Кола претварача за појачање од 3,7 В до 5 В помоћу мц34063

У модерно доба, литијумске батерије обогаћују свет електронике. Пуне се врло брзо и пружају добру резервну копију, што заједно са њиховим ниским производним трошковима чини литијумске батерије најпожељнијим избором за преносиве уређаје. Како се напон једноћелијске литијумске батерије креће од најмање 3,2 напона до 4,2 В, тешко је напајати оне кругове којима је потребно 5 В или више. У том случају потребан нам је појачивач, који ће појачати напон према захтеву оптерећења, више него што је то улазни напон.

Много избора доступних у овом сегменту; МЦ34063 је најпопуларнији прекидачки регулатор у таквом сегменту. МЦП34063 се може конфигурисати у три операције, Буцк, Боост и Инвертинг. Користимо МЦ34063 као прекидачки регулатор појачања и појачат ћемо напон литијумске батерије од 3,7 В на 5,5 В са излазним струјама од 500 мА. Претходно смо направили склоп Буцк Цонвертера да смањимо напон; овде можете погледати и многе занимљиве пројекте енергетске електронике.

ИЦ МЦ34063

Дијаграм пиноут МЦ34063 приказан је на доњој слици. На левој страни је приказан унутрашњи круг МЦ34063, а на другој страни пиноут дијаграм.

МЦ34063 је 1. 5А Корак горе или корак доле или инвертовање регулатора, због својства претварања једносмерног напона, МЦ34063 је ИЦ-претварач једносмерне и једносмерне струје.

Овај ИЦ пружа следеће карактеристике у свом 8-пинском пакету -

1. Референца температуре компензоване
2. Коло за ограничење струје
3. Осцилатор са контролисаним радним циклусом са активним прекидачем излаза покретача велике струје.
4. Прихватите 3.0В до 40В једносмерне струје.
5. Може се радити на преклопној фреквенцији од 100 КХз са толеранцијом од 2%.
6. Врло мала струја у стању приправности
7. Подесиви излазни напон

Такође, упркос овим карактеристикама, широко је доступан и много је исплативији од осталих ИЦ-а доступних у таквом сегменту.

Дизајнирајмо наш појачавајући круг помоћу МЦ34063 за повишење напона литијумске батерије од 3,7 В на 5,5 В.

Израчунавање вредности компонената за појачивач претварача

Ако проверимо табелу података, можемо видети да је присутна комплетна таблица формула за израчунавање жељених вредности потребних према нашем захтеву. Ево листа са формулама који је доступан у техничком листу, а такође је приказан и појачавајући круг.

Ево шеме без вредности тих компоненти, која ће се додатно користити са МЦ34063.

Сада ћемо израчунати вредности које су потребне за наш дизајн. Можемо да направимо прорачуне на основу формула наведених у техничком листу или можемо да користимо Екцел лист који пружа веб локација ОН Семицондуцтор. Ево линка Екцел листа.

хттпс://ввв.онсеми.цом/пуб/Цоллатерал/МЦ34063%20ДВС.КСЛС

Кораци за израчунавање вредности тих компонената

Корак 1: - Прво морамо одабрати диоду. Изабраћемо широко доступну диоду 1Н5819. Према техничком листу, при напону струје од 1А предњи напон диоде биће 0,60 В.

Корак 2: - Израчунаћемо користећи формулу

За то је наш Воут 5,5 В, предњи напон диоде (Вф) је 0,60 В. Наш минимални напон Вин (мин) је 3,2 В, јер је ово најнижи прихватљиви напон једноћелијске батерије. А за напон засићења излазног прекидача (Всат) он је 1В (1В у техничком листу). Тако што, све ово заједно добијамо

(5,5 + 0,60-3,2 / 3,2-1) = 0,9 Дакле, т _ОН / т _ОФФ = 1,31

Корак 3: - Не, израчунаћемо време Тон + Тофф, према формули Тон + Тофф = 1 / ф

Изабраћемо доњу преклопну фреквенцију, 50Кхз.

Дакле, Тон + Тофф = 1 / 50Кхз = 20ус Дакле, наша Тон + Тофф је 20уС

Корак 4: - Сада ћемо израчунати време _{искључења} Т.

Т _{искључено} = (Т _{укључено} + Т _{искључено} / (Т _{укључено} / _{искључено}) +1)

Као што смо раније израчунавали Тон + Тофф и Тон / Тофф, прорачун ће сада бити лакши, Тофф = 20ус / 1,31 + 1 = 8,65ус

Корак 5: - Следећи корак је израчунавање тоне, Т _{укључено} = (Т _{укључено} + Т _{искључено}) - Т _{искључено} = 20ус - 8.65ус = 11.35ус

Корак 6: - Морамо одабрати временски кондензатор Цт, који ће бити потребан да би се произвела жељена фреквенција. Цт = 4,0 к 10 ^-5 к тона = 4,0 к 10 ^-5 к 11,35уС = 454пФ

Корак 7: - Сада морамо израчунати просечну струју индуктора или

ИЛ (просечно). ИЛ (просечно) = Иоут (мак) к ((Т _{укључено} / _{искључено}) +1)

Наша максимална излазна струја биће 500мА. Дакле, просечна струја индуктора биће.5А к (1.31 + 1) = 1.15А.

Корак 8: - Сада је време за валовиту струју индуктора. Типични индуктор користи 20-40% просечне излазне струје. Дакле, ако одаберемо валовиту струју индуктора 30%, то ће бити 1,15 * 30% = 0,34А

Корак 9: - Вршна струја пребацивања биће ИЛ (просечно) + Ириппле / 2 = 1,15 +.34 / 2 = 1,32А

Корак 10: - У зависности од тих вредности израчунаћемо вредност индуктора

Корак 11: - За струју од 500 мА, вредност Рсц ће бити 0,3 / Ипк. Дакле, за наш захтев то ће бити Рсц =.3 / 1.32 =.22 Охмс

Корак 12: - Израчунајмо вредности излазног кондензатора

Можемо одабрати вредност таласа од 250мВ (од врха до врха) из појачаног излаза.

Дакле, Цоут = 9 * (0,5 * 11,35ус / 0,25) = 204,3уФ

Изабраћемо 220уФ, 12В . Што се више кондензатора користи, то ће се смањити таласање.

Корак 13: - Последњи пут морамо израчунати вредност отпорника повратних напона. Воут = 1,25 (1 + Р2 / Р1)

Изабраћемо Р1 вредност 2к, Дакле, Р2 вредност ће бити 5,5 = 1,25 (1 + Р2 / 2к) = 6,8к

Израчунали смо све вредности. Дакле, испод је коначна шема:

Дијаграм круга претварача појачања

Потребне компоненте

1. Релевантни конектор за улаз и излаз - 2 бр
2. 2к отпорник - 1 бр
3. 6.8к отпорник - 1 бр
4. 1Н5819- 1нос
5. 100уФ, 12В и 194.94уФ, 12В кондензатор (користи се 220уФ, 12В, изабрана је блиска вредност) по 1 нос.
6. Пригушница 18,91уХ, 1,5А - 1 бр. (Користи се 33уХ 2,5А, био је лако доступан код нас)
7. 454пФ (користи се 470пФ) керамички кондензатор диска 1 бр
8. 1 Литијум-јонска или литијум-полимерна батерија Једна ћелија или паралелна ћелија, у зависности од капацитета батерије за резервно издање у потребним пројектима.
9. МЦ34063 прекидачки регулатор ИЦ
10. Отпорник.24охмс (.3Р, 2В коришћен)
11. 1 нос Веробоард (може се користити тачкасто или повезано веровање).
12. Лемилица
13. Флукс за лемљење и жице за лемљење.
14. Додатне жице ако је потребно.

Напомена: Користили смо индуктор од 33ух, јер је лако доступан код локалних добављача са тренутном оценом 2,5А. Такође смо уместо тога користили.3Р отпорник.22Р.

Након распоређивања компоненти, лемите их на Перф плочу

Лемљење је завршено.

Тестирање круга претварача појачања

Пре тестирања кола потребна су нам променљива једносмерна оптерећења за цртање струје из једносмерног напајања. У малој лабораторији за електронику у којој тестирамо коло, толеранције испитивања су много веће и због тога мало тачности мерења није на нивоу.

Осцилоскоп је правилно калибрисан, али вештачки звукови, ЕМИ, РФ такође могу променити тачност резултата испитивања. Такође, Мултиметар има толеранције +/- 1%.

Овде ћемо измерити следеће ствари

1. Излазно валовање и напон при различитим оптерећењима до 500мА.
2. Ефикасност кола.
3. Потрошња струје у празном ходу круга.
4. Стање кратког споја кола.
5. Такође, шта ће се догодити ако преоптеретимо излаз?

Наша собна температура је 25 степени Целзијуса где смо тестирали коло.

На горњој слици можемо видети једносмерно оптерећење. Ово је отпорно оптерећење и као што видимо, отпорници од 10 ком 1 паралелно повезани оми су стварно оптерећење повезано преко МОСФЕТ-а. Ми ћемо контролисати МОСФЕТ капију и омогућити струји да тече кроз отпоре. Ти отпорници претварају електричне снаге у грејање. Резултат се састоји од 5% толеранције. Такође ови резултати оптерећења укључују и извлачење снаге самог терета, па кад он не вуче никакав терет, он ће показати подразумеваних 70мА струје оптерећења. Снагу ћемо напајати из другог извора напајања и тестирати струјни круг. Коначни излаз биће (резултат - 70мА ). Користићемо мултиметре са тренутним режимом осетљивости и мерити струју. Како је мерач у серији са једносмерним оптерећењем, приказ оптерећења неће пружити тачан резултат због пада напона ранжирних отпорника унутар мултиметара. Забележићемо резултат бројила.

Испод је наша поставка теста; прикључили смо оптерећење преко кола, меримо излазну струју преко регулатора појачања као и излазни напон истог. Осцилоскоп је такође повезан преко претварача појачања, тако да такође можемо проверити излазни напон. 18650 литијумска батерија (1С2П - 3.7В 4400мАх) пружа улазни напон.

Излаз црпимо.48А или 480-70 = 410мА струје. Излазни напон је 5,06В.

У овом тренутку, ако у осцилоскопу проверимо талас до врха таласања. Видимо излазни талас, талас је 260мВ (пк-пк).

Ево детаљног извештаја о испитивању

Време (сек)	Оптерећење (мА)	Напон (В)	Талас (пп) (мВ)
180	0	5.54	180
180	100	5.46	196
180	200	5.32	208
180	300	5.36	220
180	400	5.16	243
180	500	5.08	258
180	600	4.29	325

Променили смо оптерећење и чекали смо по 3 минута у сваком кораку да бисмо проверили да ли су резултати стабилни или не. После оптерећења од 530мА (.53А), напон је значајно опао. У осталим случајевима од 0 оптерећења до 500мА излазни напон је пао.46В.

Тестирање кола помоћу бенч напајања

Како не можемо да контролишемо напон акумулатора, користили смо и променљиву јединицу за напајање са стола како бисмо проверили излазни напон на минималном и максималном улазном напону (3,3-4,7 В) да бисмо проверили да ли ради или не,

На горњој слици напајање напајања даје улазни напон од 3.3В. Дисплеј оптерећења приказује излаз од 5,35 В при повлачењу струје од 350 мА из преклопног напајања. Како се терет напаја из стоног напајања, приказ оптерећења није тачан. Тренутни резултат извлачења (347мА) такође се састоји од тренутног извлачења из напајања са стола од самог оптерећења. Терет се напаја помоћу напајања са стола (12В / 60мА). Дакле, стварна струја која се црпи са излаза МЦ34063 је 347-60 = 287мА.

Ефикасност смо израчунали на 3.3В променом оптерећења, ево резултата

Улазни напон (В)	Улазна струја (А)	Улазна снага (В)	Излазни напон (В)	Излазна струја (А)	Излазна снага (В)	Ефикасност (н)
3.3	0.46	1.518	5.49	0.183	1.00467	66.1837945
3.3	0.65	2.145	5.35	0.287	1.53545	71.5827506
3.3	0.8	2.64	5.21	0.349	1.81829	68.8746212
3.3	1	3.3	5.12	0.451	2.30912	69.9733333
3.3	1.13	3.729	5.03	0.52	2.6156	70.1421293

Сада смо променили напон на 4,2В улаз. Добијамо 5.41В као излаз када црпамо 357 - 60 = 297мА оптерећења.

Такође смо тестирали ефикасност. Нешто је бољи од претходног резултата.

Улазни напон (В)	Улазна струја (А)	Улазна снага (В)	Излазни напон (В)	Излазна струја (А)	Излазна снага (В)	Ефикасност
4.2	0.23	0.966	5.59	0.12	0.6708	69.4409938
4.2	0.37	1.554	5.46	0.21	1.1466	73.7837838
4.2	0.47	1.974	5.41	0.28	1.5148	76.7375887
4.2	0.64	2.688	5.39	0.38	2.0482	76.1979167
4.2	0.8	3.36	5.23	0.47	2.4581	73.1577381

Потрошња струје празног хода у кругу бележи 3,47мА у свим условима када је оптерећење 0 .

Такође, проверили смо да ли постоји кратки спој, уочен нормалан рад. Након максималног прага излазне струје, излазни напон постаје знатно нижи и након одређеног времена приближава се нули.

У овом колу се могу направити побољшања; кондензатор веће вредности ЕСР веће вредности може се користити за смањење вала на излазу. Такође је потребно правилно дизајнирање ПЦБ-а.