Понижающий DC/DC преобразователь 12/9,5В, 1А на микросхеме MC34063 (с внешним биполярным транзистором)

Описанный в этой статье DC-DC преобразователь рассчитан на входное напряжение 12..16 В, выходное напряжение 9,5 В и выходной ток порядка 1А. Преобразователь основан на широко распространённой микросхеме MC34063. Он прост в изготовлении и достаточно дёшев, однако на большие токи не рассчитан из-за относительно низкого КПД и, как следствие, — значительного нагрева.

Схема:

Катушку на 4..8 мкГн можно взять со старой/сломанной материнской платы. Видели, там есть кольца, на которых толстыми проводами по несколько витков намотано? Ищем такую, на которой 6..9 витков одножильным толстым проводом — как раз самое то.

Какой брать транзистор? Да любой n-p-n, чтобы 2А мог свободно протащить (с запасом) и напряжение коллектор-эмиттер 20 вольт держал (с запасом).

Видно, что эта схема почти не отличается от схемы без внешнего транзистора, — добавляется только транзистор и резистор.

Все элементы схемы рассчитываются по типовой методике, так же, как и для преобразователя без внешнего транзистора, единственное отличие — V_sat нужно брать для этого самого внешнего транзистора, а не для выходного транзистора микросхемы.

Дополнительно, если есть желание понять как вообще работают понижающие преобразователи, — читайте вот эту трилогию о понижайках, в ней всё объясняется более подробно и приводятся более правильные расчёты, (в типовой методике приводятся расчёты для критического режима и многое не учитывается).

Исходя из чего определяется сопротивление резистора R_б? Во первых, этот резистор определяет ток через цепочку: выходной транзистор микросхемы -> резистор R_б, когда транзистор микросхемы открыт. Чем меньше сопротивление R_б — тем больше ток через эту цепочку. Величина этого тока ограничена максимальными мощностями транзистора микросхемы и резистора R_б. (Транзистор, как мы помним, рассчитан на 1,5 А, так что резистор сгорит гораздо быстрее). Кроме того, величина этого резистора определяет как быстро будет закрываться внешний транзистор (крутизну фронта). Чем меньше величина R_б, — тем быстрее потенциал базы сравняется с землей и транзистор полностью закроется (тем круче фронт закрытия).

Таким образом, с одной стороны, чтобы сделать фронты круче — надо уменьшать R_б, с другой стороны — уменьшать сильно нельзя, так как будет расти ток через резистор. Естественно, невозможность сделать очень крутые фронты отражается на КПД схемы (и на дополнительном нагреве внешнего транзистора).

Еще одним недостатком схемы с биполярным транзистором, так же влияющим на КПД (и, следовательно, на нагрев тоже), является то, что биполярный транзистор в открытом состоянии имеет довольно значительное сопротивление (по сравнению, например, с MOSFET). Падение напряжения на полностью открытом биполярном транзисторе составляет не менее 1..1,5В уже при токе 1А, что соответствует рассеиваемой мощности 1..1,5 Вт, плюс нагрев из-за не очень крутых фронтов. При более значительных токах получим вообще кипятильник.

Короче говоря, схема с биполярным транзистором имеет относительно низкий КПД и обречена на нагрев, поэтому для токов более 1А я рекомендую использовать схемы с внешними полевыми транзисторами.

Скачать плату в формате Sprint-Layout 5.0. Не забудьте радиатор побольше.

Описание принципов работы микросхем импульсных регуляторов серии 34063