Litar penukar rangsangan 3.7V hingga 5v menggunakan mc34063

Pada zaman moden ini, bateri Lithium memperkaya dunia elektronik. Mereka boleh dicas dengan cepat dan memberikan sandaran yang baik, yang seiring dengan kos pembuatan yang rendah menjadikan bateri litium menjadi pilihan yang paling disukai untuk peranti mudah alih. Oleh kerana voltan bateri lithium sel tunggal berkisar antara voltan minimum 3.2 hingga 4.2V, sukar untuk menghidupkan litar yang memerlukan 5V atau lebih. Sekiranya kita memerlukan Boost Converter yang akan meningkatkan voltan mengikut keperluan beban, lebih daripada voltan input.

Banyak pilihan yang terdapat di segmen ini; MC34063 adalah pengatur beralih yang paling popular di segmen tersebut. MCP34063 dapat dikonfigurasi dalam tiga operasi, Buck, Boost dan Inverting. Kami menggunakan MC34063 sebagai pengubah Boost regulator dan akan Meningkatkan voltan bateri lithium 3.7V kepada 5.5V dengan kemampuan arus keluaran 500mA. Kami sebelumnya telah membina litar Buck Converter untuk menurunkan voltan; anda juga boleh menyemak banyak projek elektronik kuasa yang menarik 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-

1. Rujukan pampasan suhu
2. Litar had semasa
3. Pengayun kitaran Tugas Terkawal dengan suis output pemacu arus tinggi yang aktif.
4. Terima DC 3.0V hingga 40V.
5. Boleh dikendalikan pada frekuensi pensuisan 100 KHz dengan toleransi 2%.
6. Arus sedia sangat rendah
7. 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.

Mari reka litar peningkatan kami menggunakan MC34063 untuk meningkatkan voltan bateri Lithium 3.7V kepada 5.5V.

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.

Sekarang kita akan mengira nilai yang diperlukan untuk reka bentuk kita. 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 mengira nilai komponen tersebut

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 akan mengira penggunaan formula

Untuk ini, Vout kami adalah 5.5V, Voltan hadapan diod (Vf) ialah 0.60V. Voltan Vin minimum kami (min) ialah 3.2V kerana ini adalah voltan terendah yang boleh diterima dari bateri sel tunggal. Dan untuk voltan tepu suis output (Vsat), ia adalah 1V (1V di lembar data). Dengan mengumpulkan semua ini, kita dapat

(5.5 + 0.60-3.2 / 3.2-1) = 0.9 Jadi, t _ON / t _MATI = 1.31

Langkah 3: - Tidak, kita akan menghitung waktu Ton + Toff, seperti dalam formula Ton + Toff = 1 / f

Kami akan memilih frekuensi pensuisan yang lebih rendah, 50Khz.

Jadi, Ton + Toff = 1 / 50Khz = 20us Jadi Ton + Toff kami ialah 20uS

Langkah 4: - Sekarang kita akan mengira masa T _off.

T _off = (T _on + T _off / (T _on / T _off) +1)

Semasa kami mengira Ton + Toff dan Ton / Toff sebelumnya, pengiraannya akan lebih mudah sekarang, Toff = 20us / 1.31 + 1 = 8.65us

Langkah 5: - Sekarang langkah seterusnya adalah mengira Ton, T _on = (T _on + T _off) - T _off = 20us - 8.65us = 11.35us

Langkah 6: - Kita perlu memilih Capacitor Ct waktu, yang akan diperlukan untuk menghasilkan frekuensi yang diinginkan. Ct = 4.0 x 10 ^-5 x Ton = 4.0 x 10 ^-5 x 11.35uS = 454pF

Langkah 7: - Sekarang kita perlu mengira arus Induktor Purata atau

IL (purata) IL (avg) = Iout (maks) x ((T _on / T _off) +1)

Arus keluaran maksimum kami ialah 500mA. Jadi, arus Induktor purata ialah.5A x (1.31 + 1) = 1.15A.

Langkah 8: - 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 1.15 * 30% = 0.34A

Langkah 9: - Arus puncak Beralih adalah IL (rata-rata) + Iripple / 2 = 1.15 +.34 / 2 = 1.32A

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

Langkah 11: - Untuk arus 500mA, nilai Rsc adalah 0.3 / Ipk. Jadi, untuk keperluan kami, ia akan menjadi Rsc =.3 / 1.32 =.22 Ohm

Langkah 12: - Mari kita mengira nilai kapasitor output

Kita dapat memilih nilai riak 250mV (puncak ke puncak) dari output peningkatan.

Jadi, Cout = 9 * (0.5 * 11.35us / 0.25) = 204.3uF

Kami akan memilih 220uF, 12V . Lebih banyak kapasitor akan digunakan semakin banyak riak yang akan dikurangkan.

Langkah 13: - Terakhir kita perlu mengira nilai perintang maklum balas voltan. Vout = 1.25 (1 + R2 / R1)

Kami akan memilih nilai R1 2k, Jadi, nilai R2 akan menjadi 5.5 = 1.25 (1 + R2 / 2k) = 6.8k

Kami mengira semua nilai. Jadi di bawah ini adalah skema terakhir:

Diagram Litar Penukar Boost

Komponen yang Diperlukan

1. Penyambung hubungan untuk input dan output- 2 angka
2. Perintang 2k- 1 angka
3. Perintang 6.8k - 1 angka
4. 1N5819- 1nos
5. Kapasitor 100uF, 12V dan 194.94uF, 12V (220uF, 12V digunakan, nilai tutup dipilih) masing-masing 1 angka.
6. Induktor 18.91uH, 1.5A - 1 nos. (33uH 2.5A digunakan, sudah tersedia di tempat kami)
7. Kapasitor cakera seramik 454pF (470pF terpakai) 1 nos
8. 1 Bateri Lithium ion atau Lithium polymer Sel tunggal atau sel selari bergantung pada kapasiti bateri untuk masalah berkaitan sandaran dalam projek yang diperlukan.
9. IC pengatur beralih MC34063
10. .24ohms perintang (.3R, 2W digunakan)
11. Verosboard 1 nos (vero bertitik atau bersambung boleh digunakan)
12. Besi pematerian
13. Soldering Flux dan Soldering wire.
14. Wayar tambahan jika diperlukan.

Catatan: Kami telah menggunakan induktor 33uh kerana tersedia dengan mudah dengan vendor tempatan dengan penarafan 2.5A semasa. Kami juga telah menggunakan perintang.3R sebagai ganti.22R.

Setelah menyusun komponen, pateri komponen di papan Perf

Pematerian selesai.

Menguji Litar Penukar Boost

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

1. Riak output dan voltan pada pelbagai beban hingga 500mA.
2. Kecekapan litar.
3. Penggunaan litar semasa terbiar.
4. Keadaan litar pintas litar.
5. Juga, apa yang akan terjadi jika kita membebani output?

Suhu bilik kami ialah 25 darjah Celsius di mana kami menguji litar.

Pada gambar di atas kita dapat melihat beban DC. Ini adalah beban resistif dan seperti yang kita lihat, perintang 10 ohm 1 dalam sambungan selari adalah beban sebenar yang disambungkan melintasi MOSFET, Kami akan mengawal pintu MOSFET dan membiarkan arus mengalir melalui perintang. Perintang tersebut menukar kuasa elektrik menjadi panas. Hasilnya terdiri daripada toleransi 5%. Hasil beban ini termasuk daya tarikan beban itu sendiri, jadi apabila tidak ada beban yang ditarik olehnya, ia akan menunjukkan arus beban 70mA lalai. Kami akan menggerakkan beban dari bekalan kuasa lain dan menguji litar. Hasil akhir adalah (Hasil - 70mA ). Kami akan menggunakan multimeter dengan mod penginderaan semasa dan mengukur arus. Oleh kerana meter bersambung dengan beban dc, paparan beban tidak akan memberikan hasil yang tepat kerana penurunan voltan perintang shunt di dalam multimeter. Kami akan merakam hasil meter.

Berikut adalah persediaan ujian kami; kami telah menghubungkan beban di litar, kami mengukur arus keluaran di seluruh pengatur peningkatan dan juga voltan keluarannya. Osiloskop juga dihubungkan melintasi penukar rangsangan, jadi kita juga dapat memeriksa voltan keluaran. An 18650 litium bateri (1S2P - 3.7V 4400mAh) menyediakan voltan input.

Kami melukis arus.48A atau 480-70 = 410mA dari output. Voltan keluaran ialah 5.06V.

Pada ketika ini, jika kita periksa puncak ke puncak riak di osiloskop. Kita dapat melihat gelombang output, riaknya ialah 260mV (pk-pk).

Berikut adalah laporan ujian terperinci

Masa (saat)	Beban (mA)	Voltan (V)	Riak (pp) (mV)
180	0	5.54	180
180	100	5.46	196
180	200	5.32	208
180	300	5.36	220
180	400	5.16	243
180	500	5.08	258
180	600	4.29	325

Kami menukar beban dan menunggu kira-kira 3 minit pada setiap langkah untuk memeriksa sama ada hasilnya stabil atau tidak. Selepas beban 530mA (.53A), voltan menurun dengan ketara. Dalam kes lain dari 0 beban hingga 500mA voltan keluaran turun.46V.

Menguji litar dengan Bench Power Supply

Oleh kerana kami tidak dapat mengawal voltan bateri, kami juga menggunakan unit bekalan kuasa bangku berubah - ubah untuk memeriksa voltan keluaran pada voltan input minimum dan maksimum (3.3-4.7V) untuk memeriksa sama ada ia berfungsi atau tidak,

Pada cantuman kuasa di atas gambar menyediakan voltan input 3.3V. Paparan beban menunjukkan output 5.35V pada arus arus 350mA dari bekalan kuasa beralih. Oleh kerana beban dikuasakan oleh bekalan kuasa bangku, paparan beban tidak tepat. Hasil undian semasa (347mA) juga terdiri daripada arus arus dari bekalan kuasa bangku oleh beban itu sendiri. Beban dikuasakan menggunakan bekalan kuasa bangku (12V / 60mA). Jadi arus sebenar yang diambil dari output MC34063 adalah 347-60 = 287mA.

Kami mengira kecekapan pada 3.3V 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)
3.3	0.46	1.518	5.49	0.183	1.00467	66.1837945
3.3	0.65	2.145	5.35	0.287	1.53545	71.5827506
3.3	0.8	2.64	5.21	0.349	1.81829	68.8746212
3.3	1	3.3	5.12	0.451	2.30912	69.9733333
3.3	1.13	3.729	5.03	0.52	2.6156	70.1421293

Sekarang kita telah menukar voltan menjadi input 4.2V. Kami mendapat 5.41V sebagai output apabila kami menarik 357 - 60 = 297mA muatan.

Kami juga menguji kecekapannya. Ia sedikit lebih baik daripada hasil sebelumnya.

Voltan Input (V)	Input Semasa (A)	Kuasa Input (W)	Voltan Keluaran (V)	Arus Keluaran (A)	Kuasa Keluaran (W)	Kecekapan
4.2	0.23	0.966	5.59	0.12	0.6708	69.4409938
4.2	0.37	1.554	5.46	0.21	1.1466	73.7837838
4.2	0.47	1.974	5.41	0.28	1.5148	76.7375887
4.2	0.64	2.688	5.39	0.38	2.0482	76.1979167
4.2	0.8	3.36	5.23	0.47	2.4581	73.1577381

Penggunaan litar semasa terbiar dicatatkan 3.47mA pada semua keadaan ketika beban 0 .

Juga, kami memeriksa litar pintas, operasi Normal diperhatikan. Setelah ambang arus keluaran maksimum voltan keluaran semakin rendah dan selepas waktu tertentu semakin hampir dengan sifar.

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