DC/DC преобразувателите се използват широко за захранване на различно електронно оборудване. Използват се в компютърни устройства, комуникационни устройства, различни схеми за управление и автоматизация и др.
Трансформаторни захранвания
При традиционните трансформаторни захранвания напрежението на захранващата мрежа се преобразува, най-често намалява, до желаната стойност с помощта на трансформатор. Намаленото напрежение се изглажда от кондензаторен филтър. Ако е необходимо, след токоизправителя се монтира полупроводников стабилизатор.
Трансформаторните захранвания обикновено са оборудвани с линейни стабилизатори. Такива стабилизатори имат поне две предимства: ниска цена и малък брой части в колана. Но тези предимства се подкопават от ниската ефективност, тъй като значителна част от входното напрежение се използва за нагряване на управляващия транзистор, което е напълно неприемливо за захранване на преносими електронни устройства.
DC/DC преобразуватели
Ако оборудването се захранва от галванични клетки или батерии, тогава преобразуването на напрежението до необходимото ниво е възможно само с помощта на DC/DC преобразуватели.
Идеята е съвсем проста: директното напрежение се преобразува в променливо напрежение, обикновено с честота от няколко десетки или дори стотици килохерца, увеличава се (намалява) и след това се коригира и се подава към товара. Такива преобразуватели често се наричат импулсни преобразуватели.
Пример е усилващ преобразувател от 1,5 V на 5 V, само изходното напрежение на компютърен USB. Подобен преобразувател с ниска мощност се продава на Aliexpress.
Ориз. 1. Конвертор 1.5V/5V
Импулсните преобразуватели са добри, защото имат висока ефективност, варираща от 60..90%. Друго предимство на импулсните преобразуватели е широк диапазон от входни напрежения: входното напрежение може да бъде по-ниско от изходното или много по-високо. Най-общо DC/DC преобразувателите могат да бъдат разделени на няколко групи.
Класификация на преобразувателите
Понижаване, в английската терминология step-down или buck
Изходното напрежение на тези преобразуватели, като правило, е по-ниско от входното напрежение: без значителни загуби от нагряване на управляващия транзистор, можете да получите напрежение от само няколко волта с входно напрежение 12...50V. Изходният ток на такива преобразуватели зависи от търсенето на натоварване, което от своя страна определя схемата на преобразувателя.
Друго английско име за понижаващ преобразувател е чопър. Една от опциите за превод на тази дума е прекъсвач. В техническата литература понижаващият преобразувател понякога се нарича "чопър". Засега нека просто запомним този термин.
Увеличаване, в английската терминология step-up или boost
Изходното напрежение на тези преобразуватели е по-високо от входното напрежение. Например при входно напрежение 5V, изходното напрежение може да бъде до 30V, като е възможно плавното му регулиране и стабилизиране. Доста често повишаващите преобразуватели се наричат бустери.
Универсални конвертори - SEPIC
Изходното напрежение на тези преобразуватели се поддържа на дадено ниво, когато входното напрежение е по-високо или по-ниско от входното напрежение. Препоръчва се в случаите, когато входното напрежение може да варира в значителни граници. Например в кола напрежението на батерията може да варира в рамките на 9...14V, но трябва да получите стабилно напрежение от 12V.
Инвертиращи преобразуватели
Основната функция на тези преобразуватели е да произвеждат изходно напрежение с обратна полярност спрямо източника на захранване. Много удобно в случаите, когато е необходимо двуполюсно захранване, например.
Всички споменати преобразуватели могат да бъдат стабилизирани или нестабилизирани, изходното напрежение може да бъде галванично свързано с входното напрежение или да имат галванична изолация по напрежение. Всичко зависи от конкретното устройство, в което ще се използва преобразувателят.
За да преминете към по-нататъшна история за DC/DC преобразуватели, трябва поне да разберете теорията в общи линии.
Понижаващ преобразувател хеликоптер - доларен преобразувател
Функционалната му схема е показана на фигурата по-долу. Стрелките на проводниците показват посоките на токовете.
Фиг.2. Функционална схема на стабилизатор на хеликоптера
Входното напрежение Uin се подава към входния филтър - кондензатор Cin. Транзисторът VT се използва като ключов елемент, той извършва превключване на високочестотен ток. Може да бъде и двете. В допълнение към посочените части, веригата съдържа разряден диод VD и изходен филтър - LCout, от който се подава напрежение към товара Rн.
Лесно се вижда, че товарът е свързан последователно с елементи VT и L. Следователно веригата е последователна. Как възниква спад на напрежението?
Широчинно-импулсна модулация - ШИМ
Контролната верига произвежда правоъгълни импулси с постоянна честота или постоянен период, което по същество е едно и също нещо. Тези импулси са показани на фигура 3.
Фиг.3. Контролни импулси
Тук t е времето на импулса, транзисторът е отворен, t е времето на пауза и транзисторът е затворен. Съотношението ti/T се нарича работен цикъл на работен цикъл, обозначен с буквата D и изразен в %% или просто в числа. Например при D равно на 50% излиза, че D=0,5.
Така D може да варира от 0 до 1. При стойност D=1 ключовият транзистор е в състояние на пълна проводимост, а при D=0 в състояние на прекъсване, просто казано, той е затворен. Не е трудно да се досетим, че при D=50% изходното напрежение ще бъде равно на половината от входното.
Съвсем очевидно е, че изходното напрежение се регулира чрез промяна на ширината на управляващия импулс t и всъщност чрез промяна на коефициента D. Този принцип на регулиране се нарича (PWM). В почти всички импулсни захранвания изходното напрежение се стабилизира с помощта на ШИМ.
В диаграмите, показани на фигури 2 и 6, ШИМ е „скрит“ в правоъгълници с етикет „Контролна верига“, който изпълнява някои допълнителни функции. Например, това може да бъде плавен старт на изходното напрежение, дистанционно включване или защита от късо съединение на преобразувателя.
Като цяло преобразувателите станаха толкова широко използвани, че производителите на електронни компоненти започнаха да произвеждат PWM контролери за всички случаи. Асортиментът е толкова голям, че само за да ги изброите, ще ви трябва цяла книга. Ето защо на никого не му хрумва да сглобява преобразуватели с помощта на дискретни елементи или както често се казва в „свободна“ форма.
Освен това готовите преобразуватели с ниска мощност могат да бъдат закупени на Aliexpress или Ebay на ниска цена. В този случай, за инсталиране в аматьорски дизайн, достатъчно е да запоите входните и изходните проводници към платката и да зададете необходимото изходно напрежение.
Но нека се върнем към нашата фигура 3. В този случай коефициентът D определя колко дълго ще бъде отворен (фаза 1) или затворен (фаза 2). За тези две фази веригата може да бъде представена на два чертежа. Фигурите НЕ ПОКАЗВАТ онези елементи, които не се използват в тази фаза.
Фиг.4. Фаза 1
Когато транзисторът е отворен, токът от източника на захранване (галванична клетка, батерия, токоизправител) преминава през индуктивния дросел L, товара Rн и зареждащия кондензатор Cout. В същото време токът протича през товара, кондензаторът Cout и индукторът L натрупват енергия. Токът iL ПОСТЕПЕННО СЕ УВЕЛИЧАВА, поради влиянието на индуктивността на индуктора. Тази фаза се нарича изпомпване.
След като напрежението на натоварване достигне зададената стойност (определена от настройките на управляващото устройство), VT транзисторът се затваря и устройството преминава към втората фаза - фазата на разреждане. Затвореният транзистор на фигурата изобщо не е показан, сякаш не съществува. Но това означава само, че транзисторът е затворен.
Фиг.5. Фаза 2
Когато VT транзисторът е затворен, няма попълване на енергия в индуктора, тъй като източникът на захранване е изключен. Индуктивността L се стреми да предотврати промени в големината и посоката на тока (самоиндукция), протичащ през намотката на индуктора.
Следователно токът не може да спре мигновено и се затваря през веригата "диодно натоварване". Поради това VD диодът се нарича разряден диод. Като правило това е високоскоростен диод на Шотки. След контролния период, фаза 2, веригата преминава към фаза 1 и процесът се повтаря отново. Максималното напрежение на изхода на разглежданата верига може да бъде равно на входа и нищо повече. За да се получи изходно напрежение, по-голямо от входното, се използват усилващи преобразуватели.
Засега само трябва да ви напомним за количеството индуктивност, което определя двата режима на работа на чопъра. Ако индуктивността е недостатъчна, преобразувателят ще работи в режим на прекъсващ ток, което е напълно неприемливо за захранващи устройства.
Ако индуктивността е достатъчно голяма, тогава работата се осъществява в режим на постоянен ток, което прави възможно, използвайки изходни филтри, да се получи постоянно напрежение с приемливо ниво на пулсации. Усилвателните преобразуватели, които ще бъдат разгледани по-долу, също работят в режим на непрекъснат ток.
За леко повишаване на ефективността разрядният диод VD се заменя с MOSFET транзистор, който се отваря в точния момент от управляващата верига. Такива преобразуватели се наричат синхронни. Използването им е оправдано, ако мощността на преобразувателя е достатъчно голяма.
Повишаващи или повишаващи преобразуватели
Усилвателните преобразуватели се използват главно за захранване с ниско напрежение, например от две или три батерии, а някои конструктивни компоненти изискват напрежение от 12...15V с ниска консумация на ток. Доста често усилвателният преобразувател се нарича кратко и ясно думата „усилвател“.
Фиг.6. Функционална схема на усилвателен преобразувател
Входното напрежение Uin се прилага към входния филтър Cin и се подава към последователно свързания L и превключващия транзистор VT. VD диод е свързан към точката на свързване между намотката и изтичането на транзистора. Към другия извод на диода са свързани товарът Rн и шунтиращият кондензатор Cout.
VT транзисторът се управлява от управляваща верига, която произвежда управляващ сигнал със стабилна честота с регулируем работен цикъл D, точно както беше описано по-горе при описание на веригата на хеликоптера (фиг. 3). VD диодът блокира натоварването от ключовия транзистор в правилните моменти.
Когато ключовият транзистор е отворен, десният изход на бобината L съгласно схемата е свързан към отрицателния полюс на източника на захранване Uin. Увеличаващ се ток (поради влиянието на индуктивността) от източника на захранване протича през бобината и отворения транзистор и енергията се натрупва в бобината.
По това време диодът VD блокира товара и изходния кондензатор от превключващата верига, като по този начин предотвратява разреждането на изходния кондензатор през отворения транзистор. Товарът в този момент се захранва от енергията, натрупана в кондензатора Cout. Естествено, напрежението на изходния кондензатор пада.
Веднага щом изходното напрежение падне малко под зададената стойност (определена от настройките на управляващата верига), ключовият транзистор VT се затваря и енергията, съхранена в индуктора, през диода VD презарежда кондензатора Cout, който захранва натоварване. В този случай самоиндукционната едс на намотката L се добавя към входното напрежение и се прехвърля към товара, следователно изходното напрежение е по-голямо от входното напрежение.
Когато изходното напрежение достигне зададеното ниво на стабилизиране, управляващата верига отваря транзистора VT и процесът се повтаря от фазата на съхранение на енергия.
Универсални преобразуватели - SEPIC (single-ended primary-inductor converter or converter with an asymmetrically loaded primary inductance).
Такива преобразуватели се използват главно, когато товарът има незначителна мощност и входното напрежение се променя спрямо изходното напрежение нагоре или надолу.
Фиг.7. Функционална схема на преобразувателя SEPIC
Много подобна на веригата на усилващия преобразувател, показана на фигура 6, но с допълнителни елементи: кондензатор C1 и бобина L2. Именно тези елементи осигуряват работата на преобразувателя в режим на намаляване на напрежението.
Преобразувателите SEPIC се използват в приложения, където входното напрежение варира в широки граници. Пример е 4V-35V до 1.23V-32V Boost Buck Voltage Step Up/Down Converter Regulator. Под това име преобразувателят се продава в китайски магазини, чиято схема е показана на фигура 8 (щракнете върху фигурата, за да я увеличите).
Фиг.8. Принципна диаграма на SEPIC преобразувател
Фигура 9 показва външния вид на дъската с обозначението на основните елементи.
Фиг.9. Външен вид на конвертора SEPIC
Фигурата показва основните части съгласно Фигура 7. Имайте предвид, че има две бобини L1 L2. Въз основа на тази функция можете да определите, че това е SEPIC конвертор.
Входното напрежение на платката може да бъде в рамките на 4…35V. В този случай изходното напрежение може да се регулира в рамките на 1,23…32V. Работната честота на преобразувателя е 500 KHz С малки размери от 50 x 25 x 12 mm, платката осигурява мощност до 25 W. Максимален изходен ток до 3А.
Но тук трябва да се направи една забележка. Ако изходното напрежение е зададено на 10 V, тогава изходният ток не може да бъде по-висок от 2,5 A (25 W). При изходно напрежение от 5V и максимален ток от 3A, мощността ще бъде само 15W. Основното нещо тук е да не прекалявате: или не превишавайте максимално допустимата мощност, или не надхвърляйте допустимите граници на тока.
LM2596 намалява входното напрежение (до 40 V) - изходът е регулиран, токът е 3 A. Идеален за светодиоди в кола. Много евтини модули - около 40 рубли в Китай.
Texas Instruments произвежда висококачествени, надеждни, достъпни и евтини, лесни за използване DC-DC контролери LM2596. Китайските фабрики произвеждат ултра-евтини импулсни понижаващи преобразуватели въз основа на него: цената на модул за LM2596 е приблизително 35 рубли (включително доставка). Съветвам ви да закупите партида от 10 броя наведнъж - винаги ще има полза от тях, а цената ще падне до 32 рубли и по-малко от 30 рубли при поръчка на 50 броя. Прочетете повече за изчисляването на схемата на микросхемата, регулирането на тока и напрежението, нейното приложение и някои от недостатъците на преобразувателя.
Типичният метод на използване е стабилизиран източник на напрежение. Лесно е да се направи импулсно захранване на базата на този стабилизатор; аз го използвам като просто и надеждно лабораторно захранване, което може да издържи на късо съединение. Те са привлекателни поради постоянното качество (изглежда, че всички са произведени в една и съща фабрика - и е трудно да се направят грешки в пет части) и пълното съответствие с листа с данни и декларираните характеристики.
Друго приложение е стабилизатор на импулсен ток за захранване за мощни светодиоди. Модулът на този чип ще ви позволи да свържете 10-ватова автомобилна LED матрица, като допълнително осигурява защита от късо съединение.
Силно препоръчвам да закупите дузина от тях - определено ще ви бъдат полезни. Те са уникални по свой собствен начин - входното напрежение е до 40 волта и са необходими само 5 външни компонента. Това е удобно - можете да увеличите напрежението на интелигентната домашна захранваща шина до 36 волта, като намалите напречното сечение на кабелите. Инсталираме такъв модул в точките на потребление и го конфигурираме на необходимите 12, 9, 5 волта или според нуждите.
Нека ги разгледаме по-отблизо.
Характеристики на чипа:
- Входно напрежение - от 2,4 до 40 волта (до 60 волта във версия HV)
- Изходно напрежение - фиксирано или регулируемо (от 1,2 до 37 волта)
- Изходен ток - до 3 ампера (при добро охлаждане - до 4.5A)
- Честота на преобразуване - 150 kHz
- Корпус - TO220-5 (монтаж през отвор) или D2PAK-5 (повърхностен монтаж)
- Ефективност - 70-75% при ниско напрежение, до 95% при високо напрежение
- Стабилизиран източник на напрежение
- Конверторна схема
- Лист с данни
- USB зарядно базирано на LM2596
- Стабилизатор на ток
- Използвайте в домашни устройства
- Регулиране на изходния ток и напрежение
- Подобрени аналози на LM2596
История - линейни стабилизатори
Като начало ще обясня защо стандартните линейни преобразуватели на напрежение като LM78XX (например 7805) или LM317 са лоши. Ето неговата опростена диаграма.
Основният елемент на такъв преобразувател е мощен биполярен транзистор, включен в „оригиналния“ си смисъл - като контролиран резистор. Този транзистор е част от двойка Дарлингтън (за увеличаване на коефициента на пренос на ток и намаляване на мощността, необходима за работа на веригата). Базовият ток се задава от операционния усилвател, който усилва разликата между изходното напрежение и зададеното от ION (източник на референтно напрежение), т.е. той е свързан според класическата схема на усилвател на грешки.
По този начин преобразувателят просто включва резистора последователно с товара и контролира съпротивлението му, така че, например, точно 5 волта да бъдат изгасени през товара. Лесно е да се изчисли, че когато напрежението намалее от 12 волта на 5 (много често срещан случай на използване на чипа 7805), входните 12 волта се разпределят между стабилизатора и товара в съотношение „7 волта на стабилизатора + 5 волта на товара." При ток от половин ампер се отделят 2,5 вата при натоварване, а при 7805 - цели 3,5 вата.
Оказва се, че „допълнителните“ 7 волта просто се гасят на стабилизатора, превръщайки се в топлина. Първо, това създава проблеми с охлаждането и второ, отнема много енергия от източника на енергия. Когато се захранва от контакт, това не е много страшно (въпреки че все още причинява вреда на околната среда), но когато се захранва от батерии или акумулаторни батерии, това не може да бъде пренебрегнато.
Друг проблем е, че по принцип е невъзможно да се направи усилващ преобразувател с този метод. Често възниква такава необходимост и опитите за решаване на този проблем преди двадесет или тридесет години са невероятни - колко сложен беше синтезът и изчисляването на такива схеми. Една от най-простите вериги от този вид е двутактен преобразувател 5V->15V.
Трябва да се признае, че той осигурява галванична изолация, но не използва ефективно трансформатора - във всеки момент се използва само половината от първичната намотка.
Нека забравим това като лош сън и да преминем към модерните схеми.
Източник на напрежение
Схема
Микросхемата е удобна за използване като понижаващ преобразувател: вътре е разположен мощен биполярен ключ, остава само да добавите останалите компоненти на регулатора - бърз диод, индуктивност и изходен кондензатор, също е възможно да инсталирайте входен кондензатор - само 5 части.
Версията LM2596ADJ също ще изисква схема за настройка на изходното напрежение, това са два резистора или един променлив резистор.
Схема на понижаващ преобразувател на напрежение, базирана на LM2596:
Цялата схема заедно:
Тук можете изтеглете листа с данни за LM2596.
Принцип на работа: мощен превключвател вътре в устройството, управляван от PWM сигнал, изпраща импулси на напрежение към индуктивността. В точка A, x% от времето има пълно напрежение и (1-x)% от времето напрежението е нула. LC филтърът изглажда тези колебания, като подчертава постоянен компонент, равен на x * захранващото напрежение. Диодът завършва веригата, когато транзисторът е изключен.
Подробна длъжностна характеристика
Индуктивността се противопоставя на промяната в тока през нея. Когато се появи напрежение в точка А, индукторът създава голямо отрицателно напрежение на самоиндукция и напрежението върху товара става равно на разликата между захранващото напрежение и напрежението на самоиндукция. Токът на индуктивност и напрежението на товара постепенно се увеличават.
След като напрежението изчезне в точка А, индукторът се стреми да поддържа предишния ток, протичащ от товара и кондензатора, и го късо през диода към маса - постепенно пада. По този начин напрежението на товара винаги е по-малко от входното напрежение и зависи от работния цикъл на импулсите.
Изходно напрежение
Модулът се предлага в четири версии: с напрежение 3.3V (индекс –3.3), 5V (индекс –5.0), 12V (индекс –12) и регулируема версия LM2596ADJ. Има смисъл да използвате персонализираната версия навсякъде, тъй като тя е налична в големи количества в складовете на електронните компании и едва ли ще срещнете недостиг от нея - и изисква само допълнителни две стотинки резистора. И разбира се, версията с 5 волта също е популярна.
Количеството на склад е в последната колона.
Можете да зададете изходното напрежение под формата на DIP превключвател, добър пример за това е даден тук, или под формата на въртящ се превключвател. И в двата случая ще ви трябва батерия от прецизни резистори - но можете да регулирате напрежението без волтметър.
Кадър
Има два варианта на корпуса: корпус за планарно монтиране TO-263 (модел LM2596S) и корпус за проходен отвор TO-220 (модел LM2596T). Предпочитам да използвам планарната версия на LM2596S, тъй като в този случай радиаторът е самата платка и няма нужда да купувате допълнителен външен радиатор. Освен това механичната му устойчивост е много по-висока, за разлика от TO-220, която трябва да се завинти към нещо, дори към дъска - но тогава е по-лесно да се монтира планарната версия. Препоръчвам да използвате чипа LM2596T-ADJ в захранванията, тъй като е по-лесно да премахнете голямо количество топлина от корпуса му.
Изглаждане на пулсациите на входното напрежение
Може да се използва като ефективен "интелигентен" стабилизатор след коригиране на тока. Тъй като микросхемата директно следи изходното напрежение, колебанията във входното напрежение ще доведат до обратно пропорционална промяна в коефициента на преобразуване на микросхемата и изходното напрежение ще остане нормално.
От това следва, че когато се използва LM2596 като понижаващ преобразувател след трансформатор и токоизправител, входният кондензатор (т.е. този, който се намира непосредствено след диодния мост) може да има малък капацитет (около 50-100 μF).
Изходен кондензатор
Поради високата честота на преобразуване, изходният кондензатор също не трябва да има голям капацитет. Дори мощен потребител няма да има време да намали значително този кондензатор в един цикъл. Нека направим изчислението: вземете кондензатор от 100 µF, изходно напрежение 5 V и товар, консумиращ 3 ампера. Пълен заряд на кондензатора q = C*U = 100e-6 µF * 5 V = 500e-6 µC.
В един цикъл на преобразуване товарът ще отнеме dq = I*t = 3 A * 6,7 μs = 20 μC от кондензатора (това е само 4% от общия заряд на кондензатора) и веднага ще започне нов цикъл и преобразувателят ще постави нова порция енергия в кондензатора.
Най-важното е да не използвате танталови кондензатори като входни и изходни кондензатори. Те пишат точно в листовете с данни - „не използвайте в силови вериги“, защото те много лошо понасят дори краткотрайни пренапрежения и не харесват високи импулсни токове. Използвайте обикновени алуминиеви електролитни кондензатори.
Ефективност, ефективност и топлинни загуби
Ефективността не е толкова висока, тъй като биполярен транзистор се използва като мощен превключвател - и има ненулев спад на напрежението, около 1,2 V. Оттук и спадът на ефективността при ниски напрежения.
Както можете да видите, максимална ефективност се постига, когато разликата между входното и изходното напрежение е около 12 волта. Тоест, ако трябва да намалите напрежението с 12 волта, минимално количество енергия ще премине в топлина.
Какво е ефективност на конвертора? Това е стойност, която характеризира текущите загуби - поради генериране на топлина при напълно отворен мощен ключ съгласно закона на Джаул-Ленц и на подобни загуби по време на преходни процеси - когато ключът е, да речем, само наполовина отворен. Ефектите и на двата механизма могат да бъдат сравними по големина, така че не трябва да забравяме и двата пътя на загуба. Малко количество енергия се използва и за захранване на „мозъците“ на самия преобразувател.
В идеалния случай при преобразуване на напрежение от U1 в U2 и изходен ток I2, изходната мощност е равна на P2 = U2*I2, входната мощност е равна на него (идеален случай). Това означава, че входният ток ще бъде I1 = U2/U1*I2.
В нашия случай преобразуването има ефективност под единица, така че част от енергията ще остане вътре в устройството. Например, с ефективност η, изходната мощност ще бъде P_out = η*P_in, а загубите P_loss = P_in-P_out = P_in*(1-η) = P_out*(1-η)/η. Разбира се, преобразувателят ще трябва да увеличи входния ток, за да поддържа зададения изходен ток и напрежение.
Можем да предположим, че при преобразуване на 12V -> 5V и изходен ток от 1A, загубите в микросхемата ще бъдат 1,3 вата, а входният ток ще бъде 0,52A. Във всеки случай това е по-добре от всеки линеен преобразувател, който ще даде поне 7 вата загуби и ще консумира 1 ампер от входната мрежа (включително за тази безполезна задача) - два пъти повече.
Между другото, микросхемата LM2577 има три пъти по-ниска работна честота и нейната ефективност е малко по-висока, тъй като има по-малко загуби при преходни процеси. Въпреки това, той се нуждае от три пъти по-високи рейтинги на индуктора и изходния кондензатор, което означава допълнителни пари и размер на платката.
Увеличаване на изходния ток
Въпреки вече доста големия изходен ток на микросхемата, понякога е необходим още по-голям ток. Как да излезем от тази ситуация?
- Няколко конвертора могат да бъдат паралелизирани. Разбира се, те трябва да бъдат настроени на абсолютно същото изходно напрежение. В този случай не можете да използвате обикновени SMD резистори във веригата за настройка на напрежението за обратна връзка, трябва да използвате или резистори с точност от 1%, или ръчно да зададете напрежението с променлив резистор.
USB зарядно за LM2596
Можете да направите много удобно USB зарядно за пътуване. За да направите това, трябва да настроите регулатора на напрежение от 5V, да му осигурите USB порт и да осигурите захранване на зарядното устройство. Използвам радиомодел литиево-полимерна батерия, закупена в Китай, която осигурява 5 ампер часа при 11,1 волта. Това е много - достатъчно за 8 пътизареждайте обикновен смартфон (без да се взема предвид ефективността). Като се вземе предвид ефективността, тя ще бъде поне 6 пъти.
Не забравяйте да свържете накъсо D+ и D- щифтовете на USB гнездото, за да кажете на телефона, че е свързан към зарядното устройство и прехвърленият ток е неограничен. Без това събитие телефонът ще мисли, че е свързан с компютъра и ще се зарежда с ток от 500 mA - много дълго време. Освен това такъв ток може дори да не компенсира текущото потребление на телефона и батерията изобщо няма да се зареди.
Можете също така да осигурите отделен 12V вход от автомобилен акумулатор с конектор за запалка - и да превключвате източниците с някакъв ключ. Съветвам ви да инсталирате светодиод, който ще сигнализира, че устройството е включено, за да не забравите да изключите батерията след пълно зареждане - в противен случай загубите в преобразувателя ще изтощят напълно резервната батерия след няколко дни.
Този тип батерия не е много подходяща, защото е предназначена за големи токове - можете да опитате да намерите батерия с по-нисък ток и тя ще бъде по-малка и по-лека.
Стабилизатор на ток
Регулиране на изходния ток
Предлага се само с версия с регулируемо изходно напрежение (LM2596ADJ). Между другото, китайците също правят тази версия на платката, с регулиране на напрежение, ток и всякакви индикации - готов модул за стабилизатор на ток на LM2596 със защита от късо съединение може да се купи под името xw026fr4.
Ако не искате да използвате готов модул и искате сами да направите тази схема, няма нищо сложно, с едно изключение: микросхемата няма възможност да контролира тока, но можете да я добавите. Ще обясня как се прави това и ще изясня трудните точки по пътя.
Приложение
Стабилизатор на ток е нещо, необходимо за захранване на мощни светодиоди (между другото - моят проект за микроконтролер високомощни LED драйвери), лазерни диоди, галванопластика, зареждане на батерии. Както при стабилизаторите на напрежението, има два вида такива устройства - линейни и импулсни.
Класическият линеен токов стабилизатор е LM317 и е доста добър в своя клас - но максималният му ток е 1.5A, което не е достатъчно за много мощни светодиоди. Дори ако захранвате този стабилизатор с външен транзистор, загубите върху него са просто неприемливи. Целият свят вдига шум за консумацията на енергия на стендбай крушките, но тук LM317 работи с ефективност от 30% Това не е нашият метод.
Но нашата микросхема е удобен драйвер за преобразувател на импулсно напрежение, който има много режими на работа. Загубите са минимални, тъй като не се използват линейни режими на работа на транзисторите, а само ключови.
Първоначално е предназначен за вериги за стабилизиране на напрежението, но няколко елемента го превръщат в стабилизатор на ток. Факт е, че микросхемата разчита изцяло на сигнала „Обратна връзка“ като обратна връзка, но какво да я захранваме зависи от нас.
В стандартната превключваща верига напрежението се подава към този крак от резистивен делител на изходното напрежение. 1.2V е баланс; ако обратната връзка е по-малко, драйверът увеличава работния цикъл на импулсите; ако е повече, той го намалява. Но можете да подадете напрежение към този вход от токов шунт!
Шунт
Например, при ток от 3А трябва да вземете шунт с номинална стойност не повече от 0,1 Ohm. При такова съпротивление този ток ще освободи около 1 W, така че това е много. По-добре е да свържете три такива шунтове паралелно, като получите съпротивление от 0,033 Ohm, спад на напрежението от 0,1 V и отделяне на топлина от 0,3 W.
Входът за обратна връзка обаче изисква напрежение от 1,2 V - а ние имаме само 0,1 V. Неразумно е да се инсталира по-високо съпротивление (топлината ще се отдели 150 пъти повече), така че остава само да се увеличи по някакъв начин това напрежение. Това става с помощта на операционен усилвател.
Неинвертиращ операционен усилвател
Класическа схема, какво може да бъде по-просто?
Ние се обединяваме
Сега комбинираме конвенционална схема на преобразувател на напрежение и усилвател, използвайки операционен усилвател LM358, към входа на който свързваме токов шунт.
Мощен резистор от 0,033 ома е шунт. Може да се направи от три резистора 0,1 Ohm, свързани паралелно, и за да увеличите допустимото разсейване на мощността, използвайте SMD резистори в корпус 1206, поставете ги на малка междина (не близо един до друг) и се опитайте да оставите възможно най-много меден слой около резистори и по възможност под тях. Малък кондензатор е свързан към изхода за обратна връзка, за да се елиминира евентуален преход към режим на осцилатор.
Регулираме както ток, така и напрежение
Нека свържем двата сигнала към входа за обратна връзка - и ток, и напрежение. За да комбинираме тези сигнали, ще използваме обичайната електрическа схема "И" на диоди. Ако токовият сигнал е по-висок от сигнала за напрежение, той ще доминира и обратно.
Няколко думи за приложимостта на схемата
Не можете да регулирате изходното напрежение. Въпреки че е невъзможно да се регулира едновременно изходният ток и напрежението - те са пропорционални един на друг, с коефициент на "товарно съпротивление". И ако захранването изпълнява сценарий като „постоянно изходно напрежение, но когато токът надвиши, започваме да намаляваме напрежението“, т.е. CC/CV вече е зарядно устройство.
Максималното захранващо напрежение за веригата е 30V, тъй като това е ограничението за LM358. Можете да разширите това ограничение до 40V (или 60V с версията LM2596-HV), ако захранвате операционния усилвател от ценеров диод.
В последния вариант е необходимо да се използва диоден възел като сумиращи диоди, тъй като и двата диода в него са направени в рамките на един и същ технологичен процес и върху една и съща силиконова пластина. Разпространението на техните параметри ще бъде много по-малко от разпръскването на параметрите на отделните дискретни диоди - благодарение на това ще получим висока точност на проследяване на стойностите.
Също така трябва внимателно да се уверите, че веригата на операционния усилвател няма да се възбуди и да премине в лазерен режим. За да направите това, опитайте се да намалите дължината на всички проводници и особено на пистата, свързана към щифт 2 на LM2596. Не поставяйте операционния усилвател близо до тази писта, но поставете диода SS36 и филтърния кондензатор по-близо до тялото на LM2596 и осигурете минимална площ на заземяващия контур, свързан към тези елементи - необходимо е да осигурите минимална дължина на връщане на текущия път “LM2596 -> VD/C -> LM2596”.
Приложение на LM2596 в устройства и независимо оформление на платката
Говорих подробно за използването на микросхеми в моите устройства не под формата на завършен модул в друга статия, който обхваща: избора на диод, кондензатори, параметри на индуктора, а също така говори за правилното окабеляване и няколко допълнителни трика.
Възможности за по-нататъшно развитие
Подобрени аналози на LM2596
Най-лесният начин след този чип е да преминете към LM2678. По същество това е същият понижаващ преобразувател, само с полеви транзистор, благодарение на който ефективността се повишава до 92%. Вярно е, че има 7 крака вместо 5 и не е съвместим от щифт до щифт. Въпреки това, този чип е много подобен и ще бъде проста и удобна опция с подобрена ефективност.
L5973D– доста стар чип, осигуряващ до 2.5А и малко по-висока ефективност. Освен това има почти два пъти по-висока честота на преобразуване (250 kHz) - следователно са необходими по-ниски номинални стойности на индуктора и кондензатора. Видях обаче какво става с него, ако го пуснеш директно в мрежата на колата - доста често избива смущения.
ST1S10- високоефективен (90% ефективност) DC–DC понижаващ преобразувател.
- Изисква 5–6 външни компонента;
ST1S14- контролер за високо напрежение (до 48 волта). Висока работна честота (850 kHz), изходен ток до 4A, мощност Добър изход, висока ефективност (не по-лоша от 85%) и защитна верига срещу прекомерен ток на натоварване го правят вероятно най-добрият преобразувател за захранване на сървър от 36-волтова източник.
Ако се изисква максимална ефективност, ще трябва да се обърнете към неинтегрирани понижаващи DC–DC контролери. Проблемът с интегрираните контролери е, че те никога нямат готини мощни транзистори - типичното съпротивление на канала не е по-високо от 200 mOhm. Ако обаче вземете контролер без вграден транзистор, можете да изберете всеки транзистор, дори AUIRFS8409–7P със съпротивление на канала половин милиом
DC-DC преобразуватели с външен транзистор
Следваща част
Входни напрежения до 61 V, изходни напрежения от 0,6 V, изходни токове до 4 A, възможност за външна синхронизация и регулиране на честотата, както и регулиране на ограничаващия ток, регулиране на времето за плавен старт, цялостна защита на натоварването, широк работен температурен диапазон - всички тези характеристики на съвременните източници на захранване са постижими с помощта на новата линия DC/DC преобразуватели, произведени от .
В момента гамата от микросхеми на превключващ регулатор, произведени от STMicro (Фигура 1), ви позволява да създавате захранващи устройства (PS) с входно напрежение до 61 V и изходен ток до 4 A.
Задачата за преобразуване на напрежението не винаги е лесна. Всяко конкретно устройство има свои собствени изисквания към регулатора на напрежението. Понякога цената (потребителска електроника), размерът (преносима електроника), ефективността (устройства, захранвани с батерии) или дори скоростта на разработване на продукта играят важна роля. Тези изисквания често си противоречат. Поради тази причина няма идеален и универсален преобразувател на напрежение.
Понастоящем се използват няколко вида преобразуватели: линейни (стабилизатори на напрежение), импулсни DC/DC преобразуватели, вериги за пренос на заряд и дори захранващи устройства на базата на галванични изолатори.
Въпреки това, най-често срещаните са линейните регулатори на напрежението и понижаващите превключващи DC/DC преобразуватели. Основната разлика във функционирането на тези схеми е видна от името. В първия случай превключвателят на захранването работи в линеен режим, във втория - в ключов режим. Основните предимства, недостатъци и приложения на тези схеми са дадени по-долу.
Характеристики на линейния регулатор на напрежението
Принципът на работа на линейния регулатор на напрежението е добре известен. Класическият интегриран стабилизатор μA723 е разработен през 1967 г. от R. Widlar. Въпреки факта, че електрониката е изминала дълъг път оттогава, принципите на работа са останали практически непроменени.
Стандартната схема на линеен регулатор на напрежението се състои от няколко основни елемента (Фигура 2): мощен транзистор VT1, източник на референтно напрежение (VS) и компенсационна верига за обратна връзка на операционен усилвател (OPA). Съвременните регулатори могат да съдържат допълнителни функционални блокове: вериги за защита (от прегряване, от свръхток), вериги за управление на мощността и др.
Принципът на работа на такива стабилизатори е доста прост. Веригата за обратна връзка на операционния усилвател сравнява стойността на еталонното напрежение с напрежението на изходния делител R1/R2. На изхода на операционния усилвател се образува несъответствие, което определя напрежението порта-източник на мощния транзистор VT1. Транзисторът работи в линеен режим: колкото по-високо е напрежението на изхода на операционния усилвател, толкова по-ниско е напрежението порта-източник и толкова по-голямо е съпротивлението на VT1.
Тази схема ви позволява да компенсирате всички промени във входното напрежение. Наистина, да предположим, че входното напрежение Uin се е увеличило. Това ще доведе до следната верига от промени: Uin увеличено → Uout ще се увеличи → напрежението на делителя R1/R2 ще се увеличи → изходното напрежение на операционния усилвател ще се увеличи → напрежението гейт-източник ще намалее → съпротивлението VT1 ще увеличаване → Uout ще намалее.
В резултат на това, когато входното напрежение се промени, изходното напрежение се променя леко.
Когато изходното напрежение намалее, възникват обратни промени в стойностите на напрежението.
Характеристики на работа на понижаващ DC/DC преобразувател
Опростена схема на класически понижаващ DC/DC преобразувател (преобразувател тип I, понижаващ преобразувател, понижаващ преобразувател) се състои от няколко основни елемента (Фигура 3): мощен транзистор VT1, управляваща верига (CS), филтър (Lph -Cph), обратен диод VD1.
За разлика от веригата на линейния регулатор, транзисторът VT1 работи в режим на превключване.
Работният цикъл на веригата се състои от две фази: фаза на помпата и фаза на изпускане (Фигури 4...5).
Във фазата на изпомпване транзисторът VT1 е отворен и през него протича ток (Фигура 4). Енергията се съхранява в намотката Lf и кондензатора Cf.
По време на фазата на разреждане транзисторът е затворен, през него не протича ток. Бобината Lf действа като източник на ток. VD1 е диод, който е необходим за протичане на обратен ток.
И в двете фази към товара се прилага напрежение, равно на напрежението на кондензатора Sph.
Горната схема осигурява регулиране на изходното напрежение при промяна на продължителността на импулса:
Uout = Uin × (ti/T)
Ако стойността на индуктивността е малка, токът на разреждане през индуктивността има време да достигне нула. Този режим се нарича режим на прекъсващ ток. Характеризира се с увеличаване на пулсациите на тока и напрежението върху кондензатора, което води до влошаване на качеството на изходното напрежение и увеличаване на шума на веригата. Поради тази причина режимът на прекъсващ ток се използва рядко.
Има вид преобразувателна схема, в която "неефективният" диод VD1 се заменя с транзистор. Този транзистор се отваря в противофаза с главния транзистор VT1. Такъв преобразувател се нарича синхронен и има по-голяма ефективност.
Предимства и недостатъци на схемите за преобразуване на напрежение
Ако една от горните схеми имаше абсолютно превъзходство, тогава втората щеше да бъде безопасно забравена. Това обаче не се случва. Това означава, че и двете схеми имат предимства и недостатъци. Анализът на схемите трябва да се извършва по широк набор от критерии (Таблица 1).
Таблица 1. Предимства и недостатъци на схемите на регулатора на напрежението
| Характеристика | Линеен регулатор | Бак DC/DC конвертор |
| Типичен обхват на входното напрежение, V | до 30 | до 100 |
| Типичен диапазон на изходния ток | стотици mA | единици А |
| Ефективност | къс | Високо |
| Точност на настройка на изходното напрежение | единици % | единици % |
| Стабилност на изходното напрежение | Високо | средно аритметично |
| Генериран шум | къс | Високо |
| Сложност на изпълнението на схемата | ниско | Високо |
| Сложност на топологията на PCB | ниско | Високо |
| Цена | ниско | Високо |
Електрически характеристики. За всеки преобразувател основните характеристики са ефективност, ток на натоварване, диапазон на входно и изходно напрежение.
Стойността на ефективността на линейните регулатори е ниска и е обратно пропорционална на входното напрежение (Фигура 6). Това се дължи на факта, че цялото „допълнително“ напрежение пада през транзистора, работещ в линеен режим. Мощността на транзистора се отделя като топлина. Ниската ефективност води до факта, че обхватът на входните напрежения и изходните токове на линейния регулатор е сравнително малък: до 30 V и до 1 A.
Ефективността на импулсния регулатор е много по-висока и по-малко зависима от входното напрежение. В същото време не е необичайно входно напрежение над 60 V и ток на натоварване над 1 A.
Ако се използва схема на синхронен преобразувател, в която неефективният свободен диод е заменен с транзистор, тогава ефективността ще бъде още по-висока.
Точност и стабилност на изходното напрежение. Линейните стабилизатори могат да имат изключително висока точност и стабилност на параметрите (части от процента). Зависимостта на изходното напрежение от промените във входното напрежение и от тока на натоварване не надвишава няколко процента.
Според принципа на работа импулсният регулатор първоначално има същите източници на грешки като линейния регулатор. В допълнение, отклонението на изходното напрежение може да бъде значително повлияно от количеството на протичащия ток.
Шумови характеристики. Линейният регулатор има умерен шумов отговор. Има нискошумни прецизни регулатори, използвани във високопрецизната измервателна технология.
Самият превключващ стабилизатор е мощен източник на смущения, тъй като силовият транзистор работи в режим на превключване. Генерираният шум се разделя на кондуциран (предава се по електропроводи) и индуктивен (предава се през непроводими среди).
Проведените смущения се елиминират с помощта на нискочестотни филтри. Колкото по-висока е работната честота на преобразувателя, толкова по-лесно е да се отървете от смущенията. В измервателните вериги често се използва превключващ регулатор заедно с линеен стабилизатор. В този случай нивото на смущения е значително намалено.
Много по-трудно е да се отървете от вредните ефекти на индуктивните смущения. Този шум възниква в индуктора и се предава през въздуха и непроводимата среда. За да ги елиминират, се използват екранирани индуктори и бобини върху тороидална сърцевина. Когато подреждат дъската, те използват непрекъснато запълване на пръст с многоъгълник и/или дори избират отделен слой пръст в многослойни дъски. Освен това самият преобразувател на импулси е възможно най-далеч от измервателните вериги.
Експлоатационни характеристики. От гледна точка на простотата на изпълнение на схемата и оформлението на печатната платка, линейните регулатори са изключително прости. В допълнение към самия интегриран стабилизатор са необходими само няколко кондензатора.
Превключващият преобразувател ще изисква поне външен LC филтър. В някои случаи са необходими външен захранващ транзистор и външен свободен диод. Това води до необходимостта от изчисления и моделиране, а топологията на печатната платка значително се усложнява. Допълнителна сложност на платката възниква поради изискванията за EMC.
Цена. Очевидно, поради големия брой външни компоненти, импулсният преобразувател ще има висока цена.
Като заключение могат да се идентифицират изгодните области на приложение и на двата вида преобразуватели:
- Линейните регулатори могат да се използват във вериги с ниска мощност и ниско напрежение с висока точност, стабилност и изисквания за нисък шум. Пример за това са вериги за измерване и прецизност. В допълнение, малкият размер и ниската цена на крайното решение могат да бъдат идеални за преносима електроника и евтини устройства.
- Превключващите регулатори са идеални за високомощни вериги с ниско и високо напрежение в автомобилната, индустриалната и битовата електроника. Високата ефективност често прави използването на DC/DC без алтернатива за преносими и захранвани с батерии устройства.
Понякога става необходимо да се използват линейни регулатори при високи входни напрежения. В такива случаи можете да използвате стабилизатори, произведени от STMicroelectronics, които имат работно напрежение над 18 V (Таблица 2).
Таблица 2. Линейни регулатори STMicroelectronics с високо входно напрежение
| Име | Описание | Uin max, V | Uout nom, V | Iout nom, A | Собствен капка, Б |
| 35 | 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15 | 0.5 | 2 | ||
| 500 mA прецизен регулатор | 40 | 24 | 0.5 | 2 | |
| 2 А регулатор | 35 | 0.225 | 2 | 2 | |
| , | Регулируем регулатор | 40 | – | 0.1; 0.5; 1.5 | 2 |
| 3 А регулатор | 20 | – | 3 | 2 | |
| 150 mA прецизен регулатор | 40 | – | 0.15 | 3 | |
| KFxx | 20 | 2.5: 8 | 0.5 | 0.4 | |
| Ултра нисък регулатор на самонапускане | 20 | 2.7: 12 | 0.25 | 0.4 | |
| 5 Регулатор с ниско отпадане и регулиране на изходното напрежение | 30 | – | 1.5; 3; 5 | 1.3 | |
| LEXx | Ултра нисък регулатор на самонапускане | 20 | 3; 3.3; 4.5; 5; 8 | 0.1 | 0.2 |
| Ултра нисък регулатор на самонапускане | 20 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.2 | |
| Ултра нисък регулатор на самонапускане | 40 | 3.3; 5 | 0.1 | 0.25 | |
| 85 mA регулатор с ниско самоотпадане | 24 | 2.5: 3.3 | 0.085 | 0.5 | |
| Прецизен регулатор на отрицателно напрежение | -35 | -5; -8; -12; -15 | 1.5 | 1.1; 1.4 | |
| Регулатор на отрицателно напрежение | -35 | -5; -8; -12; -15 | 0.1 | 1.7 | |
| Регулируем регулатор на отрицателно напрежение | -40 | – | 1.5 | 2 |
Ако се вземе решение за изграждане на импулсно захранване, тогава трябва да се избере подходящ преобразувателен чип. Изборът се прави, като се вземат предвид редица основни параметри.
Основни характеристики на понижаващите импулсни DC/DC преобразуватели
Нека изброим основните параметри на импулсните преобразуватели.
Диапазон на входното напрежение (V). За съжаление винаги има ограничение не само за максималното, но и за минималното входно напрежение. Стойността на тези параметри винаги се избира с известна граница.
Диапазон на изходното напрежение (V). Поради ограниченията за минималната и максималната продължителност на импулса, обхватът на стойностите на изходното напрежение е ограничен.
Максимален изходен ток (A). Този параметър е ограничен от редица фактори: максимално допустимата разсейвана мощност, крайната стойност на съпротивлението на силовите превключватели и др.
Работна честота на преобразувателя (kHz). Колкото по-висока е честотата на преобразуване, толкова по-лесно е да се филтрира изходното напрежение. Това дава възможност за борба със смущенията и намаляване на стойностите на външните филтърни елементи L-C, което води до увеличаване на изходните токове и намаляване на размера. Въпреки това, увеличаването на честотата на преобразуване увеличава загубите при превключване на превключвателите на захранването и увеличава индуктивния компонент на смущението, което е очевидно нежелателно.
Коефициентът на полезно действие (%) е интегрален показател за ефективност и се дава под формата на графики за различни напрежения и токове.
Останалите параметри (съпротивление на канала на интегрирани превключватели за захранване (mOhm), собствена консумация на ток (µA), термично съпротивление на корпуса и т.н.) са по-малко важни, но те също трябва да бъдат взети под внимание.
Новите преобразуватели на STMicroelectronics са с високо входно напрежение и ефективност, а параметрите им могат да бъдат изчислени с помощта на безплатния софтуер eDesignSuite.
Линия импулсен DC/DC от ST Microelectronics
DC/DC портфолиото на STMicroelectronics непрекъснато се разширява. Новите микросхеми на преобразувателя имат разширен диапазон на входно напрежение до 61 V ( / / ), високи изходни токове, изходни напрежения от 0,6 V ( / / ) (Таблица 3).
Таблица 3. Нова DC/DC STMicroelectronics
| Характеристики | Име | |||||||
| L7987; L7987L | ||||||||
| Кадър | VFQFPN-10L | HSOP-8; VFQFPN-8L; SO8 | HSOP-8; VFQFPN-8L; SO8 | HTSSOP16 | VFQFPN-10L; HSOP 8 | VFQFPN-10L; HSOP 8 | HSOP 8 | HTSSOP 16 |
| Входно напрежение Uin, V | 4.0…18 | 4.0…18 | 4.0…18 | 4…38 | 4.5…38 | 4.5…38 | 4.5…38 | 4.5…61 |
| Изходен ток, A | 4 | 3 | 4 | 2 | 2 | 3 | 3 | 2 (L7987L); 3 (L7987) |
| Диапазон на изходното напрежение, V | 0,8…0,88×Uin | 0,8…Uin | 0,8…Uin | 0,85…Uin | 0,6…Uin | 0,6…Uin | 0,6…Uin | 0,8…Uin |
| Работна честота, kHz | 500 | 850 | 850 | 250…2000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1000 | 250…1500 |
| Външна честотна синхронизация (макс.), kHz | Не | Не | Не | 2000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1500 |
| Функции | Плавен старт; свръхтокова защита; защита от прегряване | |||||||
| Допълнителни функции | РАЗРЕШАВАНЕ; П ДОБРЕ | АКТИВИРАНЕ | LNM; LCM; ИНХИБИРАНЕ; Защита от пренапрежение | АКТИВИРАНЕ | PGOOD; защита срещу спадове на напрежението; регулиране на тока на прекъсване | |||
| Работен температурен диапазон на кристала, °C | -40…150 | |||||||
Всички нови микросхеми на импулсния преобразувател имат функции за плавен старт, свръхток и защита от прегряване.
Това е DC-DC преобразувател на напрежение с 5-13 V вход към 12 V изход DC 1,5 A. Преобразувателят получава по-ниско напрежение и дава по-висок изход, за да се използва, когато има напрежение по-ниско от необходимите 12 волта. Често се използва за увеличаване на напрежението на съществуващи батерии. Това по същество е интегриран DC-DC преобразувател. Например, има 3,7 V литиево-йонна батерия и нейното напрежение може да се променя с помощта на тази схема, за да осигури необходимите 12 V при 1,5 A.
Конверторът е лесен за изграждане сами. Основният компонент е MC34063, който се състои от референтно напрежение (температурно компенсирано), компаратор, осцилатор с активна верига за ограничаване на пиковия ток, И порта, тригер и изходен превключвател с висока мощност с драйвер и само необходими са няколко допълнителни електронни компонента в снопа, за да е готов. Тази серия чипове е специално проектирана да бъде включена в различни конвертори.
Предимства на чипа MC34063A
- Работа от 3 до 40 V вход
- Нисък ток в режим на готовност
- Текущо ограничение
- Изходен ток до 1,5 A
- Регулируемо изходно напрежение
- Работа в честотен диапазон до 100 kHz
- Точност 2%
Описание на радиоелементите
- Р- Всички резистори са 0,25 W.
- T- TIP31-NPN мощен транзистор. Целият изходен ток преминава през него.
- L1- 100 µH феритни бобини. Ако трябва да го направите сами, трябва да закупите тороидални феритни пръстени с външен диаметър 20 mm и вътрешен диаметър 10 mm, също с височина 10 mm и тел с дебелина 1 - 1,5 mm на 0,5 метра и да направите 5 навивки на равни разстояния. Размерите на феритния пръстен не са твърде критични. Допустима е разлика от няколко (1-3 mm).
- д- трябва да се използва диод на Шотки
- TR- многооборотен променлив резистор, който се използва тук за фина настройка на изходното напрежение от 12 V.
- ° С- C1 и C3 са полярни кондензатори, така че обърнете внимание на това, когато ги поставяте върху печатната платка.
Списък на частите за монтаж
- Резистори: R1 = 0,22 ома x1, R2 = 180 ома x1, R3 = 1,5K x1, R4 = 12K x1
- Регулатор: TR1 = 1 kOhm, многооборотен
- Транзистор: T1 = TIP31A или TIP31C
- Дросел: L1 = 100 µH на феритен пръстен
- Диод: D1 - Шотки 1N5821 (21V - 3A), 1N5822 (28V - 3A) или MBR340 (40V - 3A)
- Кондензатори: C1 = 100 uF / 25V, C2 = 0,001 uF, C3 = 2200 uF / 25V
- Чип: MC34063
- PCB 55 x 40 мм
Имайте предвид, че е необходимо да инсталирате малък алуминиев радиатор на транзистора T1 - TIP31, в противен случай този транзистор може да се повреди поради повишено нагряване, особено при високи токове на натоварване. Лист с данни и чертеж на печатна платка
