Расчет повышающих DC-DC преобразователей на микросхемах 34063

MC34063, AP34063, ... ; топология Boost ; + online-калькулятор

Рассмотрим типовую схему повышающего DC/DC конвертера на микросхемах 34063:

Схема повышающего преобразователя на 34063

Выводы микросхемы:

1. SWC (switch collector) - коллектор выходного транзистора

2. SWE (switch emitter) - эмиттер выходного транзистора

3. Tc (timing capacitor) - вход для подключения времязадающего конденсатора

4. GND - земля

5. CII (comparator inverting input) - инвертирующий вход компаратора

6. Vcc - питание

7. Ipk - вход схемы ограничения максимального тока

8. DRC (driver collector) - коллектор драйвера выходного транзистора (в качестве драйвера выходного транзистора также используется биполярный транзистор)

Элементы:

L1 - накопительный дроссель. Это, в общем-то, элемент преобразования энергии.

С1 - времязадающий конденсатор, он определяет частоту преобразования. Максимальная частота преобразования для микросхем 34063 составляет порядка 100 кГц.

R2, R1 - делитель напряжения для схемы компаратора. На неинвертирующий вход компаратора подается напряжение 1,25 В от внутреннего регулятора, а на инвертирующий вход - с делителя напряжения. Когда напряжение с делителя становится равным напряжению от внутреннего регулятора - компаратор переключает выходной транзистор.

C2, С3 - соответственно, выходной и входной фильтры. Емкость выходного фильтра определяет величину пульсаций выходного напряжения. Если в процессе расчётов получается, что для заданной величины пульсаций требуется очень большая емкость, можно расчет сделать для бо'льших пульсаций, а потом использовать дополнительный LC-фильтр. Ёмкость С3 обычно берут 100 ... 470 мкФ.

Rsc - токочувствительный резистор. Он нужен для схемы ограничения тока. Максимальный ток выходного транзистора для MC34063 = 1.5А, для AP34063 = 1.6А. Если пиковый переключаемый ток будет превышать эти значения, то микросхема может сгореть. Если точно известно, что пиковый ток даже близко не подходит к максимальным значениям, то этот резистор можно не ставить.

R3 - резистор, ограничивающий ток драйвера выходного транзистора (максимум 100 мА). Обычно берется 180, 200 Ом.

Порядок расчёта:

1) Выбирают номинальные входное и выходное напряжения: Vin, Vout и максимальный выходной ток Iout.

2) Выбирают минимальное входное напряжение Vin(min) и минимальную рабочую частоту fmin при выбранных Vin и Iout.

3) Рассчитывают значение (ton+toff)max по формуле (ton+toff)max=1/fmin, ton(max) - максимальное время, когда выходной транзистор открыт, toff(max) - максимальное время, когда выходной транзистор закрыт.

4) Рассчитывают отношение ton/toff по формуле ton/toff=(Vout+VF-Vin(min))/(Vin(min)-Vsat), где VF - падение напряжения на выходном фильтре, Vsat - падение напряжения на выходном транзисторе (когда он находится в полностью открытом состоянии) при заданном токе. Vsat определяется по графикам, приведенным в документации на микросхему (или на транзистор, если схема с внешним транзистором). Из формулы видно, что чем больше Vin, Vout и чем больше они отличаются друг от друга - тем меньшее влияние на конечный результат оказывают VF и Vsat, так что если вам не нужен суперточный расчет, то я бы посоветовал, уже при Vin(min)=6-7 В, смело брать VF=0, Vsat=1,2 В (обычный, средненький биполярный танзистор) и не заморачиваться.

5) Зная ton/toff и (ton+toff)max решают систему уравнений и находят ton(max).

6) Находят емкость времязадающего конденсатора С1 по формуле: C1 = 4.5*10-5*ton(max).

7) Находят пиковый ток через выходной транзистор: IPK(switch)=2*Iout*(1+ton/toff). Если он получился больше максимального тока выходного транзистора (1.5 ...1.6 А), то преобразователь с такими параметрами невозможен. Нужно либо пересчитать схему на меньший выходной ток ( Iout) , либо использовать схему с внешним транзистором.

8) Рассчитывают Rsc по формуле: Rsc=0,3/IPK(switch).

9) Рассчитывают минимальную емкость конденсатора выходного фильтра:

С2=Iout*ton(max)/Vripple(p-p), где Vripple(p-p) - максимальная величина пульсаций выходного напряжения. Разные производители рекомендуют умножать полученное значение на коэффициент от 1 до 9. Берётся максимальная ёмкость из ближайших к расчётному стандартных значений.

10) Рассчитывают минимальную индуктивность дросселя:

L1(min)=ton(max)*(Vin(min)-Vsat)/IPK(switch). Если получаются слишком большие C2 и L1, можно попробовать повысить частоту преобразования и повторить расчет. Чем выше частота преобразования - тем ниже минимальная емкость выходного конденсатора и минимальная индуктивность дросселя.

11) Сопротивления делителя рассчитываются из соотношения Vout=1,25*(1+R2/R1).

Online-калькулятор для расчёта преобразователя:

(для правильности расчётов используйте в качестве десятичной точки точку, а не запятую)

1) Исходные данные:

(если вы не знаете значения Vsat, Vf, Vripple(p-p) , то расчёт будет сделан для Vsat=1.2 В, Vf=0 В, Vripple(p-p)=50 мВ)

Vin(min)=В;  Vout=В;  Iout=А;  f=кГц;

Vsat=В;  Vf=В    Vripple(p-p)=мВ ;  

2) Расчётные данные:

(ton+toff)max=мкс;   ton/toff=;   ton(max)=мкс;   IPK=А

Rsc=Ом;   C1=нФ;   С2(min)=мкФ;   Lmin=мкГн;

Готовые схемы для самостоятельного изготовления преобразователей

Описание принципов функционирования микросхем импульсных регуляторов серии 34063

radiohlam.ruтеорияпитание

Понравилась статья? Поделись с друзьями!

Обсудить эту статью на форуме

 
Rambler's Top100 © 2009 - Материалы сайта охраняются законом об авторском праве