Mc34063 με ξένο κλειδί. Μετατροπέας τάσης σε MC34063. Ταλαντογράμματα λειτουργίας σε διάφορα σημεία του κυκλώματος του μετατροπέα ενίσχυσης

Τώρα υπάρχουν πολλοί σταθεροποιητές ρεύματος LED μικροκυκλώματος, αλλά όλοι, κατά κανόνα, είναι αρκετά ακριβοί. Και δεδομένου ότι η ανάγκη για τέτοιους σταθεροποιητές σε σχέση με την εξάπλωση των LED υψηλής ισχύος είναι μεγάλη, πρέπει να αναζητήσουμε επιλογές για αυτούς, σταθεροποιητές και φθηνότερους.

Εδώ προσφέρουμε μια άλλη έκδοση του σταθεροποιητή σε ένα κοινό και φθηνό τσιπ του σταθεροποιητή κλειδιού MS34063. Η προτεινόμενη έκδοση διαφέρει από τα ήδη γνωστά κυκλώματα σταθεροποιητή σε αυτό το μικροκύκλωμα με μια ελαφρώς μη τυπική συμπερίληψη, η οποία επέτρεψε την αύξηση της συχνότητας λειτουργίας και τη διασφάλιση της σταθερότητας ακόμη και σε χαμηλές τιμές της επαγωγής του επαγωγέα και της χωρητικότητας του πυκνωτής εξόδου.

Χαρακτηριστικά του μικροκυκλώματος - PWM ή PWM;

Η ιδιαιτερότητα του μικροκυκλώματος είναι ότι είναι και PWM και ρελέ! Επιπλέον, μπορείτε να επιλέξετε τι θα είναι.

Το έγγραφο AN920-D, που περιγράφει αυτό το μικροκύκλωμα με περισσότερες λεπτομέρειες, λέει κάτι τέτοιο (δείτε το λειτουργικό διάγραμμα του μικροκυκλώματος στην Εικ. 2).

Κατά τη φόρτιση του πυκνωτή ρύθμισης χρόνου, μια λογική μονάδα ρυθμίζεται σε μία είσοδο του λογικού στοιχείου AND που ελέγχει τη σκανδάλη. Εάν η τάση εξόδου του σταθεροποιητή είναι χαμηλότερη από την ονομαστική (στην είσοδο με τάση κατωφλίου 1,25 V), τότε η λογική μονάδα ρυθμίζεται επίσης στη δεύτερη είσοδο του ίδιου στοιχείου. Σε αυτήν την περίπτωση, μια λογική μονάδα ορίζεται επίσης στην έξοδο του στοιχείου και στην είσοδο "S" της σκανδάλης, ορίζεται (το ενεργό επίπεδο στην είσοδο "S" είναι log. 1) και εμφανίζεται μια λογική στην έξοδο του "Q", ανοίγοντας τα βασικά τρανζίστορ.

Όταν η τάση στον πυκνωτή ρύθμισης συχνότητας φτάσει στο ανώτερο όριο, αρχίζει να αποφορτίζεται και εμφανίζεται ένα λογικό μηδέν στην πρώτη είσοδο του λογικού στοιχείου AND. Το ίδιο επίπεδο εφαρμόζεται στην είσοδο επαναφοράς της σκανδάλης (ενεργό επίπεδο στην είσοδο "R" - log. 0) και την επαναφέρει. Στην έξοδο "Q" της σκανδάλης, εμφανίζεται ένα λογικό μηδέν και τα βασικά τρανζίστορ είναι κλειστά.
Στη συνέχεια ο κύκλος επαναλαμβάνεται.

Από το λειτουργικό διάγραμμα φαίνεται ότι αυτή η περιγραφή ισχύει μόνο για τον συγκριτή ρεύματος, ο οποίος είναι λειτουργικά συνδεδεμένος με τον κύριο ταλαντωτή (ελεγχόμενος από την είσοδο 7 του μικροκυκλώματος). Και η έξοδος του συγκριτή τάσης (ελεγχόμενη από την είσοδο 5) δεν έχει τέτοια "προνόμια".

Αποδεικνύεται ότι σε κάθε κύκλο ο συγκριτής ρεύματος μπορεί και να ανοίξει τα βασικά τρανζίστορ και να τα κλείσει, εκτός εάν, φυσικά, το επιτρέπει ο συγκριτής τάσης. Αλλά ο ίδιος ο συγκριτής τάσης μπορεί να δώσει μόνο άδεια ή απαγόρευση ανοίγματος, κάτι που μπορεί να επιλυθεί μόνο στον επόμενο κύκλο.

Επομένως, εάν βραχυκυκλώσετε την είσοδο του συγκριτή ρεύματος (ακίδες 6 και 7) και ελέγξετε μόνο τον συγκριτή τάσης (ακίδα 5), τότε τα τρανζίστορ των κλειδιών ανοίγουν από αυτόν και παραμένουν ανοιχτά μέχρι το τέλος του κύκλου φόρτισης του πυκνωτή , ακόμα κι αν η τάση στην είσοδο του συγκριτή υπερβαίνει το όριο. Και μόνο με την έναρξη της εκφόρτισης του πυκνωτή, η γεννήτρια θα κλείσει τα τρανζίστορ. Σε αυτή τη λειτουργία, η ισχύς που παρέχεται στο φορτίο μπορεί να δοσομετρηθεί μόνο από τη συχνότητα του κύριου ταλαντωτή, καθώς τα βασικά τρανζίστορ, αν και αναγκάζονται να κλείσουν, αλλά μόνο για χρόνο της τάξης των 0,3-0,5 μs σε οποιαδήποτε συχνότητα αξία. Και αυτή η λειτουργία μοιάζει περισσότερο με PFM - διαμόρφωση παλμικής συχνότητας, η οποία ανήκει στον τύπο ρύθμισης ρελέ.

Εάν, αντίθετα, βραχυκυκλώσετε την είσοδο του συγκριτή τάσης στη θήκη, αποκλείοντάς τον από τη λειτουργία, και ελέγχετε μόνο την είσοδο του συγκριτή ρεύματος (ακίδα 7), τότε τα τρανζίστορ των κλειδιών θα ανοίξουν από τον κύριο ταλαντωτή και έκλεισε με εντολή του τρέχοντος συγκριτή σε κάθε κύκλο! Δηλαδή, ελλείψει φορτίου, όταν ο συγκριτής ρεύματος δεν λειτουργεί, τα τρανζίστορ ανοίγουν για μεγάλο χρονικό διάστημα και κλείνουν για μικρό χρονικό διάστημα. Σε περίπτωση υπερφόρτωσης, αντίθετα, ανοίγουν και κλείνουν αμέσως για αρκετή ώρα με εντολή του τρέχοντος συγκριτή. Σε ορισμένες μέσες τιμές του ρεύματος φορτίου, τα κλειδιά ανοίγουν από τη γεννήτρια και μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, αφού ενεργοποιηθεί ο συγκριτής ρεύματος, κλείνουν. Έτσι, σε αυτή τη λειτουργία, η ισχύς στο φορτίο ρυθμίζεται από τη διάρκεια της ανοιχτής κατάστασης των τρανζίστορ - δηλαδή, πλήρους PWM.

Μπορεί να υποστηριχθεί ότι αυτό δεν είναι PWM, καθώς σε αυτήν τη λειτουργία η συχνότητα δεν παραμένει σταθερή, αλλά αλλάζει - μειώνεται με την αύξηση της τάσης λειτουργίας. Αλλά με σταθερή τάση τροφοδοσίας, η συχνότητα παραμένει αμετάβλητη και η σταθεροποίηση του ρεύματος φορτίου πραγματοποιείται μόνο αλλάζοντας τη διάρκεια του παλμού. Επομένως, μπορούμε να υποθέσουμε ότι πρόκειται για ένα πλήρες PWM. Και η αλλαγή στη συχνότητα λειτουργίας με μια αλλαγή στην τάση τροφοδοσίας εξηγείται από την άμεση σύνδεση του συγκριτή ρεύματος με τον κύριο ταλαντωτή.

Με την ταυτόχρονη χρήση και των δύο συγκριτών (στο κλασικό κύκλωμα), όλα λειτουργούν με τον ίδιο ακριβώς τρόπο και η λειτουργία πλήκτρου ή το PWM είναι ενεργοποιημένα, ανάλογα με το ποιος συγκριτής λειτουργεί αυτή τη στιγμή: σε περίπτωση υπερφόρτωσης τάσης - κλειδί (PFM), και σε περίπτωση υπερφόρτωσης ρεύματος - PWM.

Μπορείτε να αποκλείσετε εντελώς τον συγκριτή τάσης από τη λειτουργία βραχυκυκλώνοντας την 5η έξοδο του μικροκυκλώματος στη θήκη και η σταθεροποίηση τάσης μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας PWM με την εγκατάσταση ενός πρόσθετου τρανζίστορ. Αυτή η επιλογή φαίνεται στο Σχ.1.

Εικ.1

Η σταθεροποίηση τάσης σε αυτό το κύκλωμα πραγματοποιείται αλλάζοντας την τάση στην είσοδο του συγκριτή ρεύματος. Η τάση αναφοράς είναι η τάση κατωφλίου της πύλης του τρανζίστορ πεδίου VT1. Η τάση εξόδου του σταθεροποιητή είναι ανάλογη με το γινόμενο της οριακής τάσης του τρανζίστορ και του συντελεστή διαίρεσης του ωμικού διαιρέτη Rd1, Rd2 και υπολογίζεται από τον τύπο:

Uout=Up(1+Rd2/Rd1), όπου

Πάνω - Οριακή τάση VT1 (1,7 ... 2V).

Η σταθεροποίηση ρεύματος εξακολουθεί να εξαρτάται από την αντίσταση της αντίστασης R2.

Η αρχή λειτουργίας του σταθεροποιητή ρεύματος.

Το τσιπ MC34063 έχει δύο εισόδους που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σταθεροποίηση του ρεύματος.

Μία είσοδος έχει οριακή τάση 1,25 V (pin 5 ms), η οποία δεν είναι ευεργετική για αρκετά ισχυρά LED λόγω απωλειών ισχύος. Για παράδειγμα, σε ρεύμα 700mA (για LED 3W), έχουμε απώλειες στην αντίσταση του αισθητήρα ρεύματος 1,25 * 0,7A = 0,875W. Μόνο για αυτόν τον λόγο, η θεωρητική απόδοση του μετατροπέα δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 3W/(3W+0,875W)=77%. Το πραγματικό είναι 60% ... 70%, το οποίο είναι συγκρίσιμο με γραμμικούς σταθεροποιητές ή απλώς με αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος.

Η δεύτερη είσοδος του μικροκυκλώματος έχει οριακή τάση 0,3 V (pin 7 ms) και έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει το ενσωματωμένο τρανζίστορ από υπερένταση.
Συνήθως, αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο χρησιμοποιείται αυτό το μικροκύκλωμα: μια είσοδος με όριο 1,25 V είναι για σταθεροποίηση τάσης ή ρεύματος και μια είσοδος με όριο 0,3 V είναι για την προστασία του μικροκυκλώματος από υπερφόρτωση.
Μερικές φορές βάζουν ένα πρόσθετο op-amp για να ενισχύσουν την τάση από τον αισθητήρα ρεύματος, αλλά δεν θα εξετάσουμε αυτήν την επιλογή λόγω της απώλειας της ελκυστικής απλότητας του κυκλώματος και της αύξησης του κόστους του σταθεροποιητή. Θα ήταν πιο εύκολο να πάρεις άλλο τσιπ...

Σε αυτήν την έκδοση, προτείνεται η χρήση μιας εισόδου με τάση κατωφλίου 0,3V για τη σταθεροποίηση του ρεύματος και απλά να απενεργοποιήσετε την άλλη, με τάση 1,25V.

Το σχέδιο είναι πολύ απλό. Για ευκολία αντίληψης, φαίνονται οι λειτουργικές μονάδες του ίδιου του μικροκυκλώματος (Εικ. 2).

Εικ.2

Εκχώρηση και επιλογή στοιχείων κυκλώματος.

Δίοδος D με επαγωγέα L- τα στοιχεία οποιουδήποτε σταθεροποιητή μεταγωγής υπολογίζονται για το απαιτούμενο ρεύμα φορτίου και τη συνεχή λειτουργία του ρεύματος του επαγωγέα, αντίστοιχα.

Πυκνωτές Γεγώ και ο Γο– μπλοκάρισμα σε είσοδο και έξοδο. Ο πυκνωτής εξόδου Co δεν είναι θεμελιωδώς απαραίτητος λόγω των μικρών κυματισμών του ρεύματος φορτίου, ειδικά σε υψηλές τιμές της επαγωγής του επαγωγέα, επομένως σχεδιάζεται με μια διακεκομμένη γραμμή και μπορεί να μην υπάρχει στο πραγματικό κύκλωμα.

Πυκνωτής ΓΤ- ρύθμιση συχνότητας. Δεν είναι επίσης ένα θεμελιωδώς απαραίτητο στοιχείο, επομένως φαίνεται με μια διακεκομμένη γραμμή.

Τα φύλλα δεδομένων για το μικροκύκλωμα υποδεικνύουν τη μέγιστη συχνότητα λειτουργίας 100 kHz, οι παράμετροι του πίνακα δείχνουν τη μέση τιμή των 33 kHz, τα γραφήματα που δείχνουν την εξάρτηση της διάρκειας των ανοιχτών και κλειστών καταστάσεων του κλειδιού από την χωρητικότητα της ρύθμισης συχνότητας Ο πυκνωτής δείχνει τις ελάχιστες τιμές των 2 μs και 0,3 μs, αντίστοιχα (με χωρητικότητα 10 pF).
Αποδεικνύεται ότι αν πάρουμε τις τελευταίες τιμές, τότε η περίοδος είναι 2 ms + 0,3 ms = 2,3 ms, και αυτή είναι μια συχνότητα 435 kHz.

Εάν λάβουμε υπόψη την αρχή λειτουργίας του μικροκυκλώματος - μια σκανδάλη που ρυθμίζεται από τον παλμό του κύριου ταλαντωτή και επαναφέρεται από τον τρέχοντα συγκριτή, αποδεικνύεται ότι αυτό το ms είναι λογικό και η λογική έχει συχνότητα λειτουργίας τουλάχιστον ένα λίγα MHz. Αποδεικνύεται ότι η απόδοση θα περιοριστεί μόνο από τα χαρακτηριστικά ταχύτητας του τρανζίστορ κλειδιού. Και αν δεν τραβούσε τη συχνότητα των 400 kHz, τότε οι μετώπες με φθορές παλμών θα σφίγγονταν και η απόδοση θα ήταν πολύ χαμηλή λόγω δυναμικών απωλειών. Ωστόσο, η πρακτική έχει δείξει ότι τα μικροκυκλώματα διαφορετικών κατασκευαστών ξεκινούν καλά και λειτουργούν χωρίς καθόλου πυκνωτή ρύθμισης συχνότητας. Και αυτό κατέστησε δυνατή τη μεγιστοποίηση της συχνότητας λειτουργίας - έως 200KHz - 400KHz, ανάλογα με την περίπτωση του μικροκυκλώματος και τον κατασκευαστή του. Τα βασικά τρανζίστορ του μικροκυκλώματος διατηρούν καλά τέτοιες συχνότητες, καθώς τα μέτωπα των παλμών δεν υπερβαίνουν τα 0,1 μs και οι πτώσεις - 0,12 μs σε συχνότητα λειτουργίας 380 kHz. Επομένως, ακόμη και σε τέτοιες υψηλές συχνότητες, οι δυναμικές απώλειες στα τρανζίστορ είναι αρκετά μικρές και οι κύριες απώλειες και η θέρμανση καθορίζονται από την αυξημένη τάση κορεσμού του τρανζίστορ κλειδιού (0,5 ... 1V).

Αντίσταση Rσιπεριορίζει το ρεύμα βάσης του ενσωματωμένου τρανζίστορ κλειδιού. Η συμπερίληψη αυτής της αντίστασης που φαίνεται στο διάγραμμα καθιστά δυνατή τη μείωση της ισχύος που καταναλώνεται σε αυτήν και την αύξηση της απόδοσης του σταθεροποιητή. Η πτώση τάσης στην αντίσταση Rb είναι ίση με τη διαφορά μεταξύ της τάσης τροφοδοσίας, της τάσης φορτίου και της πτώσης τάσης στο τσιπ (0,9-2V).

Για παράδειγμα, με μια αλυσίδα σειράς 3 LED με συνολική πτώση τάσης 9 ... 10V και ισχύ μπαταρίας (12-14V), η πτώση τάσης στην αντίσταση Rb δεν υπερβαίνει τα 4V.

Ως αποτέλεσμα, οι απώλειες στην αντίσταση Rb είναι αρκετές φορές μικρότερες από ό,τι σε μια τυπική σύνδεση, όταν η αντίσταση συνδέεται μεταξύ του 8ου pin ms και της τάσης τροφοδοσίας.

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι είτε μια πρόσθετη αντίσταση Rb έχει ήδη εγκατασταθεί μέσα στο μικροκύκλωμα, είτε η αντίσταση της ίδιας της δομής του κλειδιού αυξάνεται είτε η δομή του κλειδιού είναι κατασκευασμένη ως πηγή ρεύματος. Αυτό προκύπτει από την γραφική παράσταση της τάσης κορεσμού της κατασκευής (μεταξύ των ακροδεκτών 8 και 2) στην τάση τροφοδοσίας σε διάφορες αντιστάσεις της περιοριστικής αντίστασης Rb (Εικ. 3).

Εικ.3

Ως αποτέλεσμα, σε ορισμένες περιπτώσεις (όταν η διαφορά μεταξύ των τάσεων τροφοδοσίας και φορτίου είναι μικρή ή οι απώλειες μπορούν να μεταφερθούν από την αντίσταση Rb στο μικροκύκλωμα), η αντίσταση Rb μπορεί να παραλειφθεί συνδέοντας απευθείας την ακίδα 8 του μικροκυκλώματος είτε στο εξόδου ή την τάση τροφοδοσίας.

Και όταν η συνολική απόδοση του σταθεροποιητή δεν είναι ιδιαίτερα σημαντική, μπορείτε να συνδέσετε τις ακίδες 8 και 1 του μικροκυκλώματος μεταξύ τους. Σε αυτήν την περίπτωση, η απόδοση μπορεί να μειωθεί κατά 3-10% ανάλογα με το ρεύμα φορτίου.

Όταν επιλέγετε την αντίσταση της αντίστασης Rb, πρέπει να κάνετε έναν συμβιβασμό. Όσο χαμηλότερη είναι η αντίσταση, τόσο χαμηλότερη είναι η αρχική τάση τροφοδοσίας, ξεκινά η λειτουργία σταθεροποίησης του ρεύματος φορτίου, αλλά οι απώλειες σε αυτήν την αντίσταση αυξάνονται με ένα μεγάλο εύρος μεταβολών της τάσης τροφοδοσίας. Ως αποτέλεσμα, η απόδοση του σταθεροποιητή μειώνεται με την αύξηση της τάσης τροφοδοσίας.

Το παρακάτω γράφημα (Εικ. 4) για παράδειγμα δείχνει την εξάρτηση του ρεύματος φορτίου από την τάση τροφοδοσίας για δύο διαφορετικές τιμές​​της αντίστασης Rb - 24Ω και 200Ω. Φαίνεται ξεκάθαρα ότι με μια αντίσταση 200Ω, η σταθεροποίηση εξαφανίζεται σε τάσεις τροφοδοσίας κάτω από 14 V (λόγω ανεπαρκούς ρεύματος βάσης του τρανζίστορ κλειδιού). Με μια αντίσταση 24 ohm, η σταθεροποίηση εξαφανίζεται σε τάση 11,5 V.

Εικ.4

Επομένως, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η αντίσταση του πηγαδιού της αντίστασης Rb προκειμένου να επιτευχθεί σταθεροποίηση στο απαιτούμενο εύρος τάσεων τροφοδοσίας. Ειδικά με την ισχύ της μπαταρίας, όταν αυτό το εύρος είναι μικρό και είναι μόνο λίγα βολτ.

Αντίσταση Rscείναι ένας αισθητήρας ρεύματος φορτίου. Ο υπολογισμός αυτής της αντίστασης δεν έχει χαρακτηριστικά. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη μόνο ότι η τάση αναφοράς της εισόδου ρεύματος του μικροκυκλώματος διαφέρει από κατασκευαστή σε κατασκευαστή. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τις πραγματικές μετρούμενες τιμές της τάσης αναφοράς ορισμένων μικροκυκλωμάτων.

Πατατακι	Παραγωγός	Αναφορά U (Β)
MC34063ACD	STMicroelectronics
MC34063EBD	STMicroelectronics
GS34063S	Globaltech Semiconductor
SP34063A	Sipex Corporation
MC34063A	Motorola
AP34063N8	αναλογική τεχνολογία
AP34063A	Anchip
MC34063A	Fairchild

Τα στατιστικά στοιχεία για το μέγεθος της τάσης αναφοράς είναι μικρά, επομένως οι τιμές που δίνονται δεν πρέπει να θεωρούνται ως πρότυπο. Απλώς πρέπει να έχετε κατά νου ότι η πραγματική τιμή της τάσης αναφοράς μπορεί να είναι πολύ διαφορετική από την τιμή που υποδεικνύεται στο φύλλο δεδομένων.

Μια τόσο μεγάλη διασπορά στην τάση αναφοράς προκαλείται προφανώς από τον σκοπό της εισόδου ρεύματος - όχι τη σταθεροποίηση ρεύματος φορτίου, αλλά την προστασία υπερφόρτωσης. Παρόλα αυτά, η ακρίβεια διατήρησης του ρεύματος φορτίου στην παραπάνω έκδοση είναι αρκετά καλή.

Σχετικά με τη βιωσιμότητα.

Στο τσιπ MC34063, δεν υπάρχει δυνατότητα εισαγωγής διόρθωσης στο κύκλωμα του λειτουργικού συστήματος. Αρχικά, η σταθερότητα επιτυγχάνεται με αυξημένες τιμές της αυτεπαγωγής L του επαγωγέα και, ιδιαίτερα, της χωρητικότητας του πυκνωτή εξόδου Co. Σε αυτήν την περίπτωση, προκύπτει ένα συγκεκριμένο παράδοξο - όταν λειτουργεί σε υψηλές συχνότητες, οι απαιτούμενοι κυματισμοί τάσης και ρεύματος φορτίου μπορούν να ληφθούν με χαμηλή επαγωγή και χωρητικότητα των στοιχείων του φίλτρου, αλλά το κύκλωμα μπορεί να διεγείρεται, επομένως πρέπει να ρυθμίσετε ένα μεγάλο αυτεπαγωγή και (ή) μεγάλη χωρητικότητα. Ως αποτέλεσμα, οι διαστάσεις του σταθεροποιητή υπερεκτιμώνται.

Ένα πρόσθετο παράδοξο είναι ότι για τους ρυθμιστές μεταγωγής βαθμίδας προς τα κάτω, ο πυκνωτής εξόδου δεν είναι ένα θεμελιωδώς απαραίτητο στοιχείο. Το απαιτούμενο επίπεδο κυματισμού ρεύματος (τάσης) μπορεί να επιτευχθεί με ένα επαγωγέα.

Μπορείτε να επιτύχετε καλή σταθερότητα του σταθεροποιητή στις απαιτούμενες ή υποτιμημένες τιμές της αυτεπαγωγής και, ιδιαίτερα, της χωρητικότητας του φίλτρου εξόδου εγκαθιστώντας ένα πρόσθετο διορθωτικό κύκλωμα RC Rf και Cf, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.

Η πρακτική έχει δείξει ότι η βέλτιστη τιμή της σταθεράς χρόνου αυτής της αλυσίδας πρέπει να είναι τουλάχιστον 1KΩ * μF. Τέτοιες τιμές των παραμέτρων της αλυσίδας όπως μια αντίσταση 10KΩ και ένας πυκνωτής 0,1uF μπορούν να θεωρηθούν αρκετά βολικές.

Με ένα τέτοιο διορθωτικό κύκλωμα, ο σταθεροποιητής λειτουργεί σταθερά σε όλο το εύρος της τάσης τροφοδοσίας, με μικρές τιμές επαγωγής (μονάδες μH) και χωρητικότητας (μονάδες και κλάσματα μF) του φίλτρου εξόδου ή χωρίς καθόλου πυκνωτή εξόδου .

Σημαντικό ρόλο για τη σταθερότητα παίζει η λειτουργία PWM όταν χρησιμοποιείται για τη σταθεροποίηση της εισόδου ρεύματος του μικροκυκλώματος.

Η διόρθωση επέτρεψε σε ορισμένα μικροκυκλώματα να λειτουργούν σε υψηλότερες συχνότητες, τα οποία προηγουμένως δεν ήθελαν να λειτουργήσουν καθόλου κανονικά.

Για παράδειγμα, το παρακάτω γράφημα δείχνει την εξάρτηση της συχνότητας λειτουργίας από την τάση τροφοδοσίας για το τσιπ MC34063ACD της STMicroelectronics με πυκνωτή ρύθμισης συχνότητας 100pF.

Εικ.5

Όπως φαίνεται από το γράφημα, χωρίς διόρθωση, αυτό το μικροκύκλωμα δεν ήθελε να λειτουργήσει σε υψηλότερες συχνότητες, ακόμη και με μια μικρή χωρητικότητα του πυκνωτή ρύθμισης συχνότητας. Η αλλαγή της χωρητικότητας από το μηδέν σε αρκετές εκατοντάδες pF δεν επηρέασε δραστικά τη συχνότητα και η μέγιστη τιμή της μόλις φτάνει τα 100 kHz.

Μετά την εισαγωγή της αλυσίδας διόρθωσης RfCf, το ίδιο μικροκύκλωμα (όπως και άλλα παρόμοια με αυτό) άρχισε να λειτουργεί σε συχνότητες έως σχεδόν 300 kHz.

Η παραπάνω εξάρτηση, ίσως, μπορεί να θεωρηθεί τυπική για τα περισσότερα μικροκυκλώματα, αν και τα μικροκυκλώματα ορισμένων εταιρειών λειτουργούν σε υψηλότερες συχνότητες ακόμη και χωρίς διόρθωση, και η εισαγωγή της διόρθωσης κατέστησε δυνατή την απόκτηση συχνότητας λειτουργίας 400 kHz για αυτά σε παροχή τάση 12 ... 14V.

Το παρακάτω γράφημα δείχνει τη λειτουργία του σταθεροποιητή χωρίς διόρθωση (Εικ. 6).

Εικ.6

Το γράφημα δείχνει τις εξαρτήσεις του ρεύματος που καταναλώνεται (Ip), του ρεύματος φορτίου (In) και του ρεύματος βραχυκυκλώματος της εξόδου (Ikz) από την τάση τροφοδοσίας σε δύο τιμές της χωρητικότητας του πυκνωτή εξόδου (Co) - 10 μF και 220 μF.

Φαίνεται ξεκάθαρα ότι μια αύξηση της χωρητικότητας του πυκνωτή εξόδου αυξάνει τη σταθερότητα του σταθεροποιητή - η θραύση των καμπυλών σε χωρητικότητα 10 μF προκαλείται από αυτοδιέγερση. Σε τάσεις τροφοδοσίας έως 16V, δεν υπάρχει διέγερση, εμφανίζεται στα 16-18V. Στη συνέχεια, υπάρχει κάποια αλλαγή στο καθεστώς και σε τάση 24 V εμφανίζεται μια δεύτερη διακοπή. Σε αυτή την περίπτωση, η συχνότητα λειτουργίας αλλάζει, κάτι που φαίνεται και στο προηγούμενο γράφημα (Εικ. 5) της εξάρτησης της συχνότητας λειτουργίας από την τάση τροφοδοσίας (και τα δύο γραφήματα λήφθηκαν ταυτόχρονα κατά την εξέταση μιας παρουσίας του σταθεροποιητή).

Η αύξηση της χωρητικότητας του πυκνωτή εξόδου στα 220uF ή περισσότερο αυξάνει τη σταθερότητα, ειδικά σε χαμηλές τάσεις τροφοδοσίας. Αλλά δεν εξαλείφει τον ενθουσιασμό. Περισσότερο ή λιγότερο σταθερή λειτουργία του σταθεροποιητή μπορεί να επιτευχθεί με χωρητικότητα πυκνωτή εξόδου τουλάχιστον 1000 microfarads.

Σε αυτή την περίπτωση, η επαγωγή του επαγωγέα έχει πολύ μικρή επίδραση στη συνολική εικόνα, αν και είναι προφανές ότι η αύξηση της επαγωγής αυξάνει τη σταθερότητα.

Οι διακυμάνσεις στη συχνότητα λειτουργίας επηρεάζουν τη σταθερότητα του ρεύματος φορτίου, το οποίο είναι επίσης ορατό στο γράφημα. Η συνολική σταθερότητα του ρεύματος εξόδου όταν αλλάζει η τάση τροφοδοσίας δεν είναι επίσης ικανοποιητική. Το ρεύμα μπορεί να θεωρηθεί σχετικά σταθερό σε ένα μάλλον στενό εύρος τάσεων τροφοδοσίας. Για παράδειγμα, όταν λειτουργεί με μπαταρία.

Η εισαγωγή της διορθωτικής αλυσίδας RfCf αλλάζει ριζικά τη λειτουργία του σταθεροποιητή.

Το επόμενο γράφημα δείχνει τη λειτουργία του ίδιου σταθεροποιητή αλλά με τη διορθωτική αλυσίδα RfCf.

Εικ.7

Φαίνεται ξεκάθαρα ότι ο σταθεροποιητής άρχισε να λειτουργεί, όπως θα έπρεπε να είναι για έναν σταθεροποιητή ρεύματος - τα ρεύματα φορτίου και βραχυκυκλώματος είναι σχεδόν ίσα και αμετάβλητα σε όλο το εύρος των τάσεων τροφοδοσίας. Ταυτόχρονα, ο πυκνωτής εξόδου γενικά έπαψε να επηρεάζει τη λειτουργία του σταθεροποιητή. Τώρα η χωρητικότητα του πυκνωτή εξόδου επηρεάζει μόνο το επίπεδο κυματισμού του ρεύματος και της τάσης του φορτίου και σε πολλές περιπτώσεις ο πυκνωτής μπορεί να παραλειφθεί εντελώς.

Παρακάτω, για παράδειγμα, είναι οι τιμές του κυματισμού ρεύματος φορτίου για διαφορετικές χωρητικότητες του πυκνωτή εξόδου Co. Τα LED συνδέονται 3 σε σειρά σε 10 παράλληλες ομάδες (30 τμχ). Τάση τροφοδοσίας - 12V. Τσοκ 47uH.

Χωρίς πυκνωτή: ρεύμα φορτίου 226mA +-65mA ή 22,6mA +-6,5mA ανά LED.
Με πυκνωτή 0,33uF: 226mA +-25mA ή 22,6mA +-2,5mA ανά LED.
Με πυκνωτή 1,5uF: 226mA +-5mA ή 22,6mA +-0,5mA ανά LED.
Με πυκνωτή 10µF: 226mA +-2,5mA ή 22,6mA +-0,25mA ανά LED.

Δηλαδή, χωρίς πυκνωτή, με συνολικό ρεύμα φορτίου 226 mA, η κυματισμός του ρεύματος φορτίου ήταν 65 mA, που ως προς ένα LED δίνει μέσο ρεύμα 22,6 mA και κυματισμό 6,5 mA.

Μπορεί να φανεί πώς ακόμη και μια μικρή χωρητικότητα 0,33uF μειώνει απότομα τον κυματισμό του ρεύματος. Ταυτόχρονα, μια αύξηση της χωρητικότητας από 1 μF σε 10 μF έχει ήδη μικρή επίδραση στο επίπεδο κυματισμού.

Όλοι οι πυκνωτές ήταν κεραμικοί, καθώς οι συνηθισμένοι ηλεκτρολύτες ή οι ταντάλιο δεν παρέχουν ούτε ένα κοντινό επίπεδο κυματισμού.

Αποδεικνύεται ότι ένας πυκνωτής 1uF είναι αρκετός στην έξοδο για όλες τις περιπτώσεις. Δεν έχει νόημα να αυξηθεί η χωρητικότητα στα 10 μF σε ρεύμα φορτίου 0,2-0,3 A, καθώς οι κυματισμοί δεν μειώνονται πλέον σημαντικά σε σύγκριση με 1 μF.
Εάν ο επαγωγέας λαμβάνεται με μεγαλύτερη αυτεπαγωγή, τότε γενικά μπορείτε να κάνετε χωρίς πυκνωτή ακόμη και σε ρεύματα υψηλού φορτίου και (ή) υψηλές τάσεις τροφοδοσίας.

Ο κυματισμός της τάσης εισόδου με τροφοδοσία 12V και η χωρητικότητα του πυκνωτή εισόδου Ci 10uF δεν υπερβαίνει τα 100mV.

Δυνατότητες ισχύος του μικροκυκλώματος.

Το μικροκύκλωμα MC34063 λειτουργεί κανονικά με τάση τροφοδοσίας 3V έως 40V σύμφωνα με φύλλα δεδομένων (STM ms - έως 50V) και έως 45V στην πραγματικότητα, παρέχοντας ρεύμα φορτίου έως 1A για το πακέτο DIP-8 και έως 0,75A για το πακέτο SO-8. Συνδυάζοντας σειριακή και παράλληλη σύνδεση LED, είναι δυνατή η κατασκευή ενός φωτιστικού με ισχύ εξόδου από 3V*20mA=60mW έως 40V*0,75…1A=30…40W.

Λαμβάνοντας υπόψη την τάση κορεσμού του τρανζίστορ κλειδιού (0,5 ... 0,8 V) και την επιτρεπόμενη ισχύ που καταναλώνεται από το πακέτο μικροκυκλώματος είναι 1,2 W, το ρεύμα φορτίου μπορεί να αυξηθεί έως και 1,2 W / 0,8 V = 1,5 A για το DIP -8 συσκευασία και έως 1A για τη συσκευασία SO-8.

Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση, απαιτείται μια καλή ψύκτρα, διαφορετικά η προστασία υπερθέρμανσης που είναι ενσωματωμένη στο μικροκύκλωμα δεν θα επιτρέψει την εργασία σε τέτοιο ρεύμα.

Η τυπική συγκόλληση του πακέτου DIP του μικροκυκλώματος στην πλακέτα δεν παρέχει την απαιτούμενη ψύξη στα μέγιστα ρεύματα. Πρέπει να καλουπώσετε τα καλώδια της συσκευασίας DIP για την έκδοση SMD, με την αφαίρεση των λεπτών άκρων των καλωδίων. Το υπόλοιπο φαρδύ τμήμα των καλωδίων είναι λυγισμένο στο ίδιο επίπεδο με τη βάση της θήκης και στη συνέχεια συγκολλάται πάνω στην σανίδα. Είναι χρήσιμο να απλώσετε την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος έτσι ώστε να υπάρχει ένα φαρδύ πολύγωνο κάτω από τη θήκη του μικροκυκλώματος και πριν εγκαταστήσετε το μικροκύκλωμα, πρέπει να εφαρμόσετε λίγη θερμοαγώγιμη πάστα στη βάση του.

Λόγω κοντών και φαρδιών καλωδίων, καθώς και λόγω της σφιχτής εφαρμογής της θήκης στο χάλκινο έδαφος πλακέτα τυπωμένου κυκλώματοςη θερμική αντίσταση της θήκης μικροκυκλώματος μειώνεται και θα μπορεί να διαχέει κάπως περισσότερη ισχύ.

Για τη θήκη SO-8, η τοποθέτηση μιας πρόσθετης ψύκτρας σε μορφή πλάκας ή άλλου προφίλ απευθείας στο επάνω μέρος της θήκης βοηθάει πολύ.

Από τη μία πλευρά, τέτοιες απόπειρες αύξησης της ισχύος φαίνονται περίεργες. Μετά από όλα, μπορείτε απλά να μεταβείτε σε άλλο, πιο ισχυρό, μικροκύκλωμα ή να εγκαταστήσετε ένα εξωτερικό τρανζίστορ. Και με ρεύματα φορτίου πάνω από 1,5Α, αυτή θα είναι η μόνη σωστή λύση. Ωστόσο, όταν απαιτείται ρεύμα φόρτωσης 1,3A, τότε μπορείτε απλώς να βελτιώσετε την ψύκτρα και να προσπαθήσετε να χρησιμοποιήσετε μια φθηνότερη και απλούστερη επιλογή στο τσιπ MC34063.

Η μέγιστη απόδοση που επιτυγχάνεται σε αυτήν την έκδοση του σταθεροποιητή δεν υπερβαίνει το 90%. Μια περαιτέρω αύξηση της απόδοσης αποτρέπεται από μια αυξημένη τάση κορεσμού του τρανζίστορ κλειδιού - τουλάχιστον 0,4 ... 0,5 V σε ρεύματα έως 0,5A και 0,8 ... 1V σε ρεύματα 1 ... 1,5A. Επομένως, το κύριο στοιχείο θέρμανσης του σταθεροποιητή είναι πάντα ένα μικροκύκλωμα. Είναι αλήθεια ότι η απτή θέρμανση εμφανίζεται μόνο στη μέγιστη ισχύ για μια συγκεκριμένη περίπτωση. Για παράδειγμα, ένα μικροκύκλωμα στη συσκευασία SO-8 με ρεύμα φορτίου 1Α θερμαίνεται έως και 100 μοίρες και, χωρίς πρόσθετη ψύκτρα, απενεργοποιείται κυκλικά από την ενσωματωμένη προστασία υπερθέρμανσης. Σε ρεύματα έως 0,5A ... 0,7A, το μικροκύκλωμα είναι ελαφρώς ζεστό και σε ρεύματα 0,3 ... 0,4A δεν θερμαίνεται καθόλου.

Σε υψηλότερα ρεύματα φορτίου, η συχνότητα λειτουργίας μπορεί να μειωθεί. Σε αυτή την περίπτωση, οι δυναμικές απώλειες του τρανζίστορ μεταγωγής μειώνονται σημαντικά. Η συνολική απώλεια ρεύματος και η θέρμανση της θήκης μειώνονται.

Εξωτερικά στοιχεία που επηρεάζουν την απόδοση του σταθεροποιητή είναι η δίοδος D, ο επαγωγέας L και οι αντιστάσεις Rsc και Rb. Επομένως, η δίοδος πρέπει να επιλέγεται με χαμηλή τάση προς τα εμπρός (δίοδος Schottky) και ο επαγωγέας - με τη χαμηλότερη δυνατή αντίσταση περιέλιξης.

Μπορείτε να μειώσετε τις απώλειες στην αντίσταση Rsc μειώνοντας την τάση κατωφλίου επιλέγοντας ένα τσιπ από τον κατάλληλο κατασκευαστή. Αυτό έχει ήδη συζητηθεί νωρίτερα (δείτε τον πίνακα στην αρχή).

Μια άλλη επιλογή για τη μείωση των απωλειών στην αντίσταση Rsc είναι η εισαγωγή μιας πρόσθετης πόλωσης σταθερού ρεύματος της αντίστασης Rf (αυτό θα παρουσιαστεί με περισσότερες λεπτομέρειες παρακάτω στο συγκεκριμένο παράδειγμασταθεροποιητής).

Η αντίσταση Rb πρέπει να είναι καλά υπολογισμένη, προσπαθώντας να την πάρει με όσο το δυνατόν μεγαλύτερη αντίσταση. Όταν αλλάζετε την τάση τροφοδοσίας σε μεγάλο εύρος, είναι καλύτερο να τοποθετήσετε μια πηγή ρεύματος αντί για την αντίσταση Rb. Σε αυτή την περίπτωση, η αύξηση των απωλειών με την αύξηση της τάσης τροφοδοσίας δεν θα είναι τόσο απότομη.

Όταν λαμβάνονται όλα αυτά τα μέτρα, το μερίδιο των απωλειών αυτών των στοιχείων είναι 1,5-2 φορές μικρότερο από τις απώλειες στο μικροκύκλωμα.

Εφόσον εφαρμόζεται σταθερή τάση στην είσοδο ρεύματος του μικροκυκλώματος, ανάλογη μόνο με το ρεύμα φορτίου, και όχι, ως συνήθως, τάση παλμού ανάλογη με το ρεύμα του τρανζίστορ κλειδιού (το άθροισμα των ρευμάτων φορτίου και του πυκνωτή εξόδου) , η επαγωγή του επαγωγέα δεν επηρεάζει πλέον τη σταθερότητα λειτουργίας, αφού παύει να είναι μια αλυσίδα διορθωτικής στοιχείων (το ρόλο του παίζει η αλυσίδα RfCf). Μόνο το πλάτος του ρεύματος του τρανζίστορ μεταγωγής και η κυματισμός του ρεύματος φορτίου εξαρτάται από την τιμή της αυτεπαγωγής. Και δεδομένου ότι οι συχνότητες λειτουργίας είναι σχετικά υψηλές, ακόμη και με μικρές τιμές της αυτεπαγωγής, οι κυματισμοί του ρεύματος φορτίου είναι μικρές.

Ωστόσο, λόγω του σχετικά χαμηλής ισχύος τρανζίστορ κλειδιού που είναι ενσωματωμένο στο μικροκύκλωμα, δεν πρέπει να μειώνεται πολύ η επαγωγή του επαγωγέα, καθώς αυτό αυξάνει το ρεύμα αιχμής του τρανζίστορ στην προηγούμενη μέση τιμή του και η τάση κορεσμού αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, οι απώλειες τρανζίστορ αυξάνονται και η συνολική απόδοση μειώνεται.
Αλήθεια, όχι δραματικά - κατά ένα ποσοστό. Για παράδειγμα, η αντικατάσταση ενός τσοκ από 12 μH σε 100 μH κατέστησε δυνατή την αύξηση της απόδοσης ενός από τους σταθεροποιητές από 86% σε 90%.

Από την άλλη πλευρά, αυτό επιτρέπει, ακόμη και σε ρεύματα χαμηλού φορτίου, να επιλέξετε ένα τσοκ με χαμηλή επαγωγή, διασφαλίζοντας ότι το πλάτος ρεύματος του τρανζίστορ κλειδιού δεν υπερβαίνει τη μέγιστη τιμή των 1,5 Α για το μικροκύκλωμα.

Για παράδειγμα, σε ρεύμα φορτίου 0,2A με τάση 9 ... 10 V, τάση τροφοδοσίας 12 ... 15 V και συχνότητα λειτουργίας 300 kHz, απαιτείται τσοκ με επαγωγή 53 μH. Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα παλμού του τρανζίστορ κλειδιού του μικροκυκλώματος δεν υπερβαίνει τα 0,3Α. Εάν, ωστόσο, η αυτεπαγωγή του επαγωγέα μειωθεί στα 4 μH, τότε στο ίδιο μέσο ρεύμα, το ρεύμα παλμού του τρανζίστορ μεταγωγής θα αυξηθεί στην οριακή τιμή (1,5Α). Είναι αλήθεια ότι η απόδοση του σταθεροποιητή θα μειωθεί λόγω αύξησης των δυναμικών απωλειών. Αλλά, ίσως, σε ορισμένες περιπτώσεις θα είναι αποδεκτό να θυσιάσετε την απόδοση, αλλά να χρησιμοποιήσετε ένα τσοκ μικρού μεγέθους με μικρή επαγωγή.

Η αύξηση της αυτεπαγωγής του επαγωγέα σάς επιτρέπει επίσης να αυξήσετε το μέγιστο ρεύμα φορτίου μέχρι την οριακή τιμή του ρεύματος του τρανζίστορ κλειδιού του μικροκυκλώματος (1,5A).

Καθώς η αυτεπαγωγή του επαγωγέα αυξάνεται, το τρέχον σχήμα του τρανζίστορ μεταγωγής αλλάζει από εντελώς τριγωνικό σε εντελώς ορθογώνιο. Και δεδομένου ότι η περιοχή του ορθογωνίου είναι 2 φορές η περιοχή του τριγώνου (με το ίδιο ύψος και βάση), η μέση τιμή του ρεύματος του τρανζίστορ (και του φορτίου) μπορεί να αυξηθεί κατά 2 φορές με σταθερό παλμό ρεύματος εύρος.

Δηλαδή, με ένα τριγωνικό σχήμα παλμού με πλάτος 1,5Α, λαμβάνεται το μέσο ρεύμα του τρανζίστορ και του φορτίου:

όπου k είναι ο μέγιστος κύκλος λειτουργίας παλμού ίσος με 0,9 για ένα δεδομένο μικροκύκλωμα.

Ως αποτέλεσμα, το μέγιστο ρεύμα φορτίου δεν υπερβαίνει:

Σε \u003d 1,5A / 2 * 0,9 \u003d 0,675A.

Και οποιαδήποτε αύξηση του ρεύματος φορτίου πάνω από αυτήν την τιμή συνεπάγεται υπέρβαση του μέγιστου ρεύματος του τρανζίστορ κλειδιού του μικροκυκλώματος.

Επομένως, σε όλα τα φύλλα δεδομένων για αυτό το μικροκύκλωμα, υποδεικνύεται το μέγιστο ρεύμα φορτίου 0,75A.

Αυξάνοντας την αυτεπαγωγή του επαγωγέα έτσι ώστε το ρεύμα του τρανζίστορ να γίνει ορθογώνιο, μπορούμε να αφαιρέσουμε το deuce από τον τύπο μέγιστου ρεύματος και να πάρουμε:

Σε=1,5Α*κ=1,5Α*0,9=1,35Α.

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι με σημαντική αύξηση της επαγωγής του επαγωγέα, οι διαστάσεις του αυξάνονται επίσης ελαφρώς. Ωστόσο, μερικές φορές είναι ευκολότερο και φθηνότερο να αυξήσετε το ρεύμα φορτίου για να αυξήσετε το μέγεθος του επαγωγέα παρά να εγκαταστήσετε ένα πρόσθετο ισχυρό τρανζίστορ.

Φυσικά, με τα απαιτούμενα ρεύματα φορτίου άνω των 1,5 A, δεν μπορείτε να κάνετε χωρίς να εγκαταστήσετε ένα πρόσθετο τρανζίστορ (ή άλλο μικροκύκλωμα-ελεγκτή) και εάν αντιμετωπίζετε μια επιλογή: ρεύμα φορτίου 1,4 Α ή άλλο μικροκύκλωμα, τότε θα πρέπει πρώτα να προσπαθήσετε να λύσετε το πρόβλημα αυξάνοντας την αυτεπαγωγή αυξάνοντας το μέγεθος του γκαζιού.

Τα φύλλα δεδομένων για το μικροκύκλωμα υποδεικνύουν ότι ο μέγιστος κύκλος λειτουργίας των παλμών δεν υπερβαίνει τα 6/7 = 0,857. Στην πραγματικότητα, τιμές σχεδόν 0,9 λαμβάνονται ακόμη και σε υψηλές συχνότητες λειτουργίας 300-400 kHz. Σε χαμηλότερες συχνότητες (100-200 kHz) ο κύκλος λειτουργίας μπορεί να φτάσει τα 0,95.

Επομένως, ο σταθεροποιητής λειτουργεί κανονικά με μια μικρή διαφορά τάσης εισόδου-εξόδου.

Ο σταθεροποιητής λειτουργεί με ενδιαφέρον σε υποεκτιμημένα, σε σχέση με τα ονομαστικά, ρεύματα φορτίου, που προκαλούνται από μείωση της τάσης τροφοδοσίας κάτω από την καθορισμένη - απόδοση τουλάχιστον 95% ...

Δεδομένου ότι το PWM υλοποιείται όχι με τον κλασικό τρόπο (πλήρης έλεγχος του κύριου ταλαντωτή), αλλά με τρόπο "ρελέ", μέσω μιας σκανδάλης (εκκίνηση από τη γεννήτρια, επαναφορά από τον συγκριτή), στη συνέχεια σε ρεύμα κάτω από το ονομαστικό τιμή, είναι δυνατή μια κατάσταση όταν το τρανζίστορ κλειδιού σταματήσει να κλείνει. Η διαφορά μεταξύ των τάσεων τροφοδοσίας και φορτίου μειώνεται στην τάση κορεσμού του τρανζίστορ κλειδιού, η οποία συνήθως δεν υπερβαίνει το 1V σε ρεύματα έως 1A και όχι περισσότερο από 0,2-0,3V σε ρεύματα έως 0,2-0,3A. Παρά την παρουσία στατικών απωλειών, δεν υπάρχουν δυναμικές απώλειες και το τρανζίστορ λειτουργεί σχεδόν σαν jumper.

Ακόμη και όταν το τρανζίστορ παραμένει ελεγχόμενο και λειτουργεί σε λειτουργία PWM, η απόδοση παραμένει υψηλή λόγω της μείωσης του ρεύματος. Για παράδειγμα, με διαφορά 1,5 V μεταξύ της τάσης τροφοδοσίας (10 V) και της τάσης στα LED (8,5 V), το κύκλωμα συνέχισε να λειτουργεί (αν και σε συχνότητα μειωμένη κατά 2 φορές) με απόδοση 95%.

Οι παράμετροι των ρευμάτων και των τάσεων για μια τέτοια περίπτωση θα υποδεικνύονται παρακάτω κατά την εξέταση πρακτικών κυκλωμάτων σταθεροποιητών.

Πρακτικές επιλογές σταθεροποιητή.

Δεν θα υπάρχουν πολλές επιλογές, αφού οι απλούστερες, επαναλαμβάνοντας τις κλασικές επιλογές κυκλώματος, δεν επιτρέπουν ούτε την αύξηση της συχνότητας λειτουργίας ή του ρεύματος, ούτε την αύξηση της απόδοσης ή την απόκτηση καλής σταθερότητας. Επομένως, η βέλτιστη επιλογή είναι μία, το μπλοκ διάγραμμα της οποίας φαίνεται στο Σχ.2. Μόνο οι βαθμολογίες των εξαρτημάτων μπορούν να αλλάξουν ανάλογα με τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά του σταθεροποιητή.

Το σχήμα 8 δείχνει ένα διάγραμμα της κλασικής έκδοσης.

Εικ.8

Από τα χαρακτηριστικά - μετά την αφαίρεση του ρεύματος του πυκνωτή εξόδου (C3) από το κύκλωμα OS, κατέστη δυνατή η μείωση της επαγωγής του επαγωγέα. Για το δείγμα, λήφθηκε ένα παλιό οικιακό τσοκ σε ράβδο τύπου DM-3 στα 12 μH. Όπως μπορείτε να δείτε, τα χαρακτηριστικά του κυκλώματος αποδείχθηκαν αρκετά καλά.

Η επιθυμία να αυξηθεί η απόδοση οδήγησε στο σχήμα που φαίνεται στο Σχ. 9

Εικ.9

Σε αντίθεση με το προηγούμενο κύκλωμα, η αντίσταση R1 δεν συνδέεται με την πηγή ισχύος, αλλά με την έξοδο του σταθεροποιητή. Ως αποτέλεσμα, η τάση στην αντίσταση R1 έχει μειωθεί κατά την τιμή της τάσης στο φορτίο. Με το ίδιο ρεύμα μέσω αυτού, η ισχύς που απελευθερώθηκε σε αυτό μειώθηκε από 0,5W σε 0,15W.

Ταυτόχρονα, αυξήθηκε η αυτεπαγωγή του επαγωγέα, γεγονός που αυξάνει και την απόδοση του σταθεροποιητή. Ως αποτέλεσμα, η απόδοση αυξήθηκε κατά αρκετά τοις εκατό. Στο διάγραμμα φαίνονται συγκεκριμένοι αριθμοί.

Αλλο ένα εξέχον χαρακτηριστικότα δύο τελευταία διαγράμματα. Το κύκλωμα στο Σχ. 8 έχει πολύ καλή σταθερότητα του ρεύματος φορτίου όταν αλλάζει η τάση τροφοδοσίας, αλλά η απόδοση είναι χαμηλή. Το κύκλωμα στο Σχ. 9, αντίθετα, έχει μάλλον υψηλή απόδοση, αλλά η σταθερότητα του ρεύματος είναι κακή - όταν η τάση τροφοδοσίας αλλάζει από 12V σε 15V, το ρεύμα φορτίου αυξάνεται από 0,27Α σε 0,3Α.

Αυτό προκαλείται από μια λανθασμένη επιλογή της αντίστασης της αντίστασης R1, όπως ήδη αναφέρθηκε προηγουμένως (βλ. Εικ. 4). Δεδομένου ότι η αυξημένη αντίσταση R1, μειώνοντας τη σταθερότητα του ρεύματος φορτίου, αυξάνει την απόδοση, σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Για παράδειγμα, με την ισχύ της μπαταρίας, όταν τα όρια αλλαγής τάσης είναι μικρά και η υψηλή απόδοση είναι πιο σχετική.

Θα πρέπει να σημειωθεί κάποια κανονικότητα.

Κατασκευάστηκαν αρκετοί σταθεροποιητές (σχεδόν όλοι προορίζονταν για την αντικατάσταση λαμπτήρων πυρακτώσεως με LED στο εσωτερικό του αυτοκινήτου) και ενώ απαιτούνταν κατά καιρούς σταθεροποιητές, λήφθηκαν μικροκυκλώματα από ελαττωματικές κάρτες δικτύου "Hubs" και "Switches". Παρά τη διαφορά στους κατασκευαστές, σχεδόν όλα τα μικροκυκλώματα κατέστησαν δυνατή την απόκτηση αξιοπρεπών χαρακτηριστικών σταθεροποιητή ακόμη και σε απλά κυκλώματα.

Συναντήθηκε μόνο το τσιπ GS34063S της Globaltech Semiconductor, το οποίο δεν ήθελε να λειτουργεί σε υψηλές συχνότητες.

Στη συνέχεια, αγοράστηκαν πολλά μικροκυκλώματα MC34063ACD και MC34063EBD από την STMicroelectronics, τα οποία έδειξαν ακόμη χειρότερα αποτελέσματα - δεν λειτουργούσαν σε υψηλότερες συχνότητες, η σταθερότητα ήταν κακή, η τάση της υποστήριξης του συγκριτή ρεύματος ήταν πολύ υψηλή (0,45-0,5V), κακή σταθεροποίηση το ρεύμα φορτίου με καλή απόδοση ή κακή απόδοση με καλή σταθεροποίηση...

Ίσως η κακή απόδοση των αναγραφόμενων μικροκυκλωμάτων να οφείλεται στη φθηνότητα τους - το φθηνότερο από αυτό που αγοράστηκε, αφού το μικροκύκλωμα MC34063A (DIP-8) της ίδιας εταιρείας, που ελήφθη από τον ελαττωματικό Switch, δούλευε κανονικά. Είναι αλήθεια ότι σε σχετικά χαμηλή συχνότητα - όχι περισσότερο από 160 kHz.

Τα ακόλουθα μικροκυκλώματα, που ελήφθησαν από χαλασμένο εξοπλισμό, λειτούργησαν καλά:

Sipex Corporation (SP34063A),
Motorola (MC34063A)
Αναλογική τεχνολογία (AP34063N8),
Anchip (AP34063 και AP34063A).
Fairchild (MC34063A) - Δεν είμαι σίγουρος ότι προσδιόρισα σωστά την εταιρεία.

ON Semiconductor, Unisonic Technologies (UTC) και Texas Instruments - δεν θυμάμαι, αφού άρχισα να δίνω προσοχή στην εταιρεία μόνο αφού αντιμετώπισα την απροθυμία να συνεργαστώ με μέλη ορισμένων εταιρειών και δεν αγόρασαν μάρκες από αυτές τις εταιρείες επίτηδες.

Για να μην πετάξουμε τα αγορασμένα μικροκυκλώματα MC34063ACD και MC34063EBD από την STMicroelectronics, με κακή απόδοση, πραγματοποιήθηκαν αρκετά πειράματα, τα οποία οδήγησαν στο κύκλωμα που φαίνεται στην αρχή στην Εικ. 2.

Το ακόλουθο σχήμα 10 δείχνει ένα πρακτικό κύκλωμα ενός ρυθμιστή με ένα κύκλωμα διόρθωσης RfCf (σε αυτό το κύκλωμα R3C2). Η διαφορά στη λειτουργία του σταθεροποιητή χωρίς διορθωτική αλυσίδα και μαζί του έχει ήδη περιγραφεί νωρίτερα στην ενότητα "Σχετικά με τη σταθερότητα" και δόθηκαν γραφήματα (Εικ. 5, Εικ. 6, Εικ. 7).

Εικ.10

Από το γράφημα στο Σχ. 7 φαίνεται ότι η σταθεροποίηση του ρεύματος είναι εξαιρετική σε όλο το εύρος των τάσεων τροφοδοσίας του μικροκυκλώματος. Η σταθερότητα είναι πολύ καλή - σαν να λειτουργεί το PWM. Η συχνότητα είναι αρκετά υψηλή, γεγονός που σας επιτρέπει να παίρνετε τσοκ μικρού μεγέθους με χαμηλή αυτεπαγωγή και να εγκαταλείπετε εντελώς τον πυκνωτή εξόδου. Αν και η εγκατάσταση ενός μικρού πυκνωτή μπορεί να αφαιρέσει εντελώς την κυματισμό του ρεύματος φορτίου. Η εξάρτηση του πλάτους των κυματισμών του ρεύματος φορτίου από την χωρητικότητα του πυκνωτή συζητήθηκε νωρίτερα στην ενότητα "Σχετικά με τη σταθερότητα".

Όπως αναφέρθηκε ήδη, τα μικροκυκλώματα MC34063ACD και MC34063EBD που πήρα από την STMicroelectronics αποδείχθηκαν ότι είχαν υπερεκτιμημένη τάση αναφοράς του συγκριτή ρεύματος - 0,45V-0,5V, αντίστοιχα, παρά την τιμή που υποδεικνύεται στο φύλλο δεδομένων 0,25V-. Εξαιτίας αυτού, σε ρεύματα υψηλού φορτίου, επιτυγχάνονται μεγάλες απώλειες στην αντίσταση του αισθητήρα ρεύματος. Για να μειωθούν οι απώλειες, προστέθηκε μια πηγή ρεύματος στο κύκλωμα στο τρανζίστορ VT1 και στην αντίσταση R2. (Εικ.11).

Εικ.11

Χάρη σε αυτήν την πηγή ρεύματος, ένα πρόσθετο ρεύμα πόλωσης 33 µA ρέει μέσω της αντίστασης R3, επομένως η τάση στην αντίσταση R3, ακόμη και χωρίς ρεύμα φορτίου, είναι 33 μA * 10KΩ = 330 mV. Δεδομένου ότι η οριακή τάση της εισόδου ρεύματος του μικροκυκλώματος είναι 450 mV, τότε για να λειτουργήσει ο συγκριτής ρεύματος στον αισθητήρα αντίστασης ρεύματος R1, πρέπει να υπάρχει τάση 450mV-330mV = 120mV. Με ρεύμα φορτίου 1Α, η αντίσταση R1 πρέπει να είναι 0,12V/1A=0,12Ohm. Βάζουμε τη διαθέσιμη τιμή 0,1 Ohm.
Χωρίς σταθεροποιητή ρεύματος στο VT1, η αντίσταση R1 θα έπρεπε να επιλεγεί με βάση τα 0,45 V / 1A = 0,45 Ω και 0,45 W ισχύος θα καταναλωθεί σε αυτήν. Τώρα, στο ίδιο ρεύμα, η απώλεια στο R1 είναι μόνο 0,1 W

Αυτή η επιλογή τροφοδοτείται από μπαταρία, το ρεύμα στο φορτίο είναι μέχρι 1A, η ισχύς είναι 8-10W. Ρεύμα βραχυκυκλώματος εξόδου 1.1A. Σε αυτή την περίπτωση, η κατανάλωση ρεύματος μειώνεται στα 64 mA σε τάση τροφοδοσίας 14,85 V, αντίστοιχα, η κατανάλωση ρεύματος πέφτει στα 0,95 W. Το μικροκύκλωμα σε αυτή τη λειτουργία δεν θερμαίνεται καν και μπορεί να βρίσκεται στη λειτουργία βραχυκυκλώματος για όσο χρόνο θέλετε.

Άλλα χαρακτηριστικά φαίνονται στο διάγραμμα.

Το μικροκύκλωμα λαμβάνεται στη συσκευασία SO-8 και το ρεύμα φορτίου 1Α είναι το όριο για αυτό. Κάνει πολύ ζέστη (η θερμοκρασία των ακίδων είναι 100 μοίρες!), οπότε είναι καλύτερα να βάλετε το τσιπ σε συσκευασία DIP-8, να μετατραπεί για τοποθέτηση σε SMD, να φτιάξετε μεγάλα πολύγωνα και (ή) να βρείτε ένα καλοριφέρ.
Η τάση κορεσμού του κλειδιού μικροκυκλώματος είναι αρκετά μεγάλη - σχεδόν 1V σε ρεύμα 1Α, γι' αυτό και η θέρμανση είναι έτσι. Αν και, κρίνοντας από το φύλλο δεδομένων για το μικροκύκλωμα, η τάση κορεσμού του τρανζίστορ κλειδιού σε ρεύμα 1Α δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,4V.

Λειτουργίες εξυπηρέτησης.

Παρά την απουσία οποιωνδήποτε δυνατοτήτων σέρβις στο μικροκύκλωμα, μπορούν να υλοποιηθούν ανεξάρτητα. Συνήθως, ένας σταθεροποιητής ρεύματος LED απαιτεί απενεργοποίηση και ρύθμιση του ρεύματος φορτίου.

Ενεργοποίηση-απενεργοποίηση

Η απενεργοποίηση του σταθεροποιητή στο τσιπ MC34063 υλοποιείται με την εφαρμογή τάσης στην 3η έξοδο. Ένα παράδειγμα φαίνεται στο Σχ.12.

Εικ.12

Προσδιορίστηκε πειραματικά ότι όταν εφαρμόζεται τάση στην 3η έξοδο του μικροκυκλώματος, ο κύριος ταλαντωτής του σταματά και το τρανζίστορ κλειδιού κλείνει. Σε αυτήν την κατάσταση, το ρεύμα που καταναλώνεται του μικροκυκλώματος εξαρτάται από τον κατασκευαστή του και δεν υπερβαίνει το ρεύμα χωρίς φορτίο που υποδεικνύεται στο φύλλο δεδομένων (1,5-4 mA).

Οι υπόλοιπες επιλογές για την απενεργοποίηση του σταθεροποιητή (για παράδειγμα, εφαρμόζοντας τάση μεγαλύτερη από 1,25 V στην 5η έξοδο) αποδεικνύονται χειρότερες, καθώς δεν σταματούν τον κύριο ταλαντωτή και το μικροκύκλωμα καταναλώνει περισσότερο ρεύμα σε σύγκριση με την πλακέτα στην 3η έξοδο.

Η ουσία αυτού του ελέγχου είναι η εξής.

Στην 3η έξοδο του μικροκυκλώματος, ενεργεί μια τάση φόρτισης και εκφόρτισης του δοντιού πριονιού του πυκνωτή ρύθμισης συχνότητας. Όταν η τάση φτάσει την τιμή κατωφλίου των 1,25 V, ο πυκνωτής αρχίζει να αποφορτίζεται και το τρανζίστορ εξόδου του μικροκυκλώματος κλείνει. Αυτό σημαίνει ότι για να απενεργοποιήσετε τον σταθεροποιητή, πρέπει να εφαρμόσετε τάση τουλάχιστον 1,25 V στην 3η είσοδο του μικροκυκλώματος.

Σύμφωνα με τα φύλλα δεδομένων για το μικροκύκλωμα, ο πυκνωτής χρονισμού εκφορτίζεται με μέγιστο ρεύμα 0,26 mA. Αυτό σημαίνει ότι όταν εφαρμόζεται εξωτερική τάση στην 3η έξοδο μέσω μιας αντίστασης, για να ληφθεί τάση μεταγωγής τουλάχιστον 1,25 V, το ρεύμα μέσω της αντίστασης πρέπει να είναι τουλάχιστον 0,26 mA. Ως αποτέλεσμα, έχουμε δύο βασικούς αριθμούς για τον υπολογισμό της εξωτερικής αντίστασης.

Για παράδειγμα, όταν η τάση τροφοδοσίας του σταθεροποιητή είναι 12 ... 15 V, ο σταθεροποιητής πρέπει να απενεργοποιείται αξιόπιστα σε μια ελάχιστη τιμή - στα 12 V.

Ως αποτέλεσμα, η αντίσταση της πρόσθετης αντίστασης βρίσκεται από την έκφραση:

R=(Up-Uvd1-1,25V)/0,26mA=(12V-0,7V-1,25V)/0,26mA=39KΩ.

Για να απενεργοποιήσουμε αξιόπιστα το μικροκύκλωμα, επιλέγουμε την αντίσταση της αντίστασης μικρότερη από την υπολογιζόμενη τιμή. Σε ένα τμήμα του κυκλώματος Εικ. 12, η ​​αντίσταση της αντίστασης είναι 27KΩ. Με αυτή την αντίσταση, η τάση απενεργοποίησης είναι περίπου 9V. Αυτό σημαίνει ότι όταν η τάση τροφοδοσίας του σταθεροποιητή είναι 12 V, μπορείτε να ελπίζετε σε μια αξιόπιστη απενεργοποίηση του σταθεροποιητή χρησιμοποιώντας αυτό το κύκλωμα.

Κατά τον έλεγχο του σταθεροποιητή από τον μικροελεγκτή, η αντίσταση R πρέπει να υπολογιστεί εκ νέου για τάση 5 V.

Η αντίσταση εισόδου στην 3η είσοδο του μικροκυκλώματος είναι αρκετά μεγάλη και οποιαδήποτε σύνδεση εξωτερικών στοιχείων μπορεί να επηρεάσει το σχηματισμό τάσης πριονωτή. Για την αποσύνδεση των κυκλωμάτων ελέγχου από το μικροκύκλωμα και, ως εκ τούτου, για τη διατήρηση της ίδιας ατρωσίας από το θόρυβο, χρησιμοποιείται η δίοδος VD1.

Ο σταθεροποιητής μπορεί να ελεγχθεί είτε εφαρμόζοντας σταθερή τάση στον αριστερό ακροδέκτη της αντίστασης R (Εικ. 12), είτε βραχυκυκλώνοντας το σημείο σύνδεσης της αντίστασης R με τη δίοδο VD1 στο περίβλημα (με σταθερή τάση στα αριστερά ακροδέκτης της αντίστασης R).

Η δίοδος Zener VD2 έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει την είσοδο του μικροκυκλώματος από υψηλή τάση. Δεν χρειάζεται σε χαμηλές τάσεις τροφοδοσίας.

Ρύθμιση ρεύματος φορτίου

Εφόσον η τάση αναφοράς του συγκριτή ρεύματος του μικροκυκλώματος είναι ίση με το άθροισμα των τάσεων στις αντιστάσεις R1 και R3, αλλάζοντας το ρεύμα πόλωσης της αντίστασης R3, μπορείτε να ρυθμίσετε το ρεύμα φορτίου (Εικ. 11).

Υπάρχουν δύο επιλογές ρύθμισης - μια μεταβλητή αντίσταση και μια σταθερή τάση.

Το Σχήμα 13 δείχνει ένα τμήμα του κυκλώματος στο Σχήμα 11 με τις απαραίτητες αλλαγές και τους υπολογισμένους λόγους που σας επιτρέπουν να υπολογίσετε όλα τα στοιχεία του κυκλώματος ελέγχου.

Εικ.13

Για να ρυθμίσετε το ρεύμα φορτίου με μια μεταβλητή αντίσταση, πρέπει να αντικαταστήσετε τη σταθερή αντίσταση R2 με ένα σύνολο αντιστάσεων R2 '. Σε αυτήν την περίπτωση, όταν αλλάξει η αντίσταση της μεταβλητής αντίστασης, η συνολική αντίσταση της αντίστασης R2 θα αλλάξει εντός 27 ... 37 KΩ και το ρεύμα αποστράγγισης του τρανζίστορ VT1 (και της αντίστασης R3) θα αλλάξει εντός 1,3 V / 27 ... 37KΩ = 0,048 ... 0,035mA. Ταυτόχρονα, στην αντίσταση R3, η τάση πόλωσης θα ποικίλλει εντός 0,048 ... 0,035mA * 10KΩ = 0,48 ... 0,35V. Για να ενεργοποιηθεί ο συγκριτής ρεύματος του μικροκυκλώματος, πρέπει να πέσει τάση 0,45-0,48 ... 0,35 V \u003d 0 ... 0,1 V στον αισθητήρα αντίστασης ρεύματος R1 (Εικ. 11). Με αντίσταση R1=0,1Ohm, αυτή η τάση θα πέσει κατά μήκος του όταν το ρεύμα φορτίου ρέει μέσα από αυτό εντός 0...0,1V/0,1Ohm=0...1A.

Δηλαδή, αλλάζοντας την αντίσταση της μεταβλητής αντίστασης R2 'εντός 27 ... 37 KΩ, μπορούμε να ρυθμίσουμε το ρεύμα φορτίου εντός 0 ... 1A.

Για να ρυθμίσετε το ρεύμα φορτίου με σταθερή τάση, πρέπει να τοποθετήσετε έναν διαιρέτη τάσης Rd1Rd2 στην πύλη του τρανζίστορ VT1. Με τη βοήθεια αυτού του διαχωριστή, μπορείτε να ταιριάξετε οποιαδήποτε τάση ελέγχου με αυτήν που απαιτείται για το VT1.

Το σχήμα 13 δείχνει όλους τους τύπους που απαιτούνται για τον υπολογισμό.

Για παράδειγμα, απαιτείται ρύθμιση του ρεύματος φορτίου εντός 0 ... 1A χρησιμοποιώντας σταθερή τάση που κυμαίνεται εντός 0 ... 5V.

Για να χρησιμοποιήσουμε το κύκλωμα σταθεροποιητή ρεύματος στο Σχ. 11, βάζουμε τον διαιρέτη τάσης Rd1Rd2 στο κύκλωμα πύλης του τρανζίστορ VT1 και υπολογίζουμε τις τιμές της αντίστασης.

Αρχικά, το κύκλωμα έχει σχεδιαστεί για ρεύμα φορτίου 1Α, το οποίο ρυθμίζεται από το ρεύμα της αντίστασης R2 και την οριακή τάση του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου VT1. Για να μειώσετε το ρεύμα φορτίου στο μηδέν, όπως προκύπτει από το προηγούμενο παράδειγμα, πρέπει να αυξήσετε το ρεύμα της αντίστασης R2 από 0,034 mA σε 0,045 mA. Με μια σταθερή αντίσταση της αντίστασης R2 (39KΩ), η τάση σε αυτήν θα πρέπει να κυμαίνεται εντός 0,045 ... 0,034mA * 39KΩ = 1,755 ... 1,3V. Σε μηδενική τάση στην πύλη και η τάση κατωφλίου του τρανζίστορ VT2 είναι 1,3 V, ρυθμίζεται τάση 1,3 V στην αντίσταση R2. Για να αυξήσετε την τάση στο R2 στα 1,755 V, πρέπει να εφαρμόσετε σταθερή τάση 1,755V-1,3V = 0,455V στην πύλη VT1. Σύμφωνα με την κατάσταση του προβλήματος, μια τέτοια τάση στην πύλη θα πρέπει να είναι σε τάση ελέγχου + 5V. Έχοντας ρυθμίσει την αντίσταση της αντίστασης Rd2 στα 100KΩ (για να ελαχιστοποιηθεί το ρεύμα ελέγχου), βρίσκουμε την αντίσταση της αντίστασης Rd1 από την αναλογία Uу=Ug*(1+Rd2/Rd1):

Rd1= Rd2/(Uу/Ug-1)=100KΩ/(5V/0,455V-1)=10KΩ.

Δηλαδή, όταν η τάση ελέγχου αλλάξει από μηδέν σε + 5V, το ρεύμα φορτίου θα μειωθεί από 1Α σε μηδέν.

Ένα πλήρες σχηματικό διάγραμμα ενός σταθεροποιητή ρεύματος 1Α με λειτουργίες ενεργοποίησης-απενεργοποίησης και ρύθμισης ρεύματος φαίνεται στο Σχ. 14. Η αρίθμηση των νέων στοιχείων συνεχίζεται σύμφωνα με το σχήμα Εικ.11.

Εικ.14

Ως μέρος του Σχ. 14, το κύκλωμα δεν δοκιμάστηκε. Αλλά το σχήμα σύμφωνα με το Σχ. 11, βάσει του οποίου δημιουργήθηκε, ελέγχθηκε πλήρως.

Η μέθοδος on-off που φαίνεται στο διάγραμμα έχει δοκιμαστεί με πρωτότυπο. Οι μέθοδοι για τη ρύθμιση του ρεύματος έχουν μέχρι στιγμής επαληθευτεί μόνο με προσομοίωση. Αλλά επειδή οι μέθοδοι προσαρμογής βασίζονται σε έναν πραγματικά αποδεδειγμένο σταθεροποιητή ρεύματος, τότε κατά τη συναρμολόγηση πρέπει μόνο να υπολογίσετε εκ νέου τις τιμές των αντιστάσεων​​για τις παραμέτρους του εφαρμοσμένου τρανζίστορ εφέ πεδίου VT1.

Στο παραπάνω διάγραμμα, χρησιμοποιούνται και οι δύο επιλογές για τη ρύθμιση του ρεύματος φορτίου - με μεταβλητή αντίσταση Rp και σταθερή τάση 0 ... 5V. Η ρύθμιση με μεταβλητή αντίσταση επιλέγεται ελαφρώς διαφορετική σε σύγκριση με το Σχ. 12, το οποίο κατέστησε δυνατή την ταυτόχρονη εφαρμογή και των δύο επιλογών.

Και οι δύο ρυθμίσεις εξαρτώνται - το ρεύμα που ορίζεται από τη μία από τις μεθόδους είναι το μέγιστο για την άλλη. Εάν ρυθμίσετε το ρεύμα φορτίου σε 0,5A με μια μεταβλητή αντίσταση Rp, τότε ρυθμίζοντας την τάση, το ρεύμα μπορεί να αλλάξει από μηδέν σε 0,5A. Και αντίστροφα - ένα ρεύμα 0,5Α, που ρυθμίζεται από σταθερή τάση, μια μεταβλητή αντίσταση θα αλλάξει επίσης από μηδέν σε 0,5Α.

Η εξάρτηση της ρύθμισης του ρεύματος φορτίου από μια μεταβλητή αντίσταση είναι εκθετική, επομένως, για να επιτευχθεί μια γραμμική ρύθμιση, συνιστάται να επιλέξετε μια μεταβλητή αντίσταση με λογαριθμική εξάρτηση της αντίστασης από τη γωνία περιστροφής.

Καθώς η αντίσταση Rp αυξάνεται, το ρεύμα φορτίου αυξάνεται επίσης.

Η εξάρτηση της ρύθμισης του ρεύματος φορτίου από τη σταθερή τάση είναι γραμμική.

Ο διακόπτης SB1 ενεργοποιεί ή απενεργοποιεί τον σταθεροποιητή. Όταν οι επαφές είναι ανοιχτές, ο σταθεροποιητής είναι απενεργοποιημένος, όταν οι επαφές είναι κλειστές, είναι ενεργοποιημένος.

Με πλήρως ηλεκτρονικό έλεγχο, ο σταθεροποιητής μπορεί να απενεργοποιηθεί είτε τροφοδοτώντας σταθερή τάση απευθείας στην 3η έξοδο του μικροκυκλώματος είτε μέσω ενός πρόσθετου τρανζίστορ. Ανάλογα με την απαιτούμενη λογική ελέγχου.

Ο πυκνωτής C4 παρέχει μια απαλή εκκίνηση του σταθεροποιητή. Όταν εφαρμόζεται ισχύς, μέχρι να φορτιστεί ο πυκνωτής, το ρεύμα του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου VT1 (και της αντίστασης R3) δεν περιορίζεται από την αντίσταση R2 αλλά είναι ίσο με το μέγιστο για το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου που είναι ενεργοποιημένο στη λειτουργία πηγής ρεύματος (μονάδες - δεκάδες mA). Η τάση στην αντίσταση R3 υπερβαίνει το όριο για την είσοδο ρεύματος του μικροκυκλώματος, επομένως το τρανζίστορ κλειδιού του μικροκυκλώματος είναι κλειστό. Το ρεύμα μέσω του R3 θα μειωθεί σταδιακά μέχρι να φτάσει την τιμή που έχει οριστεί από την αντίσταση R2. Όταν πλησιάζει αυτή η τιμή, η τάση στην αντίσταση R3 μειώνεται, η τάση στην είσοδο προστασίας ρεύματος εξαρτάται όλο και περισσότερο από την τάση στην αντίσταση του αισθητήρα ρεύματος R1 και, κατά συνέπεια, από το ρεύμα φορτίου. Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα φορτίου αρχίζει να αυξάνεται από το μηδέν σε μια προκαθορισμένη τιμή (μεταβλητή αντίσταση ή σταθερή τάση ελέγχου).

Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

Ακολουθούν οι επιλογές για την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος σταθεροποιητή (σύμφωνα με το μπλοκ διάγραμμα Εικ. 2 ή Σχ. 10 - μια πρακτική επιλογή) για διαφορετικά πακέτα μικροκυκλωμάτων (DIP-8 ή SO-8) και διαφορετικά τσοκ (τυπικά, εργοστασιακά ή σπιτικό σε ψεκασμένο σιδερένιο δακτύλιο). Ο πίνακας σχεδιάζεται στην 5η έκδοση Sprint-Layout:

Όλες οι επιλογές έχουν σχεδιαστεί για την εγκατάσταση στοιχείων SMD μεγέθους από 0603 έως 1206, ανάλογα με την υπολογιζόμενη ισχύ των στοιχείων. Η πλακέτα έχει θέσεις για όλα τα στοιχεία του κυκλώματος. Κατά την αποκόλληση της πλακέτας, ορισμένα στοιχεία μπορούν να παραληφθούν (αυτό έχει ήδη συζητηθεί παραπάνω). Για παράδειγμα, έχω ήδη εγκαταλείψει εντελώς την εγκατάσταση πυκνωτών C T ρύθμισης συχνότητας και εξόδου Co (Εικ. 2). Χωρίς πυκνωτή ρύθμισης συχνότητας, ο σταθεροποιητής λειτουργεί σε υψηλότερη συχνότητα και η ανάγκη για πυκνωτή εξόδου είναι μόνο σε ρεύματα υψηλού φορτίου (έως 1Α) και (ή) μικρές επαγωγικές επαγωγές τσοκ. Μερικές φορές είναι λογικό να εγκαταστήσετε έναν πυκνωτή ρύθμισης συχνότητας, μειώνοντας τη συχνότητα λειτουργίας και, κατά συνέπεια, τις δυναμικές απώλειες ισχύος σε ρεύματα υψηλού φορτίου.

Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων δεν έχουν κάποια ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και μπορούν να κατασκευαστούν τόσο σε μονόπλευρη όσο και σε διπλής όψης φύλλο αλουμινόλιθου. Όταν χρησιμοποιείτε τεστολίτη διπλής όψης, η δεύτερη πλευρά δεν είναι χαραγμένη και χρησιμεύει ως πρόσθετη ψύκτρα και (ή) κοινό σύρμα.

Όταν χρησιμοποιείτε μεταλλοποίηση αντιθετη πλευραπλακέτες ως ψύκτρα, πρέπει να ανοίξετε μια διαμπερή οπή κοντά στην 8η έξοδο του μικροκυκλώματος και να συνδέσετε και τις δύο πλευρές με συγκόλληση με ένα κοντό βραχυκυκλωτήρα κατασκευασμένο από χοντρό σύρμα χαλκού. Εάν χρησιμοποιείται μικροκύκλωμα σε συσκευασία DIP, τότε πρέπει να ανοίξετε μια τρύπα στον 8ο πείρο και κατά τη συγκόλληση, χρησιμοποιήστε αυτόν τον πείρο ως βραχυκυκλωτήρα, συγκολλώντας τον πείρο και στις δύο πλευρές της πλακέτας.

Καλά αποτελέσματα αντί για βραχυκυκλωτήρα επιτυγχάνονται με την εγκατάσταση ενός πριτσινιού από χάλκινο σύρμα με διάμετρο 1,8 mm (πυρήνας από καλώδιο με διατομή 2,5 mm 2). Ένα πριτσίνι τοποθετείται αμέσως μετά την χάραξη της σανίδας - πρέπει να ανοίξετε μια τρύπα με διάμετρο ίση με τη διάμετρο του σύρματος του πριτσινιού, να εισάγετε ένα κομμάτι σύρμα σφιχτά και να το κοντύνετε έτσι ώστε να προεξέχει από την τρύπα κατά όχι περισσότερο από 1 χιλ., και με ένα μικρό σφυρί πριτσίνουμε προσεκτικά και από τις δύο πλευρές στο αμόνι. Στην πλευρά στερέωσης, το πριτσίνωμα πρέπει να είναι στο ίδιο επίπεδο με την σανίδα, έτσι ώστε η προεξέχουσα κεφαλή του πριτσινιού να μην παρεμβαίνει στην αποκόλληση των εξαρτημάτων.

Μπορεί να φαίνεται περίεργη συμβουλή να φτιάξετε μια ψύκτρα από την 8η έξοδο του μικροκυκλώματος, αλλά η δοκιμή σύγκρουσης της θήκης του ελαττωματικού μικροκυκλώματος έδειξε ότι ολόκληρο το τροφοδοτικό του βρίσκεται σε μια φαρδιά χάλκινη πλάκα με μια σταθερή βρύση στον 8ο πείρο της υπόθεσης. Τα συμπεράσματα 1 και 2 του μικροκυκλώματος, αν και είναι κατασκευασμένα με τη μορφή λωρίδων, είναι πολύ λεπτά για να χρησιμοποιηθούν ως ψύκτρα. Όλοι οι άλλοι ακροδέκτες της θήκης συνδέονται στο τσιπ μικροκυκλώματος με λεπτούς βραχυκυκλωτήρες. Είναι ενδιαφέρον ότι δεν κατασκευάζονται όλα τα μικροκυκλώματα με αυτόν τον τρόπο. Έλεγξε αρκετές ακόμη θήκες έδειξαν ότι ο κρύσταλλος βρίσκεται στο κέντρο και οι ακίδες της ταινίας του μικροκυκλώματος είναι όλοι ίδιοι. Συγκόλληση - συρματόσχοινα. Επομένως, για επαλήθευση, πρέπει να "αποσυναρμολογήσετε" μερικές ακόμη θήκες μικροκυκλώματος ...

Η ψύκτρα μπορεί ακόμα να κατασκευαστεί από χάλκινη (ατσάλι, αλουμίνιο) ορθογώνια πλάκα πάχους 0,5-1 mm με διαστάσεις που δεν ξεπερνούν την σανίδα. Όταν χρησιμοποιείτε συσκευασία DIP, η περιοχή της πλάκας περιορίζεται μόνο από το ύψος του τσοκ. Ανάμεσα στο πιάτο και τη θήκη μικροκυκλώματος βάζουμε λίγη θερμική πάστα. Με τη συσκευασία SO-8, ορισμένες λεπτομέρειες στερέωσης (πυκνωτές και δίοδος) μπορούν μερικές φορές να εμποδίσουν την στεγανή εφαρμογή της πλάκας. Σε αυτή την περίπτωση, αντί για θερμική πάστα, καλύτερα να βάλετε την ελαστική φλάντζα της Nomakon κατάλληλου πάχους. Συνιστάται να συγκολλήσετε την 8η έξοδο του μικροκυκλώματος σε αυτή την πλάκα με ένα συρμάτινο βραχυκυκλωτήρα.

Αν το κρύο πιάτο έχει μεγάλα μεγέθηκαι κλείνει την άμεση πρόσβαση στην 8η έξοδο του μικροκυκλώματος, τότε πρέπει πρώτα να ανοίξετε μια τρύπα στην πλάκα απέναντι από την 8η έξοδο και πρώτα να κολλήσετε ένα κομμάτι σύρμα κατακόρυφα στην ίδια την έξοδο. Στη συνέχεια, περνώντας το σύρμα μέσα από την τρύπα της πλάκας και πιέζοντάς το πάνω στο σώμα του τσιπ, συγκολλήστε τα μεταξύ τους.

Υπάρχει τώρα μια καλή ροή διαθέσιμη για τη συγκόλληση αλουμινίου, επομένως είναι καλύτερα να φτιάξετε μια ψύκτρα από αυτό. Σε αυτή την περίπτωση, η ψύκτρα μπορεί να λυγίσει κατά μήκος του προφίλ με τη μεγαλύτερη επιφάνεια.

Για να λάβετε ρεύματα φορτίου έως 1,5Α, η ψύκτρα θα πρέπει να γίνει και στις δύο πλευρές - με τη μορφή συμπαγούς πολυγώνου στην πίσω πλευρά της πλακέτας και με τη μορφή μεταλλικής πλάκας που πιέζεται πάνω στη θήκη μικροκυκλώματος. Ταυτόχρονα, είναι υποχρεωτική η συγκόλληση της 8ης εξόδου του μικροκυκλώματος τόσο στο πολύγωνο στην πίσω πλευρά όσο και στην πλάκα που πιέζεται πάνω στη θήκη. Για να αυξήσετε τη θερμική αδράνεια της ψύκτρας στην πίσω πλευρά της σανίδας, είναι επίσης καλύτερο να την φτιάξετε με τη μορφή πλάκας συγκολλημένης στο πολύγωνο. Σε αυτή την περίπτωση, είναι βολικό να τοποθετήσετε την πλάκα ψύκτρας στο πριτσίνι στην 8η έξοδο του μικροκυκλώματος, το οποίο προηγουμένως συνέδεε και τις δύο πλευρές της πλακέτας. Συγκολλήστε το πριτσίνι και την πλάκα και πιάστε το κολλώντας σε πολλά σημεία περιμετρικά της σανίδας.

Παρεμπιπτόντως, όταν χρησιμοποιείτε μια πλάκα στην πίσω πλευρά της σανίδας, η ίδια η σανίδα μπορεί ήδη να είναι κατασκευασμένη από μονόπλευρο φύλλο αλουμινόχαρτου.

Οι επιγραφές στον πίνακα χαρακτηρισμού των στοιχείων γίνονται με τον συνήθη τρόπο (καθώς και τυπωμένα κομμάτια), εκτός από τις επιγραφές στα πολύγωνα. Τα τελευταία κατασκευάζονται στο επίπεδο εξυπηρέτησης "F" άσπρο χρώμα. Στην περίπτωση αυτή, αυτές οι επιγραφές λαμβάνονται με χάραξη.

Τα καλώδια τροφοδοσίας και LED συγκολλούνται από τα απέναντι άκρα της πλακέτας σύμφωνα με τις επιγραφές: "+" και "-" για τροφοδοσία, "A" και "K" για LED.

Όταν χρησιμοποιείτε την πλακέτα σε έκδοση χωρίς πλαίσιο (αφού την ελέγξετε και την ρυθμίσετε), είναι βολικό να την βάζετε σε ένα κομμάτι θερμοσυστελλόμενου σωλήνα κατάλληλου μήκους και διαμέτρου και να τη ζεστάνετε με στεγνωτήρα μαλλιών. Τα άκρα του θερμοσυστελλόμενου που δεν έχουν κρυώσει ακόμη πρέπει να πιέζονται με πένσα πιο κοντά στα συμπεράσματα. Το τσακισμένο σε μια θερμή συρρίκνωση είναι κολλημένο μεταξύ τους και σχηματίζει μια σχεδόν σφραγισμένη και αρκετά ισχυρή θήκη. Οι πτυχωτές άκρες κολλάνε τόσο δυνατά μεταξύ τους που όταν προσπαθείτε να αποσυνδέσετε τη θερμοσυστολή, απλώς σπάει. Ταυτόχρονα, εάν απαιτείται επισκευή-συντήρηση, οι πτυχωμένες θέσεις ξεκολλούν όταν ξαναζεσταθούν με πιστολάκι μαλλιών, χωρίς να αφήνουν ίχνη πτύχωσης. Με λίγη επιδεξιότητα, το θερμό συρρικνούμενο μπορεί να τεντωθεί με τσιμπιδάκια και να αφαιρέσει προσεκτικά τη σανίδα από αυτήν. Ως αποτέλεσμα, η θερμική συρρίκνωση θα είναι κατάλληλη για την επανασυσκευασία της σανίδας.

Εάν είναι απαραίτητο να σφραγιστεί πλήρως η σανίδα, μετά τη συρρίκνωση της θερμικής συρρίκνωσης, τα άκρα της μπορούν να γεμιστούν με ένα θερμοστοιχείο. Για να ενισχύσετε τη "θήκη", μπορείτε να βάλετε δύο στρώσεις θερμοσυστελλόμενου στον πίνακα. Αν και ένα στρώμα είναι αρκετά ισχυρό.

Πρόγραμμα για τον υπολογισμό του σταθεροποιητή

Για επιταχυνόμενο υπολογισμό και αξιολόγηση στοιχείων κυκλώματος, σχεδιάστηκε πίνακας με τύπους στο πρόγραμμα EXCEL. Για ευκολία, ορισμένοι υπολογισμοί υποστηρίζονται από κώδικα VBA. Η λειτουργία του προγράμματος δοκιμάστηκε μόνο στο περιβάλλον των Windows XP:

Όταν εκτελείτε το αρχείο, μπορεί να εμφανιστεί ένα παράθυρο που σας προειδοποιεί για την παρουσία μακροεντολών στο πρόγραμμα. Θα πρέπει να επιλέξετε την εντολή "Να μην απενεργοποιήσετε τις μακροεντολές". Διαφορετικά, το πρόγραμμα θα ξεκινήσει και μάλιστα θα επανυπολογιστεί σύμφωνα με τους τύπους που είναι γραμμένοι στα κελιά των πινάκων, αλλά ορισμένες λειτουργίες θα απενεργοποιηθούν (έλεγχος της ορθότητας της εισαγωγής, δυνατότητα βελτιστοποίησης κ.λπ.).

Μετά την εκκίνηση του προγράμματος, θα εμφανιστεί ένα παράθυρο με το ερώτημα: "Επαναφορά όλων των δεδομένων εισόδου στην προεπιλογή;", στο οποίο πρέπει να κάνετε κλικ στο κουμπί "Ναι" ή "Όχι". Εάν επιλέξετε "Ναι", όλα τα δεδομένα εισόδου για τον υπολογισμό θα οριστούν από προεπιλογή, ως παράδειγμα. Όλοι οι τύποι υπολογισμού θα ενημερωθούν επίσης. Εάν επιλεγεί "Όχι", τα δεδομένα εισόδου θα χρησιμοποιήσουν τις τιμές που αποθηκεύτηκαν στην προηγούμενη συνεδρία.

Βασικά, πρέπει να επιλέξετε το κουμπί "Όχι", αλλά εάν δεν θέλετε να αποθηκεύσετε τα προηγούμενα αποτελέσματα του υπολογισμού, τότε μπορείτε να επιλέξετε "Ναι". Μερικές φορές, εάν εισαγάγετε πάρα πολλές λανθασμένες εισόδους, κάποιο είδος δυσλειτουργίας ή διαγράψετε κατά λάθος τα περιεχόμενα ενός κελιού με έναν τύπο, είναι ευκολότερο να βγείτε από το πρόγραμμα και να το εκτελέσετε ξανά απαντώντας στην ερώτηση "Ναι". Αυτό είναι πιο εύκολο από το να βρίσκεις και να διορθώνεις λάθη και να ξαναγράφεις χαμένους τύπους.

Το πρόγραμμα είναι ένα κανονικό φύλλο ενός βιβλίου εργασίας του Excel με τρεις ξεχωριστούς πίνακες ( Εισαγωγή δεδομένων , Παραγωγή , Αποτελέσματα υπολογισμού ) και ένα κύκλωμα σταθεροποιητή.

Οι δύο πρώτοι πίνακες περιέχουν το όνομα της παραμέτρου εισόδου ή υπολογισμού, το σύντομο σύμβολο της (χρησιμοποιείται επίσης σε τύπους για λόγους σαφήνειας), την τιμή της παραμέτρου και τη μονάδα μέτρησης. Στον τρίτο πίνακα, τα ονόματα παραλείπονται ως περιττά, αφού ο σκοπός του στοιχείου φαίνεται ακριβώς εκεί στο διάγραμμα. Οι τιμές των υπολογισμένων παραμέτρων σημειώνονται με κίτρινο χρώμα και δεν μπορούν να αλλάξουν ανεξάρτητα, καθώς οι τύποι γράφονται σε αυτά τα κελιά.

Στο τραπέζι " Εισαγωγή δεδομένων » εισάγονται τα αρχικά δεδομένα. Ο σκοπός ορισμένων παραμέτρων εξηγείται στις σημειώσεις. Όλα τα κελιά με δεδομένα εισόδου πρέπει να συμπληρωθούν, καθώς όλα συμμετέχουν στον υπολογισμό. Η εξαίρεση είναι το κελί με την παράμετρο "Ripple load current (Inp)" - μπορεί να είναι κενό. Στην περίπτωση αυτή, η αυτεπαγωγή του επαγωγέα υπολογίζεται με βάση την ελάχιστη τιμή του ρεύματος φορτίου. Εάν σε αυτό το κελί ορίσετε την τιμή του ρεύματος κυματισμού φορτίου, τότε η αυτεπαγωγή του επαγωγέα υπολογίζεται με βάση την καθορισμένη τιμή κυματισμού.

Για διαφορετικούς κατασκευαστές μικροκυκλωμάτων, ορισμένες παράμετροι μπορεί να διαφέρουν - για παράδειγμα, η τιμή της τάσης αναφοράς ή η κατανάλωση ρεύματος. Για να λάβετε πιο αξιόπιστα αποτελέσματα υπολογισμού, πρέπει να καθορίσετε πιο ακριβή δεδομένα. Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το δεύτερο φύλλο του αρχείου ("Μικροκύκλωμα"), το οποίο περιέχει την κύρια λίστα διαφορετικών παραμέτρων. Γνωρίζοντας τον κατασκευαστή του τσιπ, μπορείτε να βρείτε πιο ακριβή δεδομένα.

Στο τραπέζι " Παραγωγή » Βρέθηκαν ενδιαφέροντα ενδιάμεσα αποτελέσματα υπολογισμών. Οι τύποι με τους οποίους γίνονται οι υπολογισμοί μπορούν να φανούν επισημαίνοντας το κελί με την υπολογισμένη τιμή. Ένα κελί με την παράμετρο "Μέγιστος συντελεστής πλήρωσης (dmax)" μπορεί να επισημανθεί σε ένα από τα δύο χρώματα - πράσινο και κόκκινο. Το κελί επισημαίνεται με πράσινο χρώμα όταν επιτρέπεται η τιμή της παραμέτρου και με κόκκινο όταν γίνεται υπέρβαση της μέγιστης επιτρεπόμενης τιμής. Στη σημείωση κελιού, μπορείτε να διαβάσετε ποιες εισόδους πρέπει να αλλάξετε για να διορθώσετε.

Το έγγραφο AN920-D, το οποίο περιγράφει αυτό το τσιπ με περισσότερες λεπτομέρειες, αναφέρει ότι ο μέγιστος κύκλος λειτουργίας του MC34063 δεν μπορεί να υπερβαίνει το 0,857, διαφορετικά τα όρια ρύθμισης ενδέχεται να μην ταιριάζουν με τα καθορισμένα. Είναι αυτή η τιμή που λαμβάνεται ως κριτήριο για την ορθότητα της παραμέτρου που λαμβάνεται στον υπολογισμό. Είναι αλήθεια ότι η πρακτική έχει δείξει ότι η πραγματική τιμή του συντελεστή πλήρωσης μπορεί να είναι μεγαλύτερη από 0,9. Προφανώς, αυτή η απόκλιση εξηγείται από τη «μη τυπική» συμπερίληψη.

Το αποτέλεσμα των υπολογισμών είναι οι τιμές των παθητικών στοιχείων του κυκλώματος, που συνοψίζονται στον τρίτο πίνακα " Αποτελέσματα υπολογισμού» . Οι λαμβανόμενες τιμές μπορούν να χρησιμοποιηθούν κατά τη συναρμολόγηση του κυκλώματος σταθεροποιητή.

Μερικές φορές είναι χρήσιμο να προσαρμόσετε τις λαμβανόμενες τιμές για τον εαυτό σας, για παράδειγμα, όταν η λαμβανόμενη τιμή της αντίστασης της αντίστασης, η χωρητικότητα του πυκνωτή ή η επαγωγή του επαγωγέα δεν ταιριάζει με την τυπική τιμή. Είναι επίσης ενδιαφέρον να δούμε πώς επηρεάζει Γενικά χαρακτηριστικάσχήματα για την αλλαγή των τιμών ορισμένων στοιχείων. Το πρόγραμμα έχει μια τέτοια ευκαιρία.

Στα δεξιά του τραπεζιού Αποτελέσματα υπολογισμού» υπάρχει ένα τετράγωνο δίπλα σε κάθε παράμετρο. Όταν κάνετε κλικ στο αριστερό κουμπί του ποντικιού στο επιλεγμένο πλαίσιο, εμφανίζεται ένα "πουλί" σε αυτό, σημειώνοντας την παράμετρο που απαιτεί επιλογή. Σε αυτήν την περίπτωση, η κίτρινη επισήμανση αφαιρείται από το πεδίο με την τιμή, πράγμα που σημαίνει ότι η τιμή αυτής της παραμέτρου μπορεί να επιλεγεί ανεξάρτητα. Και στον πίνακα Εισαγωγή δεδομένων" Οι παράμετροι που αλλάζουν σε αυτήν την περίπτωση επισημαίνονται με κόκκινο χρώμα. Δηλαδή, εκτελείται ένας αντίστροφος επανυπολογισμός - ο τύπος γράφεται στο κελί του πίνακα δεδομένων εισόδου και η παράμετρος για τον υπολογισμό είναι η τιμή του πίνακα " Αποτελέσματα υπολογισμού» .

Για παράδειγμα, βάζοντας ένα "πουλάκι" απέναντι από την επαγωγή του επαγωγέα στον πίνακα " Αποτελέσματα υπολογισμού» , μπορείτε να δείτε ότι η παράμετρος "Ελάχιστο ρεύμα φορτίου" του πίνακα " Εισαγωγή δεδομένων ».

Όταν αλλάζει η αυτεπαγωγή, ορισμένες παράμετροι του πίνακα " Παραγωγή », για παράδειγμα, «Μέγιστο ρεύμα του επαγωγέα και του κλειδιού (I_Lmax)». Έτσι, είναι δυνατό να επιλέξετε ένα τσοκ με ελάχιστη επαγωγή από το τυπικό εύρος και διαστάσεις, χωρίς να υπερβείτε το μέγιστο ρεύμα του τρανζίστορ κλειδιού του μικροκυκλώματος, αλλά να «θυσιάσετε» την τιμή του ελάχιστου ρεύματος φορτίου. Σε αυτήν την περίπτωση, μπορείτε να δείτε ότι η τιμή χωρητικότητας του πυκνωτή εξόδου Co αυξήθηκε επίσης για να αντισταθμίσει την αύξηση του κυματισμού ρεύματος φορτίου.

Έχοντας επιλέξει την αυτεπαγωγή και βεβαιώνοντας ότι οι άλλες εξαρτώμενες παράμετροι δεν υπερβαίνουν τα επικίνδυνα όρια, αφαιρούμε το «πουλάκι» απέναντι από την παράμετρο επαγωγής, προσδιορίζοντας έτσι το αποτέλεσμα που λήφθηκε πριν αλλάξουμε άλλες παραμέτρους που επηρεάζουν την επαγωγή του επαγωγέα. Παράλληλα στον πίνακα Αποτελέσματα υπολογισμού» οι τύποι αποκαθίστανται και στον πίνακα " Εισαγωγή δεδομένων" , αντίθετα, αφαιρούνται.

Με τον ίδιο τρόπο, μπορείτε να επιλέξετε άλλες παραμέτρους του πίνακα " Αποτελέσματα υπολογισμού» . Ωστόσο, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι οι παράμετροι σχεδόν όλων των τύπων τέμνονται, επομένως, εάν θέλετε να αλλάξετε όλες τις παραμέτρους αυτού του πίνακα ταυτόχρονα, μπορεί να εμφανιστεί ένα παράθυρο σφάλματος με ένα μήνυμα σχετικά με τις παραπομπές.

Κατεβάστε το άρθρο σε μορφή pdf.

Πολλοί από εμάς πιθανότατα έχουμε αντιμετωπίσει το πρόβλημα της τροφοδοσίας πολύμετρων 9 βολτ, όταν το σύμβολο «μπαταρία» στην επάνω αριστερή γωνία της οθόνης εμφανίζεται την πιο ακατάλληλη στιγμή και η συσκευή αρχίζει να λέει κραυγαλέα «ψέματα». Έτσι, αφού κουράστηκα να αλλάζω το Krona, και δεν ήταν πάντα σε πώληση πριν, άρχισα να τροφοδοτώ το πολύμετρο από ένα σταθερό τροφοδοτικό και μια φορά έστειλα το πολύμετρό μου στους προπάτορες, τροφοδοτώντας το με 27 βολτ κατά λάθος. Τότε άρχισα να σκέφτομαι μια «εναλλακτική πηγή ενέργειας». Το σχέδιο βρέθηκε με δοκιμή και λάθος. Μου το πρότεινε ένας φίλος στο φόρουμ "radiomaster.com.ua" Sergey Gureev, για τον οποίο σεβασμό και "σεβασμό" προς αυτόν.

Σε αυτό το άρθρο, φέρνω στην προσοχή των ραδιοερασιτέχνων ένα κύκλωμα μετατροπέα τάσης για την τροφοδοσία ενός πολύμετρου σε ένα αρκετά κοινό IC MC34063A. Πήρα το κύκλωμα από το "datasheet" του μικροκυκλώματος. Το μικροκύκλωμα λειτουργεί τόσο για την αύξηση της τάσης όσο και για τη μείωση. Τάση εισόδου από 3 έως 40 βολτ. Ρεύμα εξόδου έως 1,5 amp. Υπάρχει επίσης μια λεγόμενη αριθμομηχανή

να υπολογίσει τις βαθμολογίες των ραδιοστοιχείων «strapping» και το είδος της συμπερίληψής του από τον προορισμό. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτός ο μετατροπέας συγκρίνεται ευνοϊκά με άλλες συσκευές που λειτουργούν για την ίδια εργασία. Δεν αλληλεπιδρά με το δίκτυο 220 volt, επομένως, εξαλείφεται ο κίνδυνος τραυματισμού του χρήστη ηλεκτροπληξία. Υπάρχει μια σαφής απλότητα - σε αυτό το σχήμα υπάρχουν μόνο εννέα μέρη. Η παρουσία μιας εσωτερικής γεννήτριας, η συχνότητα μετατροπής της οποίας ρυθμίζεται από εξωτερικά στοιχεία, εγγυάται σταθερή τάση στην έξοδο της συσκευής. Οι δεδομένες παράμετροι, η σχετική φθηνότητα του μικροκυκλώματος, καθώς και η ευκολία συμπερίληψης και τα ελάχιστα εξαρτήματα το καθιστούν ελκυστικό για επανάληψη. Για σύγκριση, η τιμή μιας μπαταρίας Krona στο Ντόνετσκ είναι περίπου 2 $, η τιμή ενός IC MC34063A είναι 0,5 $. Αυτό συμβαίνει παρά το γεγονός ότι αλλάζετε περιοδικά το "Krona" και, κατά κανόνα, δεν γίνονται φθηνότερα.

Δομικά, ο μετατροπέας έχει σχεδιαστεί για επιφανειακή τοποθέτηση, αλλά οι αισθητικοί μπορούν να τον κάνουν με τη μορφή πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος σε μορφή SMD. Χρησιμοποίησα το μικροκύκλωμα στη συσκευασία DIP8 - υπάρχει μια υποδοχή για αυτό και είναι βολικό να τοποθετήσετε τα υπόλοιπα στοιχεία γύρω. Παίρνω την ισχύ εισόδου από μια μπαταρία λιθίου από κινητό τηλέφωνο. Στο τέλος του περιβλήματος του πολύμετρου υπάρχει ένας σύνδεσμος για σύνδεση Φορτιστής, στη δική μου περίπτωση από το ίδιο κινητό. Το κύκλωμα δεν απαιτεί καμία διαμόρφωση - όλα λειτουργούν αμέσως όταν ενεργοποιηθεί η τροφοδοσία. Συνδέστε τον μετατροπέα πρέπει να βρίσκεται στο διάλειμμα της διαδρομής που πηγαίνει από το κουμπί λειτουργίας στο υπόλοιπο κύκλωμα.

Το πολύμετρο DT - 9502 ολοκληρώθηκε, η τροφοδοσία του οργανώνεται με ένα κουμπί, εάν οριστικοποιούνται συσκευές με "galletnik", τότε υπάρχει ήδη σύμφωνα με την κατάσταση. Η κατανάλωση ρεύματος είναι 20 mA και στη λειτουργία μέτρησης χωρητικότητας στο όριο των "200 μF" - 60 mA. Τα πολύμετρα αυτής της κατηγορίας διαθέτουν χρονοδιακόπτη για την απενεργοποίηση του χρόνου λειτουργίας, επομένως όταν τροφοδοτούνται στα 3,8 - 4,2 βολτ, ο χρόνος λειτουργίας θα μειωθεί στο μισό. Για να μην συμβεί αυτό, είναι απαραίτητο να συγκολλήσετε έναν πυκνωτή 100 microfarad παράλληλα με τον πυκνωτή του χρονοδιακόπτη από την πλευρά των τροχιών. Μπορείτε επίσης να ενσωματώσετε τον πλευρικό φωτισμό της οθόνης - κάτι πολύ βολικό, με βοήθησε περισσότερες από μία φορές. Αλλά αυτό είναι ένα εντελώς διαφορετικό θέμα.

Με εκτίμηση, Tango

Το μικροκύκλωμα είναι ένας γενικός μετατροπέας παλμών, στον οποίο μπορείτε να εφαρμόσετε μετατροπείς step-down, step-up και αναστροφής με μέγιστο εσωτερικό ρεύμα έως και 1,5A.

Παρακάτω είναι ένα διάγραμμα ενός μετατροπέα υποβάθμισης με τάση εξόδου 5 V και ρεύμα 500 mA.

Σχηματικό διάγραμμα του μετατροπέα MC34063A

Σετ ανταλλακτικών

Τσιπ: MC34063A
Ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές: C2 = 1000mF/10V; C3 = 100mF/25V
Πυκνωτές μεταλλικών φιλμ: C1 = 431pF; C4 =0,1 mF
Αντιστάσεις: R1 = 0,3 ohm; R2 = 1k; R3 = 3k
Δίοδος: D1=1N5819
Τσοκ: L1=220uH

C1 είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή ρύθμισης συχνότητας του μετατροπέα.
Το R1 είναι μια αντίσταση που θα απενεργοποιήσει το μικροκύκλωμα όταν ξεπεραστεί το ρεύμα.
Το C2 είναι ο πυκνωτής του φίλτρου. Όσο μεγαλύτερο είναι, τόσο λιγότερο κυματισμός, θα πρέπει να είναι τύπου LOW ESR.
R1, R2 - διαιρέτης τάσης που ρυθμίζει την τάση εξόδου.
D1 - η δίοδος πρέπει να είναι εξαιρετικά γρήγορη (υπερταχεία) ή δίοδος Schottky με επιτρεπόμενη αντίστροφη τάση τουλάχιστον 2 φορές την έξοδο.
Η τάση τροφοδοσίας του μικροκυκλώματος είναι 9 - 15 βολτ και το ρεύμα εισόδου δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 1,5 A

PCB MC34063A

Δύο επιλογές PCB

Εδώ μπορείτε να κατεβάσετε μια γενική αριθμομηχανή

Αυτό το έργο θα είναι περίπου 3 ήρωες. Γιατί μπόγατυροι;))) Από αρχαιοτάτων χρόνων, οι μπόγκατυροι είναι οι υπερασπιστές της πατρίδας, άνθρωποι που «έκλεψαν», δηλαδή σώθηκαν, και όχι όπως κάνουν τώρα - «έκλεψαν», πλούτο .. Οι δίσκοι μας είναι μετατροπείς παλμών, 3 τύπους (βήμα προς τα κάτω, βήμα προς τα πάνω, μετατροπέας). Επιπλέον, και τα τρία βρίσκονται στο ίδιο τσιπ MC34063 και στον ίδιο τύπο πηνίου DO5022 με επαγωγή 150 μH. Χρησιμοποιούνται ως μέρος ενός διακόπτη σήματος μικροκυμάτων σε διόδους ακροδεκτών, το κύκλωμα και η πλακέτα του οποίου δίνονται στο τέλος αυτού του άρθρου.

Υπολογισμός του μετατροπέα step-down (step-down, buck) DC-DC στο τσιπ MC34063

Ο υπολογισμός πραγματοποιείται σύμφωνα με την τυπική μέθοδο "AN920 / D" από το ON Semiconductor. Το διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος του μετατροπέα φαίνεται στο Σχήμα 1. Οι αριθμοί των στοιχείων κυκλώματος αντιστοιχούν στην πιο πρόσφατη έκδοση του κυκλώματος (από το αρχείο «Πρόγραμμα οδήγησης MC34063 3in1 - έκδοση 08.SCH»).

Εικ. 1 Διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος ενός οδηγού που οδηγεί προς τα κάτω.

Καρφίτσες τσιπ:

Συμπέρασμα 1 - SWC(συλλέκτης διακόπτη) - συλλέκτης τρανζίστορ εξόδου

Συμπέρασμα 2 - SWE(εκπομπός διακόπτη) - πομπός του τρανζίστορ εξόδου

Συμπέρασμα 3 - TS(πυκνωτής χρονισμού) - είσοδος για τη σύνδεση ενός πυκνωτή χρονισμού

Συμπέρασμα 4 - GND- γείωση (συνδεδεμένη με το κοινό καλώδιο του DC-DC προς τα κάτω)

Συμπέρασμα 5 - CII(Facebook) (comparator inverting input) - inverting input of the comparator

Συμπέρασμα 6 - VCC- διατροφή

Συμπέρασμα 7 - ipk- είσοδος του κυκλώματος περιορισμού μέγιστου ρεύματος

Συμπέρασμα 8 - ΛΔΚ(συλλέκτης οδηγού) - ο συλλέκτης του οδηγού τρανζίστορ εξόδου (ένα διπολικό τρανζίστορ συνδεδεμένο σύμφωνα με το κύκλωμα Darlington, το οποίο βρίσκεται μέσα στο μικροκύκλωμα, χρησιμοποιείται επίσης ως οδηγός τρανζίστορ εξόδου).

Στοιχεία:

L 3- γκάζι. Είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε ένα τσοκ ανοιχτού τύπου (όχι πλήρως καλυμμένο με φερρίτη) - τη σειρά DO5022T από την Coilkraft ή RLB από την Bourns, καθώς ένα τέτοιο τσοκ κορεστεί σε υψηλότερο ρεύμα από τα κοινά τσοκ CDRH Sumida. Είναι καλύτερα να χρησιμοποιείτε τσοκ με μεγαλύτερη αυτεπαγωγή από την υπολογιζόμενη τιμή.

Από 11- ένας πυκνωτής χρονισμού, καθορίζει τη συχνότητα μετατροπής. Η μέγιστη συχνότητα μετατροπής για τσιπ 34063 είναι περίπου 100 kHz.

R 24, R 21- Διαιρέτης τάσης για το κύκλωμα σύγκρισης. Η μη αντιστρεφόμενη είσοδος του συγκριτή τροφοδοτείται με τάση 1,25 V από τον εσωτερικό ρυθμιστή και η αναστροφική είσοδος τροφοδοτείται από διαιρέτη τάσης. Όταν η τάση από το διαιρέτη γίνει ίση με την τάση από τον εσωτερικό ρυθμιστή, ο συγκριτής αλλάζει το τρανζίστορ εξόδου.

C 2, C 5, C 8 και C 17, C 18- αντίστοιχα, τα φίλτρα εξόδου και εισόδου. Η χωρητικότητα του φίλτρου εξόδου καθορίζει το μέγεθος του κυματισμού της τάσης εξόδου. Εάν κατά τη διάρκεια του υπολογισμού αποδειχθεί ότι απαιτείται πολύ μεγάλη χωρητικότητα για μια δεδομένη τιμή κυματισμού, μπορείτε να υπολογίσετε μεγάλους κυματισμούς και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσετε ένα πρόσθετο φίλτρο LC. Η χωρητικότητα εισόδου λαμβάνεται συνήθως 100 ... 470 microfarads (η σύσταση TI είναι τουλάχιστον 470 microfarads), η χωρητικότητα εξόδου λαμβάνεται επίσης 100 ... 470 microfarads (220 microfarads).

R 11-12-13 (Rsc)είναι μια αντίσταση αίσθησης ρεύματος. Απαιτείται για το κύκλωμα περιορισμού ρεύματος. Μέγιστο ρεύμα τρανζίστορ εξόδου για MC34063 = 1,5A, για AP34063 = 1,6A. Εάν το μέγιστο ρεύμα μεταγωγής υπερβαίνει αυτές τις τιμές, τότε το τσιπ μπορεί να καεί. Εάν είναι σίγουρο ότι το ρεύμα αιχμής δεν πλησιάζει καν τις μέγιστες τιμές, τότε αυτή η αντίσταση μπορεί να παραλειφθεί. Ο υπολογισμός πραγματοποιείται ακριβώς για το ρεύμα αιχμής (του εσωτερικού τρανζίστορ). Όταν χρησιμοποιείτε ένα εξωτερικό τρανζίστορ, το ρεύμα αιχμής ρέει μέσα από αυτό, λιγότερο ρεύμα (ελέγχου) ρέει μέσω του εσωτερικού τρανζίστορ.

VT 4 – ένα εξωτερικό διπολικό τρανζίστορ τοποθετείται στο κύκλωμα όταν το υπολογισμένο ρεύμα αιχμής υπερβαίνει το 1,5A (σε μεγάλο ρεύμα εξόδου). Διαφορετικά, η υπερθέρμανση του μικροκυκλώματος μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία του. Τρόπος λειτουργίας (ρεύμα βάσης τρανζίστορ) R 26 , R 28 .

VD 2 – Δίοδος Schottky ή υπερταχεία (υπερταχεία) δίοδος για τάση (εμπρός και όπισθεν) εξόδου τουλάχιστον 2U

Διαδικασία υπολογισμού:

• Επιλέξτε τις ονομαστικές τάσεις εισόδου και εξόδου: V σε, V έξωκαι μέγιστο

ρεύμα εξόδου εγω εξω.

Στο σχέδιό μας V σε =24V, V out =5V, I out =500mA(μέγιστο 750 mA)

• Επιλέξτε την ελάχιστη τάση εισόδου V σε (λεπτά)και ελάχιστη συχνότητα λειτουργίας fminμε επιλεγμένα V σεκαι εγω εξω.

Στο σχέδιό μας V σε (λεπτά) \u003d 20 V (σύμφωνα με το TK),επιλέγω f min =50 kHz

3) Υπολογίστε την τιμή (t on +t off) μέγσύμφωνα με τον τύπο (t on +t off) max =1/f min, t ενεργό (μέγιστο)- ο μέγιστος χρόνος όταν το τρανζίστορ εξόδου είναι ανοιχτό, toff (μέγ.)- ο μέγιστος χρόνος όταν το τρανζίστορ εξόδου είναι κλειστό.

(t on +t off) max =1/f min =1/50kHz=0.02 Κυρία=20 μs

Υπολογισμός αναλογίας t on/t offσύμφωνα με τον τύπο t on /t off \u003d (V out + V F) / (V in (min) - V sat - V out), που V F- πτώση τάσης στη δίοδο (εμπρός - πτώση τάσης προς τα εμπρός), V κάθισε- πτώση τάσης στο τρανζίστορ εξόδου όταν είναι σε πλήρως ανοιχτή κατάσταση (τάση κορεσμού - κορεσμού) σε δεδομένο ρεύμα. V κάθισεκαθορίζεται από τα γραφήματα ή τους πίνακες που δίνονται στην τεκμηρίωση. Μπορεί να φανεί από τον τύπο ότι όσο περισσότερο V σε, V έξωκαι όσο περισσότερο διαφέρουν μεταξύ τους, τόσο λιγότερη επιρροή έχουν στο τελικό αποτέλεσμα. V Fκαι V κάθισε.

(t on /t off) max =(V out +V F)/(V in(min) -V sat -V out)=(5+0,8)/(20-0,8-5)=5,8/14,2=0,408

4) Γνωρίζοντας t on/t offκαι (t on +t off) μέγνα λύσετε το σύστημα των εξισώσεων και να βρείτε t ενεργό (μέγιστο).

t off = (t on +t off) max / ((t on / t off) max +1) =20μs/(0.408+1)=14.2 μs

t επάνω (Μέγιστη) =20- t off=20-14,2 μs=5,8 μs

5) Βρείτε την χωρητικότητα του πυκνωτή χρονισμού από 11 (Ct) σύμφωνα με τον τύπο:

C 11 \u003d 4,5 * 10 -5 *t ενεργό (μέγ.).

ντο 11 = 4.5*10 -5 * t επάνω (Μέγιστη) \u003d 4,5 * 10 - 5 * 5,8 μS \u003d 261pF(αυτή είναι η ελάχιστη τιμή), πάρτε 680 pF

Όσο μικρότερη είναι η χωρητικότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα. Η χωρητικότητα 680pF αντιστοιχεί σε συχνότητα 14KHz

6) Βρείτε το ρεύμα αιχμής μέσω του τρανζίστορ εξόδου: I PK(switch) =2*I out. Εάν αποδείχθηκε ότι είναι περισσότερο από το μέγιστο ρεύμα του τρανζίστορ εξόδου (1,5 ... 1,6 A), τότε ένας μετατροπέας με τέτοιες παραμέτρους είναι αδύνατος. Πρέπει είτε να υπολογίσετε ξανά το κύκλωμα για χαμηλότερο ρεύμα εξόδου ( εγω εξω), ή χρησιμοποιήστε ένα κύκλωμα με εξωτερικό τρανζίστορ.

I PK(διακόπτης) =2*I out =2*0,5=1ΕΝΑ(για μέγιστο ρεύμα εξόδου 750 mA Ι ΠΚ(διακόπτης) = 1,4Α)

7) Υπολογίστε Rscσύμφωνα με τον τύπο: R sc =0,3/I PK(διακόπτης).

R sc \u003d 0,3 / I PK (διακόπτης) \u003d 0,3 / 1 \u003d 0,3 Ohm,συνδέστε 3 αντιστάσεις παράλληλα R 11-12-13) κατά 1 ohm

8) Υπολογίστε την ελάχιστη χωρητικότητα του πυκνωτή του φίλτρου εξόδου: C 17 =I PK(διακόπτης) *(t on +t off) max /8V κυματισμός (p-p), που V κυματισμός (p-p)- τη μέγιστη τιμή του κυματισμού της τάσης εξόδου. Η μέγιστη χωρητικότητα λαμβάνεται από την πλησιέστερη στις υπολογισμένες τυπικές τιμές.

Από 17 =I PK (διακόπτης) *(t επάνω+ t off) Μέγιστη/8 V κυματισμός (Π — Π) \u003d 1 * 14,2 μS / 8 * 50 mV \u003d 50 μF, παίρνουμε 220 μF

9) Υπολογίστε την ελάχιστη αυτεπαγωγή του επαγωγέα:

μεγάλο 1(ελάχ) = t επάνω (Μέγιστη) *(V σε (ελάχ) — V κάθισε— V έξω)/ I PK (διακόπτης) . Εάν τα C 17 και L 1 είναι πολύ μεγάλα, μπορείτε να προσπαθήσετε να αυξήσετε τη συχνότητα μετατροπής και να επαναλάβετε τον υπολογισμό. Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα μετατροπής, τόσο μικρότερη είναι η ελάχιστη χωρητικότητα του πυκνωτή εξόδου και η ελάχιστη αυτεπαγωγή του επαγωγέα.

L 1(min) \u003d t ενεργοποιημένο (μέγ.) * (V σε (min) -V sat -V out) / I PK (διακόπτης) \u003d 5,8μs *(20-0.8-5)/1=82.3 μΗ

Αυτή είναι η ελάχιστη αυτεπαγωγή. Για το τσιπ MC34063, ο επαγωγέας θα πρέπει να επιλεγεί με γνωστή μεγάλη τιμή επαγωγής από την υπολογιζόμενη τιμή. Επιλέγουμε L = 150 μH από την CoilKraft DO5022.

10) Οι αντιστάσεις του διαιρέτη υπολογίζονται από την αναλογία Έξοδος V \u003d 1,25 * (1 + R 24 / R 21). Αυτές οι αντιστάσεις πρέπει να είναι τουλάχιστον 30 ohms.

Για V out \u003d 5V, παίρνουμε R 24 \u003d 3,6K και, στη συνέχεια,R 21 =1,2K

Ο ηλεκτρονικός υπολογισμός http://uiut.org/master/mc34063/ δείχνει την ορθότητα των υπολογισμένων τιμών (εκτός από Сt=С11):

Υπάρχει επίσης ένας άλλος διαδικτυακός υπολογισμός http://radiohlam.ru/theory/stepdown34063.htm, ο οποίος δείχνει επίσης την ορθότητα των υπολογισμένων τιμών.

12) Σύμφωνα με τις συνθήκες υπολογισμού της ενότητας 7, το ρεύμα αιχμής 1A (Max 1,4A) είναι κοντά στο μέγιστο ρεύμα του τρανζίστορ (1,5 ... 1,6 A) Συνιστάται να εγκαταστήσετε ένα εξωτερικό τρανζίστορ ήδη σε ρεύμα αιχμής 1A, για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση του μικροκυκλώματος. Αυτό έγινε. Επιλέγουμε το τρανζίστορ VT4 MJD45 (τύπου PNP) με συντελεστή μεταφοράς ρεύματος 40 (συνιστάται να λαμβάνετε το h21e όσο το δυνατόν περισσότερο, καθώς το τρανζίστορ λειτουργεί σε λειτουργία κορεσμού και πέφτει τάση περίπου = 0,8V). Ορισμένοι κατασκευαστές τρανζίστορ υποδεικνύουν στον τίτλο του φύλλου δεδομένων σχετικά με μια χαμηλή τιμή της τάσης κορεσμού Usat της τάξης του 1V, η οποία θα πρέπει να καθοδηγείται από.

Ας υπολογίσουμε την αντίσταση των αντιστάσεων R26 και R28 στα κυκλώματα του επιλεγμένου τρανζίστορ VT4.

Ρεύμα βάσης του τρανζίστορ VT4: Εγώ b= I PK (διακόπτης) / η 21 ε . Εγώ b=1/40=25mA

Αντίσταση στο κύκλωμα BE: R 26 =10*η21ε/ I PK (διακόπτης) . R 26 \u003d 10 * 40 / 1 \u003d 400 Ohm (λαμβάνουμε R 26 \u003d 160 Ohm)

Ρεύμα μέσω της αντίστασης R 26: I RBE \u003d V BE /R 26 \u003d 0,8 / 160 \u003d 5mA

Αντίσταση στο κύκλωμα βάσης: R 28 =(Vin(min)-Vsat(οδηγός)-V RSC -V BEQ 1)/(I B +I RBE)

R 28 \u003d (20-0,8-0,1-0,8) / (25 + 5) \u003d 610 Ohm, μπορείτε να πάρετε λιγότερα από 160 Ohm (του ίδιου τύπου με το R 26, καθώς το ενσωματωμένο τρανζίστορ Darlington μπορεί να παρέχει περισσότερο ρεύμα για μια μικρότερη αντίσταση.

13) Υπολογίστε snubber στοιχεία R 32, ντο 16. (δείτε τον υπολογισμό και το διάγραμμα κυκλώματος ενίσχυσης παρακάτω).

14) Υπολογίστε τα στοιχεία του φίλτρου εξόδου μεγάλο 5 , R 37, ντο 24 (G. Ott “Methods of suppressing noise and interference in electronic systems” σελ.120-121).

Επιλέξτε - πηνίο L5 = 150 μH (ίδιου τύπου πηνίο με ενεργή αντίσταση αντίστασης Rdross = 0,25 ohm) και C24 = 47 μF (μια μεγαλύτερη τιμή 100 μF υποδεικνύεται στο κύκλωμα)

Υπολογίστε τον συντελεστή απόσβεσης φίλτρου xi =((R+Rdross)/2)* root(C/L)

Το R=R37 ρυθμίζεται όταν ο συντελεστής απόσβεσης είναι μικρότερος από 0,6 για την αφαίρεση της κορυφής στη σχετική απόκριση συχνότητας του φίλτρου (συντονισμός φίλτρου). Διαφορετικά, το φίλτρο σε αυτή τη συχνότητα αποκοπής θα ενισχύσει τους κραδασμούς και όχι θα τους εξασθενίσει.

Χωρίς R37: Xi=0,25/2*(root 47/150)=0,07 - θα υπάρξει αύξηση της απόκρισης συχνότητας έως +20db, κάτι που είναι κακό, οπότε ορίσαμε R=R37=2,2 Ohm, τότε:

C R37: Ksi = (1 + 2,2) / 2 * (ρίζα 47/150) = 0,646 - με xi 0,5 ή περισσότερο, η απόκριση συχνότητας μειώνεται (δεν υπάρχει συντονισμός).

Η συχνότητα συντονισμού του φίλτρου (συχνότητα αποκοπής) Fср=1/(2*pi*L*C), πρέπει να βρίσκεται κάτω από τις συχνότητες μετατροπής του μικροκυκλώματος (αυτές φιλτράρουν αυτές τις υψηλές συχνότητες των 10-100 kHz). Για τις υποδεικνυόμενες τιμές των L και C, λαμβάνουμε Fcp=1896 Hz, που είναι μικρότερο από τις συχνότητες του μετατροπέα 10-100 kHz. Η αντίσταση R37 δεν μπορεί να αυξηθεί περισσότερο από μερικά ohms, επειδή η τάση θα πέσει πάνω της (σε ρεύμα φορτίου 500mA και R37=2,2 ohms, η πτώση τάσης θα είναι Ur37=I*R=0,5*2,2=1,1V) .

Όλα τα στοιχεία κυκλώματος επιλέγονται για επιφανειακή τοποθέτηση

Ταλαντογράμματα λειτουργίας σε διάφορα σημεία του κυκλώματος μετατροπέα buck:

15) α) Ταλαντογράμματα χωρίς φορτίο ( Uin=24V, Uout=+5V):

Τάση + 5V στην έξοδο του μετατροπέα (στον πυκνωτή C18) χωρίς φορτίο

Το σήμα στον συλλέκτη του τρανζίστορ VT4 έχει συχνότητα 30-40Hz, ίσως χωρίς φορτίο, το κύκλωμα καταναλώνει περίπου 4 mA χωρίς φορτίο

Σήματα ελέγχου στον ακροδέκτη 1 του μικροκυκλώματος (κάτω) και με βάση το τρανζίστορ VT4 (πάνω) χωρίς φορτίο

β) Ταλαντογράμματα υπό φορτίο(Uin=24V, Uout=+5V), με χωρητικότητα ρύθμισης συχνότητας c11=680pF. Αλλάζουμε το φορτίο μειώνοντας την αντίσταση της αντίστασης (3 κυματομορφές παρακάτω). Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα εξόδου του σταθεροποιητή αυξάνεται, όπως και η είσοδος.

Φορτίο - 3 αντιστάσεις 68 ohm παράλληλα ( 221 mA) Ρεύμα εισόδου - 70mA

Κίτρινη δέσμη - σήμα που βασίζεται σε τρανζίστορ (έλεγχος) Μπλε δέσμη - σήμα στον συλλέκτη του τρανζίστορ (έξοδος) Φορτίο - 5 αντιστάσεις 68 ohm παράλληλα ( 367 mA) Ρεύμα εισόδου - 110mA

Κίτρινη δέσμη - σήμα που βασίζεται σε τρανζίστορ (έλεγχος) Μπλε δέσμη - σήμα στον συλλέκτη του τρανζίστορ (έξοδος) Φορτίο - 1 αντίσταση 10 ohm ( 500 mA) Ρεύμα εισόδου - 150 mA

Συμπέρασμα: ανάλογα με το φορτίο, ο ρυθμός επανάληψης παλμού αλλάζει, με υψηλότερο φορτίο, η συχνότητα αυξάνεται, μετά εξαφανίζονται οι παύσεις (+ 5V) μεταξύ των φάσεων συσσώρευσης και ανάκρουσης, παραμένουν μόνο ορθογώνιοι παλμοί - ο σταθεροποιητής λειτουργεί "στο όριο" των δυνατοτήτων του. Αυτό μπορεί επίσης να φανεί από την παρακάτω κυματομορφή, όταν η τάση "πριόνι" έχει υπερτάσεις - ο ρυθμιστής εισέρχεται στη λειτουργία περιορισμού ρεύματος.

γ) Τάση στη χωρητικότητα ρύθμισης συχνότητας c11=680pF σε μέγιστο φορτίο 500mA

Κίτρινη δέσμη - σήμα χωρητικότητας (πριόνι ελέγχου) Μπλε δέσμη - σήμα στον συλλέκτη του τρανζίστορ (έξοδος) Φορτίο - 1 αντίσταση 10 ohm ( 500 mA) Ρεύμα εισόδου - 150 mA

δ) Κυματισμός τάσης στην έξοδο του σταθεροποιητή (c18) σε μέγιστο φορτίο 500 mA

Κίτρινη δέσμη - σήμα κυματισμού εξόδου (c18) Φορτίο - 1 αντίσταση 10 ohm ( 500 mA)

Κυματισμός τάσης στην έξοδο του φίλτρου LC (R) (s24) με μέγιστο φορτίο 500 mA

Κίτρινη δέσμη - σήμα κυματισμού στην έξοδο του φίλτρου LC (R) (c24) Φορτίο - 1 αντίσταση 10 ohm ( 500 mA)

Συμπέρασμα: το εύρος της τάσης κυματισμού κορυφής σε κορυφή έχει μειωθεί από 300mV σε 150mV.

ε) Ταλαντόγραμμα με απόσβεση ταλαντώσεων χωρίς snubber:

Μπλε δέσμη - σε μια δίοδο χωρίς snubber (μπορείτε να δείτε την εισαγωγή ενός παλμού με το χρόνο δεν ισούται με την περίοδο, αφού δεν είναι PWM, αλλά PWM)

Ταλαντόγραμμα με απόσβεση ταλαντώσεων χωρίς snubber (μεγέθυνση):

Υπολογισμός του μετατροπέα ενίσχυσης (αναβάθμιση, ενίσχυση) DC-DC στο τσιπ MC34063

http://uiut.org/master/mc34063/. Για ένα πρόγραμμα οδήγησης ενίσχυσης, είναι βασικά το ίδιο με τον υπολογισμό του προγράμματος οδήγησης buck, επομένως μπορεί να είναι αξιόπιστο. Το κύκλωμα κατά τον ηλεκτρονικό υπολογισμό αλλάζει αυτόματα στο τυπικό κύκλωμα από τα δεδομένα εισόδου «AN920/D», τα αποτελέσματα υπολογισμού και το ίδιο το τυπικό κύκλωμα παρουσιάζονται παρακάτω.

- Τρανζίστορ Ν καναλιού πεδίου VT7 IRFR220N. Αυξάνει την ικανότητα φόρτωσης του τσιπ, σας επιτρέπει να κάνετε γρήγορη εναλλαγή. Επιλογή από: Το ηλεκτρικό κύκλωμα του μετατροπέα ενίσχυσης φαίνεται στο Σχήμα 2. Οι αριθμοί των στοιχείων κυκλώματος αντιστοιχούν στην τελευταία έκδοση του κυκλώματος (από το αρχείο «Πρόγραμμα οδήγησης MC34063 3in1 - έκδοση 08.SCH»). Το σχήμα έχει στοιχεία που δεν περιλαμβάνονται στο τυπικό διαδικτυακό σχήμα υπολογισμού. Αυτά είναι τα ακόλουθα στοιχεία:

• Μέγιστη τάση πηγής αποστράγγισης V DSS =200V, ίσως υψηλή τάση στην έξοδο + 94V
• Μικρή πτώση τάσης καναλιού RDS(on)max=0,6ΟΜ.Όσο χαμηλότερη είναι η αντίσταση του καναλιού, τόσο μικρότερη είναι η απώλεια θέρμανσης και τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση.
• Μικρή χωρητικότητα (είσοδος) που καθορίζει το φορτίο πύλης Qg (Συνολική χρέωση πύλης)και χαμηλό ρεύμα πύλης εισόδου. Για αυτό το τρανζίστορ Εγώ=Qg*fsw=15nC*50 kHz=750uA.
• Μέγιστο ρεύμα αποστράγγισης I d=5Α, mk ρεύμα παλμού Ipk=812 mA σε ρεύμα εξόδου 100mA

- στοιχεία του διαιρέτη τάσης R30, R31 και R33 (μειώνει την τάση για την πύλη VT7, η οποία δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από V GS \u003d 20V)

- στοιχεία εκφόρτισης της χωρητικότητας εισόδου VT7 - R34, VD3, VT6 κατά την αλλαγή του τρανζίστορ VT7 στην κλειστή κατάσταση. Μειώνει τον χρόνο αποσύνθεσης της πύλης VT7 από 400nS (δεν φαίνεται) σε 50nS (κυματομορφή 50nS). Το log 0 στον ακροδέκτη 2 του μικροκυκλώματος ανοίγει το τρανζίστορ VT6 PNP και η χωρητικότητα της πύλης εισόδου εκφορτίζεται μέσω της διασταύρωσης VT6 CE (γρηγορότερα από ό,τι ακριβώς μέσω της αντίστασης R33, R34).

- το πηνίο L στον υπολογισμό αποδεικνύεται πολύ μεγάλο, επιλέγεται μια μικρότερη τιμή L = L4 (Εικ. 2) = 150 μH

- Στοιχεία snubber C21, R36.

Υπολογισμός Snubber:

Επομένως L=1/(4*3,14^2*(1,2*10^6)^2*26*10^-12)=6,772*10^4 Rsn=√(6,772*10^4 /26*10^- 12)=5,1kΩ

Η τιμή της χωρητικότητας snubber είναι συνήθως μια συμβιβαστική λύση, αφού, αφενός, όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα, τόσο καλύτερη είναι η εξομάλυνση ( μικρότερος αριθμόςδιακυμάνσεις), από την άλλη πλευρά, σε κάθε κύκλο η χωρητικότητα επαναφορτίζεται και διαχέει μέρος της χρήσιμης ενέργειας μέσω της αντίστασης, η οποία επηρεάζει την απόδοση (συνήθως, ένα κανονικά υπολογισμένο snubber μειώνει την απόδοση πολύ ελαφρά, μέσα σε ένα δύο τοις εκατό).

Ρυθμίζοντας μια μεταβλητή αντίσταση, η αντίσταση προσδιορίστηκε με μεγαλύτερη ακρίβεια R=1 κ

Εικ. 2 Διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος ενός οδηγού ανύψωσης (αναβάθμιση, ενίσχυση).

Ταλαντογράμματα εργασίας σε διάφορα σημεία του κυκλώματος του μετατροπέα ενίσχυσης:

α) Τάση σε διάφορα σημεία χωρίς φορτίο:

Τάση εξόδου - 94V χωρίς φορτίο

Τάση πύλης χωρίς φορτίο

Τάση αποστράγγισης χωρίς φορτίο

β) την τάση στην πύλη (κίτρινη δέσμη) και στην αποστράγγιση (μπλε δέσμη) του τρανζίστορ VT7:

στην πύλη και στην αποχέτευση υπό φορτίο, η συχνότητα αλλάζει από 11 kHz (90 μs) σε 20 kHz (50 μs) - αυτά δεν είναι PWM, αλλά PFM

σε πύλη και αποστράγγιση υπό φορτίο χωρίς snubber (τεντωμένο - 1 περίοδος ταλάντωσης)

πύλη και αποστράγγιση υπό φορτίο με snubber

γ) πείρος τάσης 2 της μπροστινής και πίσω ακμής (κίτρινη δοκός) και στην πύλη (μπλε δοκός) VT7, πείρος πριονιού 3:

μπλε - Χρόνος ανόδου 450 ns στην πύλη VT7

Κίτρινο - χρόνος ανόδου 50 ns ανά ακίδα 2 μικροκυκλώματα μπλε - χρόνος ανόδου 50 ns στην πύλη VT7

πριόνι σε Ct (pin 3 IC) με υπέρβαση ελέγχου F = 11k

Υπολογισμός μετατροπέα DC-DC (step-up / step-down, inverter) στο τσιπ MC34063

Ο υπολογισμός πραγματοποιείται επίσης σύμφωνα με την τυπική μέθοδο «AN920/D» από το ON Semiconductor.

Ο υπολογισμός μπορεί να πραγματοποιηθεί αμέσως «online» http://uiut.org/master/mc34063/. Για ένα πρόγραμμα οδήγησης αναστροφής, είναι βασικά το ίδιο με τον υπολογισμό του προγράμματος οδήγησης buck, επομένως μπορεί να είναι αξιόπιστο. Το κύκλωμα κατά τον ηλεκτρονικό υπολογισμό αλλάζει αυτόματα στο τυπικό κύκλωμα από τα δεδομένα εισόδου «AN920/D», τα αποτελέσματα υπολογισμού και το ίδιο το τυπικό κύκλωμα παρουσιάζονται παρακάτω.

- διπολικό τρανζίστορ PNP VT7 (αυξάνει τη χωρητικότητα φορτίου) Το ηλεκτρικό κύκλωμα του μετατροπέα αναστροφής φαίνεται στο σχήμα 3. Οι αριθμοί των στοιχείων του κυκλώματος αντιστοιχούν στην τελευταία έκδοση του κυκλώματος (από το αρχείο «Πρόγραμμα οδήγησης MC34063 3in1 - έκδοση 08 .SCH»). Το σχήμα έχει στοιχεία που δεν περιλαμβάνονται στο τυπικό διαδικτυακό σχήμα υπολογισμού. Αυτά είναι τα ακόλουθα στοιχεία:

- στοιχεία του διαιρέτη τάσης R27, R29 (ρυθμίζει το ρεύμα βάσης και τον τρόπο λειτουργίας VT7),

- Στοιχεία snubber C15, R35 (καταστέλλει τις ανεπιθύμητες διακυμάνσεις από το γκάζι)

Ορισμένα στοιχεία διαφέρουν από τα υπολογιζόμενα:

• Το πηνίο L λαμβάνεται μικρότερο από την υπολογιζόμενη τιμή L=L2 (Εικ. 3)=150 μH (ο ίδιος τύπος όλων των πηνίων)
• η χωρητικότητα εξόδου λαμβάνεται μικρότερη από την υπολογιζόμενη C0 \u003d C19 \u003d 220 μF
• ο πυκνωτής ρύθμισης συχνότητας λαμβάνεται C13 = 680pF, αντιστοιχεί σε συχνότητα 14KHz
• αντιστάσεις διαιρέτη R2=R22=3,6K, R1=R25=1,2K (λαμβάνονται πρώτα για τάση εξόδου -5V) και τελικές αντιστάσεις R2=R22=5,1K, R1=R25=1,2K (τάση εξόδου -6,5V)

λήφθηκε αντίσταση περιορισμού ρεύματος Rsc - 3 αντιστάσεις παράλληλα 1 ohm η καθεμία (προκύπτουσα αντίσταση 0,3 ohm)

Εικ. 3 Διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος του μετατροπέα (ανέβασμα / υποβάθμιση, μετατροπέας).

Ταλαντογράμματα εργασίας σε διάφορα σημεία του κυκλώματος μετατροπέα:

α) σε τάση εισόδου +24V χωρίς φορτίο:

στην έξοδο -6,5V χωρίς φορτίο

στον συλλέκτη - συσσώρευση και απελευθέρωση ενέργειας χωρίς φορτίο

στον πείρο 1 και στη βάση του τρανζίστορ χωρίς φορτίο

στη βάση και τον συλλέκτη του τρανζίστορ χωρίς φορτίο

κυματισμός εξόδου χωρίς φορτίο

• 20.09.2014

  Η σκανδάλη είναι μια συσκευή με δύο σταθερές καταστάσεις ισορροπίας που έχει σχεδιαστεί για να καταγράφει και να αποθηκεύει πληροφορίες. Το flip-flop μπορεί να αποθηκεύσει 1 bit δεδομένων. Το σύμβολο της σκανδάλης έχει τη μορφή ορθογωνίου, μέσα στο οποίο αναγράφεται το γράμμα Τ. Τα σήματα εισόδου συνδέονται με την εικόνα του ορθογωνίου στα αριστερά. Οι ονομασίες των εισόδων σήματος γράφονται σε ένα πρόσθετο πεδίο στο αριστερό τμήμα του ορθογωνίου. …

• 21.09.2014

  Το στάδιο εξόδου ενός κύκλου ενός ενισχυτή σωλήνα περιέχει ελάχιστα εξαρτήματα και είναι εύκολο να συναρμολογηθεί και να ρυθμιστεί. Τα πεντόδια στο στάδιο εξόδου μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο σε εξαιρετικά γραμμική μεταγωγή, τριοδική ή συμβατική λειτουργία. Με την εναλλαγή τριόδου, το πλέγμα θωράκισης συνδέεται με την άνοδο μέσω μιας αντίστασης 100 ... 1000 Ohm. Στην υπεργραμμική μεταγωγή, ο καταρράκτης καλύπτεται από το λειτουργικό σύστημα κατά μήκος του πλέγματος διαλογής, το οποίο δίνει μια μείωση στο ...

• 04.05.2015

  Το σχήμα δείχνει ένα διάγραμμα ενός απλού τηλεχειριστηρίου υπερύθρων και δέκτη, του οποίου το στοιχείο ενεργοποίησης είναι ένα ρελέ. Λόγω της απλότητας του κυκλώματος τηλεχειρισμού, η συσκευή μπορεί να εκτελέσει μόνο δύο ενέργειες, αυτή είναι να ενεργοποιήσει το ρελέ και να το απενεργοποιήσει απελευθερώνοντας το κουμπί S1, το οποίο μπορεί να επαρκεί για ορισμένους σκοπούς (πόρτες γκαράζ, άνοιγμα ηλεκτρομαγνητικής κλειδαριάς , και τα λοιπά.). Η ρύθμιση του σχήματος είναι πολύ...

• 05.10.2014

  Το κύκλωμα κατασκευάζεται σε διπλό op-amp TL072. Στο Α1.1 κατασκευάστηκε προενισχυτής με συντελεστή. ενίσχυση με δεδομένη αναλογία R2\R3. Το R1 είναι ο έλεγχος έντασης. Το Op-amp A1.2 διαθέτει ενεργό έλεγχο γέφυρας τριών ζωνών. Οι ρυθμίσεις γίνονται από μεταβλητές αντιστάσεις R7R8R9. Συντ. μετάδοση αυτού του κόμβου 1. Η προσαρμοσμένη παροχή του προκαταρκτικού ULF μπορεί να είναι από ± 4V έως ± 15V Βιβλιογραφία ...