Понижающий DC/DC преобразователь 12/9,5В 2,5А на микросхеме MC34063 (с внешним n-канальным полевым транзистором) или самодельное автомобильное зарядное устройство для нетбука

Еще одна схема понижающего (step-down) преобразователя, которая с успехом может использоваться в качестве автомобильного зарядного устройства для нетбуков Asus EeePC 701 2G. Эта схема использует n-канальный полевой транзистор (они более распространены, чем p-канальные).

За основу преобразователя была взята все та же хорошо известная микросхема MC34063. В принципе, представленная в этой статье схема аналогична схеме для p канального транзистора, но имеет некоторые особенности в плане управления полевым транзистором.

Как известно, для открытия n-канального полевого транзистора необходимо подать на затвор напряжение больше напряжения истока, однако, в нашей схеме, если транзистор полностью открыть, то исток окажется практически подключен к питанию, то есть получается, что надо подать на затвор напряжение выше напряжения питания. Некоторые товарищи считают, что это невозможно (на форумах частенько такое встречал), но, на самом деле, существует довольно простое решение данной проблемы. Оно заключается в использовании так называемого бустерного (накопительного) конденсатора (CB). За счет самоиндукции дросселя оказывается возможным зарядить этот конденсатор до напряжения гораздо выше напряжения питания. В нашем случае при 2 амперной нагрузке и входном напряжении 15В оно составляет около 25 В. Но, для того, чтобы этот конденсатор зарядился и не разрядился раньше времени, — необходимо отсоединять точку 1 от земли, когда она подключена к затвору. Эту проблему решает микросхема IR2117 — драйвер верхнего плеча полумоста. На выходе этого драйвера два полевых транзистора. В зависимости от напряжения VIN открыт или верхний транзистор (подключенный к VB) или нижний транзистор (подключенный к истоку). Таким образом, на затвор подается или напряжение бустерного конденсатора или напряжение истока. Когда затвор подключается к бустеру — он отвязан от истока, а когда подключается к истоку — отвязан от бустера.

Использование драйвера IR2117 также позволяет получить очень крутые фронты открытия и закрытия силового транзистора, за счет того, что затвор полевика, при использовании драйвера, заряжается и разряжается большим током (через 5-ти омный резистор). Совсем без резистора нельзя, так как в этом случае ток может оказаться слишком большим и полевик сгорит.

Схема:

Схема понижающего преобразователя с n-канальным MOSFET на MC34063

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.

Все элементы схемы рассчитываются по типовой методике, так же, как и для преобразователя без внешнего транзистора, единственное отличие — Vsat нужно посчитать для используемого полевого транзистора. Сделать это очень просто: Vsat=R0*I, где R0 — сопротивление транзистора в открытом состоянии, I — протекающий через него ток. Для STP40NF03L R0=0,02 Ом, что при токе 2,5А дает Vsat=0,05В.

Хотелось бы заметить, что типовая методика не совсем айс, по ней расчёт делается для критического режима, а некоторые параметры вообще не учитываются, поэтому если вы хотите реально понять как всё это работает и как правильно рассчитывается, то рекомендую прочитать вот эту трилогию о понижайках.

Готовый девайс:

Фото понижающего преобразователя с n-канальным MOSFET на MC34063

Преобразователь практически не греется. КПД данного устройства более 90% при токе 2А.

Вход соединяете с вилкой для прикуривателя, выход — со штекером для нетбука.

Если не страшно, то можете вместо резистора Rsc просто поставить перемычку, лично я так и сделал, главное ничего не коротнуть.

Скачать плату в формате Sprint-Layout 5.0. Плата разведена под использование SMD резисторов, конденсаторов C1и СВ, а также диода D2. Эту печатку не нужно переносить утюгом. Она нарисована только для того, чтобы дырочки наметить. Рисуйте маркером на плате, причем рисуйте дороги потолще, чтобы теплоотвод был получше.

Пересчитав описанный выше конвертер на другие выходные напряжения и токи, можно изготовить автомобильные зарядные устройства и для других нетбуков.

Описание принципов функционирования микросхем импульсных регуляторов MC34063

P.S. Поскольку драйвер IR2117 — довольно дефицитная штука, то естественно возник вопрос, чем его можно заменить. На форуме (вот в этой теме) обсуждались варианты его замены на драйвера с материнок. В итоге был получен отличный вариант преобразователя с драйвером ADP3418 (на 5-й странице мой вариант печатки в DipTrace, на 6-й — схема и фотка девайса), с которого легко снимались выходные 4 ампера, 5 вольт (напругу можно изменить резисторами делителя).

Добавить комментарий