במדריך הקודם הדגמנו תכנון מפורט של ממיר Boost באמצעות MC34063, שם תוכנן ממיר דחיפה של 3.7 וולט עד 5 וולט. כאן אנו רואים כיצד להמיר 12 וולט ל 5 וולט. כפי שאנו יודעים כי סוללות מדויקות של 5 וולט לא תמיד זמינות, ולעתים אנו זקוקים למתח גבוה יותר ולמתח נמוך יותר באותו זמן בכדי להניע חלקים שונים במעגל, לכן אנו משתמשים במקור מתח גבוה יותר (12 וולט) כמקור החשמל הראשי ומורידים זאת מתח למתח נמוך יותר (5 וולט) בכל מקום שנדרש. לשם כך, נעשה שימוש במעגל ממיר באק ביישומי אלקטרוניקה רבים אשר מורידים את מתח הכניסה בהתאם לדרישת העומס.
יש הרבה אפשרויות זמינות בקטע זה; כפי שניתן לראות במדריך הקודם, MC34063 הוא אחד מאותם הרגולטורים למיתוג הפופולריים ביותר הקיימים בפלח כזה. MC34063 ניתן להגדיר שלושה במצב, באק, Boost, ואת היפוך. נשתמש בתצורת ה- Buck להמרת מקור 12V DC ל- 5V DC עם יכולת זרם פלט 1A. בנינו בעבר מעגל ממיר באק פשוט באמצעות MOSFET; אתה יכול גם לבדוק הרבה יותר מעגלים אלקטרוניים חשמליים שימושיים כאן.
IC MC34063
תרשים pinout MC34063 הוצג בתמונה למטה. בצד שמאל המעגל הפנימי של MC34063 מוצג, ומצד שני מוצגת דיאגרמת ה- pinout.
MC34063 הוא 1. 5A שלב למעלה או צעד למטה או היפוך הרגולטור, בשל נכס המרת מתח DC, MC34063 הוא DC-DC ממיר IC.
IC זה מספק את התכונות הבאות בחבילת 8 פינים שלו -
- התייחסות מפוצה לטמפרטורה
- מעגל מגבלות זרם
- מתנד מחזור עבודה מבוקר עם מתג יציאת זרם פעיל פעיל.
- קבל 3.0V עד 40V DC.
- ניתן להפעיל בתדר מיתוג של 100 קילוהרץ עם סובלנות של 2%.
- זרם המתנה נמוך מאוד
- מתח יציאה מתכוונן
כמו כן, למרות תכונות אלה, הוא זמין באופן נרחב והוא חסכוני בהרבה מאשר מכשירי IC אחרים הזמינים בפלח כזה.
במדריך הקודם תכננו מעגל להגברת מתח באמצעות MC34063 להגברת מתח סוללת ליתיום 3.7V ל -5.5 וולט, במדריך זה נתכנן ממיר באק 12 וולט עד 5 וולט.
חישוב ערכי הרכיבים עבור ממיר Boost
אם נבדוק את גליון הנתונים, אנו יכולים לראות את טבלת הנוסחאות המלאה כדי לחשב את הערכים הרצויים הנדרשים בהתאם לדרישתנו. להלן גיליון הנוסחאות הזמין בתוך גליון הנתונים, ומעגל ההעלאה מוצג גם כן.
להלן הסכימה ללא ערך הרכיבים הללו, שישמשו בנוסף עם MC34063.
אנו נחשב את הערכים הנדרשים לתכנון שלנו. אנו יכולים לבצע את החישובים מהנוסחאות המופיעות בגליון הנתונים או שנוכל להשתמש בגיליון האקסל שמספק אתר ON Semiconductor.
הנה הקישור של גיליון האקסל.
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC34063%20DWS.XLS
שלבים לחישוב ערכי רכיבים אלה-
שלב 1: - ראשית, עלינו לבחור את הדיודה. אנו נבחר בדיודה 1N5819 הזמינה באופן נרחב. בהתאם לגליון הנתונים, בזרם קדימה 1A המתח הקדמי של הדיודה יהיה 0.60 V.
שלב 2: - תחילה אנו מחשבים את המשרן ואת זרם ההחלפה מכיוון שיידרש לצורך חישוב נוסף. זרם המשרן הממוצע שלנו יהיה זרם המשרן השיא. אז, במקרה שלנו זרם המשרן הוא:
IL (ממוצע) = 1A
שלב 3: - עכשיו הגיע הזמן לזרם האדווה של המשרן. משרן אופייני להשתמש 20-40% מזרם היציאה הממוצע. לכן, אם אנו בוחרים את זרם אדוות המשרן 30%, זה יהיה 1A * 30% = 0.30A
שלב 4: - זרם השיא המיתוג יהיה IL (ממוצע) + Iripple / 2 = 1 +.30 / 2 = 1.15A
שלב 5: - אנו נחשב את t ON / t OFF באמצעות הנוסחה הבאה
לשם כך ה- Vout שלנו הוא 5V, והמתח הקדמי של הדיודה (Vf) הוא 0.60V. מתח הכניסה המינימלי שלנו Vin (min) הוא 12V ומתח הרוויה הוא 1V (1V בגליון הנתונים). על ידי, לשים את כל זה אנחנו מקבלים
(5 + 0,60) / (12-1-5) = 0,93 אז, t ON / t OFF = .93uS
שלב 6: - כעת נחשב את זמן טון + טוף, לפי הנוסחה טון + טוף = 1 / f
אנו נבחר בתדר מיתוג נמוך יותר, 40 קילו-הרץ.
אז, טון + טוף = 1 / 40Khz = 25us
שלב 7: - כעת נחשב את זמן הטוף. כפי חישבנו את טון + טַרזָן ו Ton / טַרזָן בעבר, החישוב יהיה קל יותר עכשיו,
שלב 8: - עכשיו השלב הבא הוא חישוב טון, טון = (טון + טוף) - טוף = 25us - 12.95us = 12.05us
שלב 9: - עלינו לבחור את תזמון הקבל Ct, שיידרש לייצר את התדר הרצוי.
Ct = 4.0 x10 -5 x Ton = 4.0 x 10 -5 x 12.05uS = 482pF
שלב 10: - בהתאם לערכים אלה נחשב את ערך המשרן
שלב 11: - עבור זרם 1A, ערך Rsc יהיה 0.3 / Ipk. לכן, עבור הדרישה שלנו זה יהיה Rsc =.3 / 1.15 =.260 אוהם
שלב 12: בואו נחשב את ערכי קבלים המוצא, אנו יכולים לבחור ערך אדווה של 100mV (שיא לשיא) מתפוקת הדחיפה.
אנו בוחרים 470uF, 25V. ככל שישמש יותר קבלים, כך יצטמצם אדווה רבה יותר.
שלב 13: - אחרון עלינו לחשב את ערך נגדי משוב המתח. אנו בוחרים ערך R1 2k, לכן ערך R2 יחושב כ-
Vout = 1.25 (1 + R2 / R1) 5 = 1.25 (1 + R2 / 2K) R2 = 6.2k
תרשים מעגל ממיר באק
אז לאחר חישוב כל הערכים. הנה הסכמה המעודכנת
רכיבים נדרשים
- 2 מחברים מקשרים רלוונטיים עבור קלט ופלט
- נגד 2k - 1 נק '
- נגד 6.2k- 1 נק '
- 1N5819- מספר מס '
- 100uF, 25V ו- 359.37uF, קבלים 25V (470uF, 25V בשימוש, ערך סגור נבחר) - 1 מס 'כל אחד.
- משרן 62.87uH, 1.5A 1 מס '. (100uH 2.5A משמש, זה היה זמין בשוק)
- 482pF (470pF בשימוש) קבלים דיסק קרמי - 1 מס '
- יחידת ספק כוח 12V עם דירוג 1.5A.
- MC34063 מווסת מיתוג ic
- נגד.26 אוהם (.3R, 2W בשימוש)
- 1 מס 'veroboard (ניתן להשתמש בוורו מנוקד או מחובר).
- מלחם
- הלחמת שטף וחוטי הלחמה.
- חוטים נוספים במידת הצורך.
לאחר סידור הרכיבים, הלחמו את הרכיבים על לוח Perf
בדיקת מעגל ממיר באק
לפני בדיקת המעגל אנו זקוקים לעומסי DC משתנים כדי לשאוב את הזרם מאספקת DC. במעבדת האלקטרוניקה הקטנה בה אנו בודקים את המעגל, סובלנות הבדיקה גבוהה בהרבה ובשל כך מעט דיוקי המדידה אינם עומדים בסימן.
אוסצילוסקופ מכויל כהלכה אך רעשים מלאכותיים, EMI, RF יכולים גם לשנות את דיוק תוצאות הבדיקה. כמו כן, למולטימטר יש +/- 1% סובלנות.
כאן נמדוד את הדברים הבאים
- אדוות יציאה ומתח בעומסים שונים עד 1000mA. כמו כן, בדקו את מתח המוצא בעומס מלא זה.
- יעילות המעגל.
- צריכת זרם סרק במעגל.
- מצב קצר במעגל.
- כמו כן, מה יקרה אם נטען את התפוקה?
טמפרטורת החדר שלנו היא 26 מעלות צלזיוס כאשר בדקנו את המעגל.
בשנות ה בתמונה למעלה, אנחנו יכולים לראות את העומס DC. זהו עומס התנגדות וכפי שאנחנו יכולים לראות, עשרה לא. של נגדים 1 אוהם בחיבור מקביל הם העומס בפועל, המחובר על פני MOS-FET, אנו נשלט על שער MOSFET ונאפשר לזרם לזרום דרך הנגדים. נגדים אלה ממירים כוחות חשמליים לחום. התוצאה מורכבת מ 5% סובלנות. כמו כן, תוצאות עומס אלה כוללות את משיכת ההספק של העומס עצמו, כך שכאשר לא מתחבר עליו שום עומס ומופעל באמצעות ספק כוח חיצוני, הוא יראה ברירת מחדל של 70mA של עומס. במקרה שלנו, נניע את העומס מאספקת חשמל ספסל חיצונית ונבדוק את המעגל. התפוקה הסופית תהיה (תוצאה - 70mA).
להלן הגדרת הבדיקה שלנו; חיברנו את העומס על פני המעגל, אנו מודדים את זרם היציאה על פני וסת הכסף, כמו גם את מתח המוצא שלו. אוסצילוסקופ מחובר גם על פני ממיר באק, כך שנוכל גם לבדוק את מתח המוצא. אנו מספקים קלט 12V מיחידת אספקת החשמל שלנו.
אנחנו מציירים. 88A או 952mA-70mA = 882mA של הזרם מהפלט. מתח המוצא הוא 5.15 וולט.
בשלב זה, אם נבדוק את שיא האדווה בשיא באוסילוסקופ. אנו יכולים לראות את גל הפלט, האדווה היא 60mV (pk-pk). וזה טוב לממיר 12 וולט עד 5 וולט.
Waveform הפלט נראה כך:
הנה מסגרת הזמן של צורת גל הפלט. זה 500mV לחטיבה ומסגרת זמן של 500uS.
הנה דו"ח הבדיקה המפורט
|
זמן (שניות) |
עומס (mA) |
מתח (V) |
אדווה (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 |
שינינו את העומס וחיכינו כ -3 דקות, בכל שלב, כדי לבדוק אם התוצאות יציבות או לא. לאחר עומס 982mA המתח ירד משמעותית. במקרים אחרים מ 0 עומסים ל 940 mA, מתח היציאה ירד היה בערך.02 וולט, וזה יציבות די טובה בעומס מלא. כמו כן, לאחר עומס 982mA זה, מתח המוצא יורד משמעותית. השתמשנו בנגד.3R במקום בו נדרש.26R, בשל כך אנו יכולים לצייר 982mA של זרם העומס. MC34063 אספקת החשמל אינה מסוגלת לספק יציבות נאותה בעומס 1A מלא כפי שנהגנו.3R במקום.26R. אבל 982mA קרוב מאוד לפלט 1A. כמו כן, השתמשנו בנגדים עם סובלנות של 5% אשר לרוב זמינים בשוק המקומי.
חישבנו את היעילות בכניסה קבועה של 12 וולט ועל ידי שינוי העומס. הנה התוצאה
|
מתח כניסה (V) |
זרם כניסה (A) |
הספק כניסה (W) |
מתח יציאה (V) |
זרם פלט (A) |
הספק יציאה (W) |
יעילות (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 |
כפי שאנו רואים היעילות הממוצעת היא סביב 75%, וזה תפוקה טובה בשלב זה.
צריכת זרם סרק במעגל נרשמת 3.52mA כאשר העומס הוא 0.
כמו כן, בדקנו את הקצר, ואנו מקפידים על רגיל בקצר.
לאחר סף זרם המוצא המרבי מתח היציאה יורד משמעותית ולאחר זמן מסוים הוא מתקרב לאפס.
ניתן לבצע שיפורים במעגל זה; אנו יכולים להשתמש בקבל בעל ערך נמוך יותר של ESR כדי להפחית את אדוות הפלט. כמו כן, יש צורך בתכנון נכון של PCB.