan.

MC34063 adalah 1. 5A Langkah up atau langkah ke bawah atau menyongsang pengatur, disebabkan DC harta penukaran voltan, MC34063 adalah DC-DC penukar IC.

IC ini menyediakan ciri-ciri berikut dalam pakej 8 pin-

Rujukan pampasan suhu
Litar had semasa
Pengayun kitaran Tugas Terkawal dengan suis output pemacu arus tinggi yang aktif.
Terima DC 3.0V hingga 40V.
Boleh dikendalikan pada frekuensi pensuisan 100 KHz dengan toleransi 2%.
Arus sedia sangat rendah
Voltan keluaran boleh laras

Selain itu, walaupun terdapat ciri-ciri ini, ia banyak tersedia dan lebih menjimatkan kos daripada IC lain yang terdapat di segmen tersebut.

Dalam tutorial sebelumnya, kami merancang rangkaian peningkatan voltan menggunakan MC34063 untuk meningkatkan voltan bateri Lithium 3.7V kepada 5.5V, dalam tutorial ini kami akan merancang penukar Buck 12V hingga 5V.

Mengira Nilai Komponen untuk Penukar Boost

Sekiranya kita memeriksa lembaran data, kita dapat melihat carta formula lengkap ada untuk mengira nilai yang diinginkan yang diperlukan mengikut keperluan kita. Berikut adalah lembaran formula yang terdapat di dalam lembar data, dan litar peningkatan juga ditunjukkan.

Berikut adalah skema tanpa nilai komponen tersebut, yang akan digunakan tambahan dengan MC34063.

Kami akan mengira nilai yang diperlukan untuk reka bentuk kami. Kita boleh membuat pengiraan dari formula yang disediakan di lembar data atau kita boleh menggunakan lembaran excel yang disediakan oleh laman web ON Semiconductor.

Berikut adalah pautan helaian excel.

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC34063%20DWS.XLS

Langkah-langkah untuk mengira nilai komponen-

Langkah 1: - Pertama, kita perlu memilih Diod. Kami akan memilih diod 1N5819 yang banyak terdapat. Mengikut lembaran data, pada arus maju 1A voltan hadapan dioda adalah 0.60 V.

Langkah 2: - Kami mula-mula mengira induktor dan arus suis kerana ia diperlukan untuk pengiraan selanjutnya. Arus Induktor Purata kami akan menjadi arus induktor puncak. Jadi, dalam kes kami arus Induktor adalah:

IL (purata) = 1A

Langkah 3: - Sekarang adalah masa untuk arus riak induktor. Induktor biasa menggunakan 20-40% daripada arus keluaran Purata. Jadi, jika kita memilih arus riak induktor 30%, ia akan menjadi 1A * 30% = 0.30A

Langkah 4: - Arus puncak Beralih akan IL (rata-rata) + Iripple / 2 = 1 +.30 / 2 = 1.15A

Langkah 5: - Kami akan mengira t _ON / t _{OFF dengan} menggunakan formula di bawah

Untuk ini, Vout kami adalah 5V, dan voltan hadapan diod (Vf) ialah 0.60V. Voltan input minimum kami (min) ialah 12V dan voltan tepu adalah 1V (1V dalam lembaran data). Dengan mengumpulkan semua ini, kita dapat

(5 + 0.60) / (12-1-5) = 0.93 Jadi, t _ON / t _MATI = .93uS

Langkah 6: - Sekarang kita akan mengira waktu Ton + Toff, seperti formula Ton + Toff = 1 / f

Kami akan memilih frekuensi beralih yang lebih rendah, 40Khz.

Jadi, Ton + Toff = 1 / 40Khz = 25us

Langkah 7: - Sekarang kita akan mengira masa Toff. Semasa kami mengira Ton + Toff dan Ton / Toff sebelumnya, pengiraannya akan lebih mudah sekarang,

Langkah 8: - Sekarang langkah seterusnya adalah mengira Ton, Ton = (Ton + Toff) - Toff = 25us - 12.95us = 12.05us

Langkah 9: - Kita perlu memilih Capacitor Ct masa, yang diperlukan untuk menghasilkan frekuensi yang diinginkan.

Ct = 4.0 x10 ^-5 x Ton = 4.0 x 10 ^-5 x 12.05uS = 482pF

Langkah 10: - Bergantung pada nilai tersebut, kita akan mengira nilai Induktor

Langkah 11: - Untuk arus 1A, nilai Rsc adalah 0.3 / Ipk. Jadi, untuk keperluan kami, ia akan menjadi Rsc =.3 / 1.15 =.260 Ohms

Langkah 12: - Mari kita hitung nilai kapasitor output, kita dapat memilih nilai riak 100mV (puncak ke puncak) dari output peningkatan.

Kami akan memilih 470uF, 25V. Semakin banyak kapasitor yang akan digunakan, semakin banyak riak yang akan dikurangkan.

Langkah 13: - Terakhir kita perlu mengira nilai perintang maklum balas voltan. Kami akan memilih nilai R1 2k, Jadi, nilai R2 akan dikira sebagai

Vout = 1.25 (1 + R2 / R1) 5 = 1.25 (1 + R2 / 2K) R2 = 6.2k

Rajah Litar Penukar Buck

Jadi setelah mengira semua nilai. Berikut adalah skema yang dikemas kini

Komponen yang diperlukan

2 nos penyambung hubungan untuk input dan output
Perintang 2k- 1 angka
Perintang 6.2k- 1 angka
1N5819- 1 angka
Kapasitor 100uF, 25V dan 359.37uF, 25V (470uF, 25V terpakai, nilai tutup dipilih) - masing-masing 1 angka.
Induktor 62.87uH, 1.5A 1 nos. (100uH 2.5A digunakan, sudah tersedia di pasaran)
Kapasitor cakera seramik 482pF (470pF terpakai) - 1 angka
Unit Bekalan Kuasa 12V dengan Peringkat 1.5A.
MC34063 pengatur pertukaran ic
.26ohms perintang (.3R, 2W digunakan)
Verosboard 1 nos (vero bertitik atau bersambung boleh digunakan)
Besi pematerian
Soldering Flux dan Soldering wire.
Wayar tambahan jika diperlukan.

Setelah menyusun komponen, pateri komponen di papan Perf

Menguji Litar Penukar Buck

Sebelum menguji litar, kita memerlukan beban DC yang berubah-ubah untuk menarik arus dari bekalan kuasa DC. Di makmal elektronik kecil di mana kami menguji litar, toleransi ujian jauh lebih tinggi dan disebabkan oleh itu, beberapa ketepatan pengukuran tidak sampai ke tahap yang tepat.

Osiloskop dikalibrasi dengan betul tetapi bunyi buatan, EMI, RF juga dapat mengubah ketepatan hasil ujian. Multimeter mempunyai toleransi +/- 1%.

Di sini kita akan mengukur perkara-perkara berikut

Riak output dan voltan pada pelbagai beban hingga 1000mA. Juga, uji voltan keluaran pada beban penuh ini.
Kecekapan litar.
Penggunaan litar semasa terbiar.
Keadaan litar pintas litar.
Juga, apa yang akan terjadi jika kita membebani output?

Suhu bilik kami ialah 26 darjah Celsius ketika kami menguji litar.

Pada gambar di atas, kita dapat melihat beban DC. Ini adalah beban resistif dan seperti yang kita lihat, sepuluh no. dari 1 ohm perintang dalam sambungan selari adalah beban sebenar, yang disambungkan melintasi MOS-FET, Kami akan mengawal pintu MOSFET dan membiarkan arus mengalir melalui perintang. Perintang tersebut menukar kuasa elektrik menjadi panas. Hasilnya terdiri daripada toleransi 5%. Juga, hasil beban ini merangkumi tarikan daya dari beban itu sendiri, jadi apabila tidak ada beban yang disambungkan ke seluruhnya dan digerakkan menggunakan bekalan kuasa luaran, ia akan menunjukkan arus beban 70mA lalai. Dalam kes kami, kami akan menggerakkan beban dari bekalan kuasa bangku luaran dan menguji litar. Hasil akhir adalah (Hasil - 70mA).

Berikut adalah persediaan ujian kami; kami telah menghubungkan beban di litar, kami mengukur arus keluaran melintasi pengatur serta voltan keluarannya. Osiloskop juga disambungkan di penukar buck, jadi kita juga dapat memeriksa voltan keluaran. Kami menyediakan input 12V dari unit bekalan kuasa bangku simpanan kami.

Kami sedang melukis. 88A atau 952mA-70mA = 882mA arus dari output. Voltan keluaran ialah 5.15V.

Pada ketika ini, jika kita memeriksa puncak ke puncak riak di osiloskop. Kita dapat melihat gelombang output, riaknya 60mV (pk-pk). Mana yang baik untuk penukar Bucking 12V hingga 5V.

Bentuk gelombang output kelihatan seperti ini:

Berikut adalah jangka masa bentuk gelombang output. Ia adalah 500mV setiap bahagian dan jangka masa 500uS.

Berikut adalah laporan ujian terperinci

Masa (saat)	Beban (mA)	Voltan (V)	Riak (pp) (mV)
180	0	5.17	60
180	200	5.16	60
180	400	5.16	60
180	600	5.16	80
180	800	5.15	80
180	982	5.13	80
180	1200	4.33	120

Kami menukar beban dan menunggu kira-kira 3 minit, pada setiap langkah, untuk memeriksa apakah hasilnya stabil atau tidak. Selepas beban 982mA voltan turun dengan ketara. Dalam kes lain dari 0 beban hingga 940 mA, voltan keluaran turun sekitar 0,02V, yang cukup stabil pada beban penuh. Juga, selepas beban 982mA, voltan output turun dengan ketara. Kami menggunakan perintang.3R di mana.26R diperlukan, kerana itu, kami dapat menarik arus beban 982mA. The MC34063 bekalan kuasa tidak dapat memberikan kestabilan yang betul pada beban 1A penuh seperti yang kita digunakan.3R bukannya.26R. Tetapi 982mA sangat hampir dengan output 1A. Juga, kami menggunakan perintang dengan toleransi 5% yang paling biasa terdapat di pasaran tempatan.

Kami mengira kecekapan pada input tetap 12V dan dengan mengubah beban. Inilah hasilnya

Voltan Input (V)	Input Semasa (A)	Kuasa Input (W)	Voltan Keluaran (V)	Arus Keluaran (A)	Kuasa Keluaran (W)	Kecekapan (n)
12.04	0.12	1.4448	5.17	0.2	1.034	71.56699889
12.04	0.23	2.7692	5.16	0.4	2.064	74.53416149
12.04	0.34	4.0936	5.16	0.6	3.096	75.6302521
12.04	0.45	5.418	5.16	0.8	4.128	76.19047619
12.04	0.53	6.3812	5.15	0.98	5.047	79.09170689

Seperti yang kita lihat, kecekapan rata-rata adalah sekitar 75%, yang merupakan output yang baik pada tahap ini.

Penggunaan litar semasa terbiar dicatatkan 3.52mA ketika beban 0.

Juga, kami memeriksa litar pintas, dan kami melihat Normal dalam litar pintas.

Setelah ambang arus keluaran maksimum voltan keluaran semakin rendah dan selepas waktu tertentu, ia hampir mendekati sifar.

Penambahbaikan boleh dilakukan di litar ini; kita boleh menggunakan kapasitor nilai tinggi ESR rendah untuk mengurangkan riak output. Perancangan PCB yang betul juga perlu.