12V hanggang 5v buck converter circuit gamit ang mc34063

Sa nakaraang tutorial, ipinakita namin ang detalyadong disenyo ng Boost Converter gamit ang MC34063, kung saan ang isang 3.7V hanggang 5V boost converter ay dinisenyo. Narito nakikita natin kung paano i- convert ang 12V sa 5V. Tulad ng alam natin na ang eksaktong 5V na mga baterya ay hindi laging magagamit, at kung minsan kailangan namin ng mas mataas na boltahe at mas mababang boltahe nang sabay upang magmaneho ng iba't ibang bahagi ng circuit, kaya gumagamit kami ng mas mataas na mapagkukunan ng boltahe (12v) bilang pangunahing mapagkukunan ng kuryente at pababa ito boltahe sa mas mababang boltahe (5v) saanman kinakailangan. Para sa hangaring ito, ang isang Buck Converter Circuit ay ginagamit sa maraming mga aplikasyon ng electronics na bumababa ng boltahe ng pag-input ayon sa kinakailangan sa pag-load.

Maraming mga pagpipilian na magagamit sa segment na ito; tulad ng nakikita sa nakaraang tutorial, ang MC34063 ay isa sa mga pinakatanyag na switching regulator na magagamit sa naturang segment. Ang MC34063 ay maaaring mai-configure sa tatlong mode, Buck, Boost, at Inverting. Gagamitin namin ang pagsasaayos ng Buck upang i-convert ang mapagkukunan ng 12V DC sa 5V DC na may kasalukuyang kakayahan sa 1A output. Nakagawa na kami dati ng simpleng circuit ng Buck Converter gamit ang MOSFET; maaari mo ring suriin ang maraming mas kapaki-pakinabang na mga circuit ng kuryente dito.

IC MC34063

Ang MC34063 pinout diagram ay ipinakita sa larawan sa ibaba. Sa kaliwang bahagi ang panloob na circuit ng MC34063 ay ipinakita, at sa kabilang panig ay ipinakita ang diagram ng pinout.

Ang MC34063 ay isang 1. 5A Hakbang up o hakbang down na o inverting regulator, dahil sa DC property na boltahe ng conversion, MC34063 ay isang DC-DC converter IC.

Nagbibigay ang IC na ito ng mga sumusunod na tampok sa 8 pin na package-

1. Sangguni ng bayad sa temperatura
2. Kasalukuyang limitasyon sa circuit
3. Kinokontrol na oscillator ng cycle ng tungkulin na may isang aktibong mataas na kasalukuyang switch ng output ng driver.
4. Tanggapin ang 3.0V hanggang 40V DC.
5. Maaaring mapatakbo sa dalas ng paglipat ng 100 KHz na may 2% tolerance.
6. Napakababang kasalukuyang Standby
7. Naaayos na boltahe ng output

Gayundin, sa kabila ng mga tampok na ito, malawak itong magagamit at mas mahusay ang gastos kaysa sa iba pang mga IC na magagamit sa naturang segment.

Sa nakaraang tutorial, nag-disenyo kami ng circuit ng step-up ng boltahe gamit ang MC34063 upang mapalakas ang boltahe ng baterya ng 3.7V sa 5.5V, sa tutorial na ito ay magdidisenyo kami ng 12V hanggang 5V Buck converter.

Kinakalkula ang Mga Halaga ng Mga Bahagi para sa Boost Converter

Kung susuriin natin ang datasheet, maaari nating makita ang kumpletong tsart ng pormula na naroroon upang makalkula ang mga nais na halagang kinakailangan ayon sa aming kinakailangan. Narito ang magagamit na formula sheet sa loob ng datasheet, at ipinakita rin ang step up circuit.

Narito ang eskematiko nang wala ang mga sangkap na halaga, na magagamit bilang karagdagan sa MC34063.

Kalkulahin namin ang mga halagang kinakailangan para sa aming disenyo. Maaari naming gawin ang mga kalkulasyon mula sa mga formula na ibinigay sa datasheet o maaari naming gamitin ang excel sheet na ibinigay ng website ng ON Semiconductor.

Narito ang link ng excel sheet.

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

Mga hakbang upang makalkula ang mga halaga ng mga bahagi-

Hakbang 1: - Una, kailangan naming piliin ang Diode. Pipiliin namin ang malawak na magagamit na diode 1N5819. Tulad ng datasheet, sa 1A pasulong na kasalukuyan ang pasulong na boltahe ng diode ay 0.60 V.

Hakbang 2: - Una naming kinakalkula ang inductor at kasalukuyang paglipat dahil kinakailangan ito para sa karagdagang pagkalkula. Ang aming kasalukuyang Inductor current ay ang rurok na kasalukuyang inductor. Kaya, sa aming kaso Inductor kasalukuyang ay:

IL (avg) = 1A

Hakbang 3: - Ngayon na ang oras para sa kasalukuyang ripple ng inductor. Ang isang tipikal na inductor ay gumagamit ng 20-40% ng Average na kasalukuyang output. Kaya, kung pipiliin natin ang kasalukuyang inductor ripple na 30%, ito ay magiging 1A * 30% = 0.30A

Hakbang 4: - Ang kasalukuyang switching peak ay magiging IL (avg) + Iripple / 2 = 1 +.30 / 2 = 1.15A

Hakbang 5: - Kalkulahin namin ang t _ON / t _OFF gamit ang formula sa ibaba

Para sa mga ito, ang aming Vout ay 5V, at ang pasulong na boltahe ng diode (Vf) ay 0.60V. Ang aming minimum na input Voltage Vin (min) ay 12V at ang boltahe ng saturation ay 1V (1V sa datasheet). Sa pamamagitan ng, pagsasama-sama ng lahat ng ito nakukuha natin

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

Hakbang 6: - Ngayon ay kakalkulahin namin ang oras ng Ton + Toff, ayon sa formula na Ton + Toff = 1 / f

Pipili kami ng isang mas mababang dalas ng paglipat, 40Khz.

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

Hakbang 7: - Ngayon makakalkula namin ang oras ng Toff. Tulad ng aming kinalkula ang Ton + Toff at Ton / Toff dati, ang pagkalkula ay magiging mas madali ngayon,

Hakbang 8: - Ngayon ang susunod na hakbang ay upang makalkula ang Ton, Ton = (Ton + Toff) - Toff = 25us - 12.95us = 12.05us

Hakbang 9: - Kailangan naming piliin ang tiyempo Capacitor Ct, na kinakailangan upang makagawa ng nais na dalas.

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

Hakbang 10: - Nakasalalay sa mga halagang iyon kakalkulahin namin ang halaga ng Inductor

Hakbang 11: - Para sa kasalukuyang 1A, Ang halaga ng Rsc ay 0.3 / Ipk. Kaya, para sa aming kinakailangan ito ay magiging Rsc =.3 / 1.15 =.260 Ohms

Hakbang 12: - Kalkulahin natin ang mga halaga ng output capacitor, maaari kaming pumili ng isang halaga ng ripple na 100mV (rurok hanggang sa rurok) mula sa boost output.

Pipiliin namin ang 470uF, 25V. Ang mas maraming capacitor ang gagamitin, mas maraming alon ang mababawasan nito.

Hakbang 13: - Huling kailangan naming kalkulahin ang halaga ng boltahe ng resistors ng feedback. Pipiliin namin ang R1 na halaga 2k, Kaya, ang halagang R2 ay makakalkula bilang

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

Buck Converter Circuit Diagram

Kaya pagkatapos ng pagkalkula ng lahat ng mga halaga. Narito ang na-update na eskematiko

Mga kinakailangang sangkap

1. 2 nos relimate konektor para sa pag-input at output
2. 2k resistor- 1 nos
3. 6.2k resistor- 1 nos
4. 1N5819- 1 nos
5. 100uF, 25V at 359.37uF, 25V capacitor (470uF, 25V ginamit, malapit na napiling halaga) - 1 nos bawat isa.
6. 62.87uH inductor, 1.5A 1 nos. (100uH 2.5A ang ginagamit, kaagad itong magagamit sa merkado)
7. 482pF (470pF ginamit) ceramic disc capacitor- 1 nos
8. 12V yunit ng Power Supply na may 1.5A Rating.
9. MC34063 switching regulator ic
10. .26ohms resistor (.3R, 2W ang ginamit)
11. 1 nos veroboard (maaaring gamitin ang may tuldok o nakakonektang vero).
12. Panghinang
13. Mga wire ng Soldering Flux at Soldering.
14. Karagdagang mga wire kung kinakailangan.

Pagkatapos ayusin ang mga sangkap, maghinang ng mga sangkap sa Perf board

Pagsubok sa Buck Converter Circuit

Bago subukan ang circuit kailangan namin ng variable ng DC load upang iguhit ang kasalukuyang mula sa DC power supply. Sa maliit na electronics lab kung saan sinusubukan namin ang circuit, ang mga tolerance ng pagsubok ay mas mataas at dahil doon, ilang mga katumpakan sa pagsukat ang hindi hanggang sa marka.

Ang oscilloscope ay maayos na na-calibrate ngunit ang mga artipisyal na ingay, EMI, RF ay maaari ring baguhin ang kawastuhan ng resulta ng pagsubok. Gayundin, ang Multimeter ay may +/- 1% na mga tolerance.

Susukat namin dito ang mga sumusunod na bagay

1. Output ripple at boltahe sa iba't ibang mga pag-load hanggang sa 1000mA. Gayundin, subukan ang output boltahe sa buong karga na ito.
2. Ang kahusayan ng circuit.
3. Walang ginagawa ang kasalukuyang pagkonsumo ng circuit.
4. Kundisyon ng maikling circuit ng circuit.
5. Gayundin, ano ang mangyayari kung labis nating labis ang output?

Ang temperatura ng aming silid ay 26 degree Celsius nang subukan namin ang circuit.

Sa imahe sa itaas, maaari naming makita ang pag-load ng DC. Ito ay isang resistive load at tulad ng nakikita natin, sampung hindi. ng 1 ohm resistors sa parallel na koneksyon ay ang aktwal na pagkarga, na kung saan ay konektado sa kabuuan ng isang MOS-FET, Kami ay makokontrol ang MOSFET gate at payagan ang kasalukuyang dumaloy sa pamamagitan ng resistors. Ang mga resistor na iyon ay ginawang init. Ang resulta ay binubuo ng 5% pagpapaubaya. Gayundin, ang mga resulta ng pag-load ay may kasamang power draw ng load mismo, kaya't kapag walang pagkarga ay nakakakonekta sa kabuuan nito at pinalakas gamit ang isang panlabas na power supply, magpapakita ito ng default na 70mA ng kasalukuyang pag-load. Sa aming kaso, papalakasin namin ang pagkarga mula sa panlabas na power supply ng bench at subukan ang circuit. Ang pangwakas na output ay magiging (Resulta - 70mA).

Nasa ibaba ang aming pag-set up ng pagsubok; nakakonekta namin ang pagkarga sa buong circuit, sinusukat namin ang kasalukuyang output sa kabuuan ng buck regulator pati na rin ang output boltahe nito. Ang isang oscilloscope ay konektado din sa buck converter, kaya maaari din nating suriin ang boltahe ng output. Nagbibigay kami ng 12V input mula sa aming bench power supply unit.

Gumuhit kami. 88A o 952mA-70mA = 882mA ng mga kasalukuyang mula sa output. Ang output boltahe ay 5.15V.

Sa puntong ito, kung suriin natin ang rurok sa ripple sa oscilloscope. Maaari naming makita ang output wave, ang ripple ay 60mV (pk-pk). Alin ang mabuti para sa isang 12V hanggang 5V Switching buck converter.

Ang output waveform ay ganito ang hitsura:

Narito ang time frame ng output waveform. Ito ay 500mV bawat dibisyon at 500uS time frame.

Narito ang detalyadong ulat sa pagsubok

Oras (seg)	Load (mA)	Boltahe (V)	Ripple (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

Binago namin ang pagkarga at naghintay ng humigit-kumulang na 3 minuto, sa bawat hakbang, upang suriin kung ang mga resulta ay matatag o hindi. Pagkatapos ng 982mA load ang boltahe ay bumaba nang malaki. Sa ibang mga kaso mula sa 0 naglo-load sa 940 mA, ang output boltahe ay bumaba ay tinatayang.02V, na kung saan ay lubos na mahusay na katatagan sa buong pagkarga. Gayundin, pagkatapos ng 982mA load, ang output boltahe ay bumaba nang malaki. Ginamit namin ang.3R risistor kung saan kinakailangan ang.26R, dahil doon, maaari kaming gumuhit ng 982mA ng kasalukuyang pag-load. Ang MC34063 power supply ay hindi makapagbigay ng tamang katatagan sa buong 1A load tulad ng ginamit namin.3R sa halip.26R. Ngunit ang 982mA ay napakalapit sa 1A output. Gayundin, gumamit kami ng mga resistor na may 5% tolerances na karaniwang magagamit sa lokal na merkado.

Kinakalkula namin ang kahusayan sa 12V naayos na input at sa pamamagitan ng pagbabago ng load. Narito ang resulta

Boltahe ng Input (V)	Kasalukuyang Input (A)	Input Power (W)	Boltahe ng Output (V)	Kasalukuyang Output (A)	Output Power (W)	Kahusayan (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

Tulad ng nakikita natin ang average na kahusayan ay sa paligid ng 75%, na kung saan ay isang mahusay na output sa yugtong ito.

Ang kasalukuyang pag-inom ng circuit ay naitala na 3.52mA kapag ang load ay 0.

Gayundin, sinuri namin ang maikling circuit, at sinusunod namin ang Normal sa maikling circuit.

Matapos ang maximum na kasalukuyang output threshold ang output voltages na nakakakuha ng makabuluhang mas mababa at pagkatapos ng isang tiyak na oras, ito ay nakakakuha ng malapit sa zero.

Ang mga pagpapabuti ay maaaring gawin sa circuit na ito; maaari naming gamitin ang mababang ESR mas mataas na halaga ng kapasitor upang mabawasan ang output ripple. Gayundin, kinakailangan ang wastong pagdidisenyo ng PCB.