3.7V hanggang 5v boost converter circuit gamit ang mc34063

Sa modernong panahon, ang mga baterya ng Lithium ay nagpapayaman sa mundo ng electronics. Maaari silang singilin nang napakabilis at magbigay ng mahusay na pag-backup, na kasama ang kanilang mababang gastos sa pagmamanupaktura ay ginagawang ang mga baterya ng lithium na pinaka-ginustong pagpipilian para sa mga portable na aparato. Bilang isang solong cell lithium baterya saklaw boltahe mula sa minimum na 3.2 boltahe hanggang 4.2V, mahirap na kapangyarihan ang mga circuit na nangangailangan ng 5V o higit pa. Sa ganitong kaso kailangan namin ng isang Boost Converter na magpapalakas ng boltahe ayon sa kinakailangan sa pag-load, higit pa sa boltahe ng pag-input.

Maraming mga pagpipilian na magagamit sa segment na ito; Ang MC34063 ay pinakasikat na switching regulator sa naturang segment. Ang MCP34063 ay maaaring mai-configure sa tatlong operasyon, Buck, Boost at Inverting. Gumagamit kami ng MC34063 bilang switching Boost regulator at magpapalakas ng boltahe ng baterya ng lithium ng 3.7V sa 5.5V na may 500mA output kasalukuyang mga kakayahan. Nakagawa na kami dati ng circuit ng Buck Converter upang pababa ang boltahe; maaari mo ring suriin ang maraming mga kagiliw-giliw na mga proyekto sa 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.

Idisenyo natin ang aming step-up circuit gamit ang MC34063 upang mapalakas ang boltahe ng baterya ng 3.7V ng Lithium sa 5.5V.

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.

Ngayon makakalkula 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 halagang halagang iyon

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: - Kalkulahin namin ang paggamit ng formula

Para sa mga ito, ang aming Vout ay 5.5V, ang Forward voltage ng diode (Vf) ay 0.60V. Ang aming minimum na Voltage Vin (min) ay 3.2V dahil ito ang pinakamababang katanggap-tanggap na boltahe mula sa isang solong baterya ng cell. At para sa boltahe ng saturation ng switch ng output (Vsat), ito ay 1V (1V sa datasheet). Sa pamamagitan ng, pagsasama-sama ng lahat ng ito nakukuha natin

(5.5 + 0.60-3.2 / 3.2-1) = 0.9 Kaya, t _ON / t _OFF = 1.31

Hakbang 3: - Hindi namin kakalkulahin ang oras ng Ton + Toff, ayon sa formula na Ton + Toff = 1 / f

Pipiliin namin ang mas mababang dalas ng paglipat, 50Khz.

Kaya, Ton + Toff = 1 / 50Khz = 20us Kaya ang aming Ton + Toff ay 20uS

Hakbang 4: - Ngayon makakalkula namin ang oras ng T _off.

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

Tulad ng aming kinalkula ang Ton + Toff at Ton / Toff dati, ang pagkalkula ay magiging mas madali ngayon, Toff = 20us / 1.31 + 1 = 8.65us

Hakbang 5: - Ngayon ang susunod na hakbang ay upang makalkula ang Ton, T _on = (T _on + T _off) - T _off = 20us - 8.65us = 11.35us

Hakbang 6: - Kailangan naming piliin ang tiyempo Capacitor Ct, na kung saan ay muling kinakailangan upang makabuo ng nais na dalas. Ct = 4.0 x 10 ^-5 x Ton = 4.0 x 10 ^-5 x 11.35uS = 454pF

Hakbang 7: - Ngayon kailangan naming kalkulahin ang kasalukuyang Inductor kasalukuyang o

IL (avg). IL (avg) = Iout (max) x ((T _on / T _off) +1)

Ang aming maximum na kasalukuyang output ay magiging 500mA. Kaya, ang average na kasalukuyang Inductor ay magiging.5A x (1.31 + 1) = 1.15A.

Hakbang 8: - 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 1.15 * 30% = 0.34A

Hakbang 9: - Ang kasalukuyang switching peak ay magiging IL (avg) + Iripple / 2 = 1.15 +.34 / 2 = 1.32A

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

Hakbang 11: - Para sa kasalukuyang 500mA, Ang halaga ng Rsc ay 0.3 / Ipk. Kaya, para sa aming kinakailangan ito ay magiging Rsc =.3 / 1.32 =.22 Ohms

Hakbang 12: - Kalkulahin natin ang mga halaga ng output capacitor

Maaari kaming pumili ng isang halaga ng ripple na 250mV (rurok hanggang sa rurok) mula sa boost output.

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

Pipiliin namin ang 220uF, 12V . Ang mas maraming capacitor ay gagamitin mas maraming ripple ito ay mabawasan.

Hakbang 13: - Huling kailangan naming kalkulahin ang halaga ng boltahe ng resistors ng feedback. Vout = 1.25 (1 + R2 / R1)

Pipiliin namin ang R1 na halaga 2k, Kaya, ang halagang R2 ay magiging 5.5 = 1.25 (1 + R2 / 2k) = 6.8k

Kinakalkula namin ang lahat ng mga halaga. Kaya sa ibaba ay ang huling eskematiko:

Boost Converter Circuit Diagram

Mga Kinakailangan na Bahagi

1. Relate ang konektor para sa pag-input at output- 2 nos
2. 2k resistor- 1 nos
3. 6.8k resistor- 1 nos
4. 1N5819- 1nos
5. 100uF, 12V at 194.94uF, 12V capacitor (220uF, 12V ang ginagamit, malapit na napiling halaga) 1 nos bawat isa.
6. 18.91uH inductor, 1.5A - 1 nos. (Ginagamit ang 33uH 2.5A, madali itong magagamit sa aming lugar)
7. 454pF (470pF ginamit) ceramic disc capacitor 1 nos
8. 1 Lithium ion o Lithium polymer baterya Single cell o parallel cell depende sa kapasidad ng baterya para sa isyu na nauugnay sa pag-backup sa mga kinakailangang proyekto.
9. MC34063 switching regulator IC
10. .24ohms resistor (.3R, 2W ang ginamit)
11. 1 nos Veroboard (maaaring magamit ang may tuldok o konektadong vero).
12. Panghinang
13. Mga wire ng Soldering Flux at Soldering.
14. Karagdagang mga wire kung kinakailangan.

Tandaan: Gumamit kami ng 33uh inductor dahil madali itong magagamit sa mga lokal na vendor na may 2.5A kasalukuyang rating. Gayundin ginamit namin.3R risistor sa halip.22R.

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

Nakumpleto na ang paghihinang.

Pagsubok sa Boost 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 500mA.
2. 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 kuwarto ay 25 degree Celsius kung saan sinubukan namin ang circuit.

Sa imahe sa itaas maaari nating makita ang pag-load ng DC. Ito ay isang resistive load at tulad ng nakikita natin, 10pcs 1 ohm resistors sa parallel na koneksyon ay ang aktwal na pagkarga na konektado sa isang MOSFET, 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 kasama ang pagguhit ng kuryente mismo ng pag-load, kaya kapag walang pagguhit na iginuhit nito, ipapakita nito ang default na 70mA ng kasalukuyang pag-load. Papalakasin namin ang pagkarga mula sa iba pang suplay ng kuryente at subukan ang circuit. Ang pangwakas na output ay magiging (Resulta - 70mA ). Gagamit kami ng multimeter na may kasalukuyang sensing mode at sukatin ang kasalukuyang. Tulad ng metro sa serye ng pag-load ng dc, ang display ng pag-load ay hindi magbibigay ng eksaktong resulta dahil sa shunt resistors drop ng boltahe sa loob ng multimeter. Itatala namin ang resulta ng meter.

Nasa ibaba ang aming pag-set up ng pagsubok; nakakonekta namin ang pagkarga sa buong circuit, sinusukat namin ang kasalukuyang output sa buong boost regulator pati na rin ang output boltahe nito. Ang isang oscilloscope ay konektado din sa boost converter, kaya maaari din naming suriin ang output boltahe. Ang isang 18650 na baterya ng lithium (1S2P - 3.7V 4400mAH) ay nagbibigay ng boltahe ng pag-input.

Gumuhit kami ng.48A o 480-70 = 410mA ng kasalukuyang mula sa output. Ang output boltahe ay 5.06V.

Sa puntong ito, kung susuriin natin ang rurok sa ripple sa oscilloscope. Maaari naming makita ang output wave, ang ripple ay 260mV (pk-pk).

Narito ang detalyadong ulat sa pagsubok

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

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. Matapos ang pag-load ng 530mA (.53A), ang boltahe ay bumagsak nang malaki. Sa ibang mga kaso mula sa 0 naglo-load sa 500mA ang output boltahe ay bumaba.46V.

Pagsubok sa circuit sa Bench Power Supply

Dahil hindi namin makontrol ang boltahe ng baterya, gumamit din kami ng isang variable bench power supply unit upang suriin ang output boltahe sa minimum at maximum na input voltage (3.3-4.7V) upang suriin kung ito ay gumagana o hindi,

Sa itaas na bench ng imahe ng power supply magbigay ng 3.3V input boltahe. Ang display ng pag-load ay nagpapakita ng 5.35V output sa 350mA kasalukuyang pagguhit mula sa paglipat ng suplay ng kuryente. Tulad ng pag-load ay pinalakas ng bench power supply, ang display ng pag-load ay hindi tumpak. Ang kasalukuyang resulta ng pagguhit (347mA) ay binubuo rin ng kasalukuyang pagguhit mula sa bench power supply ng load mismo. Ang load ay pinalakas gamit ang bench power supply (12V / 60mA). Kaya ang aktwal na kasalukuyang iginuhit mula sa output ng MC34063 ay 347-60 = 287mA.

Kinakalkula namin ang kahusayan sa 3.3V sa pamamagitan ng pagbabago ng pag-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)
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

Ngayon binago namin ang boltahe sa 4.2V input. Nakakakuha kami ng 5.41V bilang output kapag gumuhit kami ng 357 - 60 = 297mA ng pagkarga.

Sinubukan din namin ang kahusayan. Ito ay bahagyang mas mahusay kaysa sa nakaraang resulta.

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

Ang kasalukuyang pag-inom ng circuit ay naitala 3.47mA sa lahat ng kundisyon kapag ang load ay 0 .

Gayundin, sinuri namin ang maikling circuit, naobserbahan ang normal na operasyon. Matapos ang maximum na kasalukuyang output threshold ang output boltahe na nakakakuha ng makabuluhang mas mababa at pagkatapos ng isang tiyak na oras na ito ay nakakakuha ng malapit sa zero.

Ang mga pagpapabuti ay maaaring gawin sa circuit na ito; isang mababang ESR mas mataas na halaga capacitor ay maaaring magamit upang mabawasan ang output ripple. Kailangan din ng wastong pagdidisenyo ng PCB.