Некоторое время назад я уже публиковал обзор, где показал как при помощи КРЕН5 сделать ШИМ стабилизатор. Тогда же я упомянул о одном из самых распространенных и наверное самых дешевых контроллеров DC-DC преобразователей. Микросхеме МС34063.
Сегодня я попробую дополнить предыдущий обзор.
Вообще, данную микросхему можно считать устаревшей, но тем не менее она пользуется заслуженной популярностью. В основном из-за низкой цены. Я их до сих пор иногда использую в своих всяких поделках.
Собственно потому я и решил прикупить себе сотню таких микрух. Обошлись они мне в 4 доллара, сейчас у того же продавца они стоят 3.7 доллара за сотню, это всего 3.7 цента за штуку.
Найти можно и дешевле, но я заказывал их в комплект к другим деталям (обзоры зарядного для литиевого аккумулятора и стабилизатор тока для фонарика). Есть еще четвертый компонент, который я заказал там же, но о нем в другой раз.
Ну я наверное уже утомил длинным вступлением, потому перейду к обзору.
Предупрежу сразу, будет много всяких фото.
Пришло это все в пакетиках, замотанное в ленту из пупырки. Такая себе кучка :)
Сами микросхемы аккуратно запакованы в пакетик с защелкой, на него наклеена бумажка с наименованием. Написано от руки, но проблемы распознать надпись, думаю не возникнет.
Данные микросхемы производятся разными производителями и маркируются так же по разному.
MC34063
KA34063
UCC34063
И т.д.
Как видно, меняются только первые буквы, цифры остаются неизменными, потому обычно ее называют просто 34063.
Мне достались первые, MC34063.
Фото рядом с такой же микрухой, но другого производителя.
Обозреваемая выделяется более четкой маркировкой.
Что дальше можно обозреть я не знаю, потому перейду ко второй части обзора, познавательной.
DC-DC преобразователи используются во многих местах, сейчас наверное уже тяжело встретить электронное устройство, где их нет.
Существует три основные схемы преобразования, все они описаны в
даташите к 34063, а так же в
дополнении по ее применению, ну и в еще одном
описании.
Все описанные схемы не имеют гальванической развязки. Так же, если вы посмотрите внимательно все три схемы, то заметите, что они очень похожи и отличаются перестановкой местами трех компонентов, дросселя, диода и силового ключа.
Сначала самая распространенная.
Step-down или понижающий ШИМ преобразователь.
Применяется там, где надо понизить напряжение, причем сделать это с максимальным КПД.
Напряжение на входе всегда больше, чем на выходе, обычно минимум на 2-3 Вольта, чем больше разница, тем лучше (в разумных пределах).
При этом ток на входе меньше, чем на выходе.
Такую схемотехнику применяют часто на материнских платах, правда преобразователи там обычно многофазные и с синхронным выпрямлением, но суть остается прежней, Step-Down.
В этой схеме дроссель накапливает энергию при открытом ключе, а после закрытия ключа напряжение на дросселе (за счёт самоиндукции) заряжает выходной конденсатор
Следующая схема применяется немного реже первой.
Ее часто можно встретить в Power-bank, где из напряжения аккумулятора в 3-4.2 Вольта получается стабилизированные 5 Вольт.
При помощи такой схемы можно получить и больше, чем 5 Вольт, но надо учитывать, что чем больше разница напряжений, тем тяжелее работать преобразователю.
Так же есть одна не очень приятная особенность данного решения, выход нельзя отключить «программно». Т.е. аккумулятор всегда подключен к выходу через диод. Так же в случае КЗ ток будет ограничен только внутренним сопротивлением нагрузки и батареи.
Для защиты от этого применяют либо предохранители, либо дополнительный силовой ключ.
Так же как и в прошлый раз, при открытом силовом ключе сначала накапливается энергия в дросселе, после закрытия ключа ток на дросселе меняет свою полярность и суммируясь с напряжением батареи поступает на выход через диод.
Напряжение на выходе такой схемы не может быть ниже напряжения на входе минус падение на диоде.
Ток на входе больше чем на выходе (иногда значительно).
Третья схема применяется довольно редко, но не рассмотреть ее будет неправильно.
Это схема имеет на выходе напряжение обратной полярности, чем на входе.
Называется — инвертирующий преобразователь.
В принципе данная схема может как повышать, так и понижать напряжение относительно входного, но из-за особенностей схемотехники чаще используется только для напряжений больше или равных входному.
Преимущество данной схемотехники — возможность отключения напряжения на выходе при помощи закрытия силового ключа. Это так же умеет делать и первая схема.
Как и в предыдущих схемах, энергия накапливается в дросселе, а после закрытия силового ключа поступает в нагрузку через обратно включенный диод.
Когда я задумывал данный обзор, то не знал, что лучше выбрать для примера.
Были варианты сделать понижающий преобразователь для РоЕ или повышающий для питания светодиода, но как то все это было неинтересно и совсем скучно.
Но несколько дней назад позвонил товарищ и попросил помочь ему с решением одной задачки.
Надо было получить выходное стабилизированное напряжение независимо от того, входно больше или меньше выходного.
Т.е. нужен был повышающе-понижающий преобразователь.
Топология данных преобразователей называется
SEPIC (Single-ended primary-inductor converter).
Еще пара неплохих документов по данной топологии.
1,
2.
Схема данного типа преобразователей заметно сложнее и содержит дополнительный конденсатор и дроссель.
Вот по этой схеме я и решил делать
Для примера я решил делать преобразователь, способный давать стабилизированные 12 Вольт при колебаниях входного от 9 до 16 Вольт. Правда мощность преобразователя невелика, так как используется встроенный ключ микросхемы, но решение вполне работоспособно.
Если умощнить схему, поставить дополнительный полевой транзистор, дроссели на больший ток и т.д. то такая схема может помочь решить проблему питания 3,5 дюйма жесткого диска в машине.
Так же, такие преобразователи могут помочь решить проблему получения, ставшего уже популярным, напряжения 3.3 Вольт от одного литиевого аккумулятора в диапазоне 3-4.2 Вольта.
Но для начала превратим условную схему в принципиальную.
После этого превратим ее в трассировку, не будем же мы на монтажной плате все ваять.
Ну дальше я пропущу этапы, описанные в одном из моих
обзоров, где я показал, как изготавливать печатную плату.
В итоге получилась небольшая платка, размеры платы 28х22.5, толщина после запайки деталей — 8мм.
Нарыл по дому всяких разных деталек.
Дроссели у меня были в одном из обзоров.
Резисторы всегда есть.
Конденсаторы частично были, а частично выпаял из разных устройств.
Керамический на 10мкФ выпаял из старого жесткого диска (еще они водятся на платах мониторов), алюминиевый SMD взял из старого CD-ROMа.
Спаял платку, получилось вроде аккуратно. Надо было сделать фото на каком нибудь спичечном коробке, но забыл. Размеры платы примерно в 2.5 раза меньше спичечного коробка.
Плата поближе, старался компоновать плату поплотнее, свободного месте не очень много.
Резистор 0.25 Ома образован четырьма по 1 Ом параллельно в 2 этажа.
Ну а дальше результаты проверки.
Фотографий много, потому убрал под спойлер
Проверял в четырех диапазонах, но случайно получилось в пяти, не стал этому противиться, а просто сделал еще одно фото.
У меня не было резистора на 13КОм, пришлось впаять на 12, поэтому на выходе напряжение несколько занижено.
Но так как плату я делал просто для проверки микросхемы (т.е. сама по себе эта плата больше для меня никакой ценности не несет) и написания обзора, то не стал заморачиваться.
В качестве нагрузки была лампа накаливания, ток нагрузки около 225мА
На входе 9 Вольт, на выходе 11.45
На входе 11 Вольт, на выходе 11.44.
На входе 13 вольт, на выходе все те же 11.44
На входе 15 Вольт, на выходе опять 11.44. :)
После этого думал закончить, но так как в схеме указал диапазон до 16 Вольт, то и проверить решил на 16.
На входе 16.28, на выходе 11.44
Так как я разжился цифровым осциллографом, то решил снять осциллограммы.
Я их так же спрятал под спойлер, так как их довольно много
Я сделал осциллограммы на выходе микросхемы и на выходе БП.
В щупе был включен делитель сигнала на 10.
9 Вольт
11 Вольт
13 Вольт
15 Вольт. Здесь я изменил время развертки, так как не получалось впихнуть весь период в одно окно.
Это конечно игрушка, мощность преобразователя смешная, хотя и полезная.
Но товарищу я подобрал несколько более
мощный вариант на Алиэксрессе.
Возможно кому то будет и полезно.
Ссылки по теме.
Повышающе-понижающий DC-DC преобразователь 7..14В / 9В 0,5А
MC34063 sepic
Стабилизатор тока светодиодов на микросхеме МС34063
MC34063A описание, схема подключения.
Калькулятор DC-DC MC34063
Файл печатной платы, схема, даташит. —
ссылка.
В общем вот такой получился спонтанный микрообзор микросхемы.
Резюме.
Микросхемы вполне годные, меня устроили, особенно по этой цене.
Надеюсь, что обзор будет полезен. Если есть идеи по доработке, буду рад выслушать.
Наверняка где нибудь накосячил, так как писал без шпаргалок, потому если заметили ошибки, сильно не ругайте.
Хинт по 34063
Многие знают, что так как эта микросхема не является полноценным ШИМ контроллером, а скорее ЧИМ, т.е. у нее частота имеет свойство «плавать» в зависимости от напряжения и нагрузки.
Из-за этого дроссель может неприятно «жужжать».
Избавиться от этого эффекта поможет резистор номиналом 300-680к, подключенный между выводом подключения времязадающего конденсатора и выходом на точку соединения дросселя, диода и силового ключа микросхемы (для схемы Step-Down).
На других топологиях не проверял, но думаю, что тоже поможет.
Вместо котика
А вот так выглядит кристалл 34063 при более детальном рассмотрении в электронный микроскоп.
Но так как микроскоп я еще не купил, то фото из
инета.
И за хинт спасибо, я 34063 именно за ЧИМ недолюбливал.
Цена впечатлила…
А 13кОм можно получить последовательным включением двух резисторов.
Просто места на плате под два не было, да и не стал заморачиваться.
Можно было параллельно два подобрать.
Есть полное описание к этой микросхеме, и как рассчитываются параметры.
Там же есть схема для вашей задачи на одном дросселе (18я страница)
Может соберете и сравните КПД?
Китайцы ведь не зря делают с двумя дросселями. Хотя по деньгам доп транзистор может быть дешевле дросселя.
вот у вас измерения есть, я бы ещё дал помимо входного напряжения и ток. посмотреть как меняется кпд.
кстати в конце всей сборки, чтобы добиться оптимальной работы схемы, с учётом всех переходных процессов, насыщений и т.д… я бы изменял частоту и смотрел кпд. Наверняка есть какая то частота оптимальная, где все элементы будут по максимуму согласованно работать
Автору спасибо.
А суть вот в чём:
Друзья, помогите пожалуйста опознать подобный чип в сгоревшей 50-баксовой китайской IP-камере, у меня их 3 и все спалил подав вместо 5в слегка повышенное (7~9) питание дабы скомпенсировать падение на проводе (со другими раньше прокатывало, а эти завоняли).
Я понимаю там преобразование 5-3.3в
Или хотя бы принцип схемы питания этой камеры, сам не смог найти.
Буду премного благодарен — жалко выкидывать
Похож на обычный линейный стабилизатор напряжения с регулируемым выходным напряжением (на подобие LM317 как писал vanpi).
Выходное напряжение этого стаба можно определить по даташитам используемых микрух далее.
Будем считать, что вы уже его определили как 3,3В.
Тогда получается, что при подаче повышенного напряжения (7-9)В рассеиваемая мощность на стабе увеличилась в 2-3 раз и превысила максимально-допустимую для стаба. Отсюда и дымок от китайца.
Как выход можно снять погорельца с обвесом и на отдельной платочке собрать импульсный стаб на 3,3В (MC34063 и др.) или взять готовый типа таких
aliexpress.com/item/10PCS-DC-DC-step-down-power-supply-module-3A-adjustable-step-down-module-super-LM2596-ultra/1244565898.html
aliexpress.com/item/1-Pcs-DC-DC-LM2596-Step-Down-Adjustable-Converter-Power-Supply-Module-Newest/1814236129.html
Вставляем, соединяем проводочками и радуемся дальше
Делал подобное с роутером, работает у родственника до сих пор )))
Спасибо Вам и всем ответившим за идеи, буду искать дальше на более профильных ресурсах
А вообще какая то странная разводка для ШИМа, длинные дорожки через всю плату, такое чувство, что его вынесли подальше, но от таких длинных дорожек будут помехи.
Есть какая-то катушка но она по диагонали с битым чипом, хотя стоит у разъема питания
Трассировку делали бюджетные китайские роботы — как и сама камера
Было б интересно узнать откуда подается входное напряжение на погорельца с входа питания или с U20?
Не исключаю, что погорелец питал только квадратную микруху, этим объясняется их близкое расположение друг к другу, и применение линейного стаба может оказать критичным для ее работы.
Кстати U20 это FR9886D, на нее с разъема поступает 5В на пин2, с пин3 выходит 3.3В, видимо она (пока;) живая.
Предполагаю, что
5 нога — это выход стаба (+3,3В???),
8 нога — м.б. управление или еще что-то.
Далее убедись, что это действительно 3,3В по документации на элементы, которые соединены с 5 ногой погорельца. И если это действительно так, то можно попробовать подать 3,3В с FR9886D и проверить работу одной из камер.
Кстати камера не совсем сдохла — моргает лампочками на LAN, но в сети пока не нашел. И при жизни она при включении крутила башкой во все стороны…
Значит надо рыть в другом направлении…
FR9886D должна держать до 23В входное напряжение.
Смотри, может 5В еще куда-то шло
Работает отлично. Проверено не одной сотней устройств (только делал для степдауна). Эта схема есть в ссылках к обзору.
Напрямую 34063 полевиком к сожалению не управляет
Понятно, что лучше иметь двухтактный выход.
Вот чуть более 1$, намного более качественный и мощный
aliexpress.com/item/DC-step-down-module-LM2596-BUCK-high-efficiency-DC-DC-power-adjustable-vehicle-power-supply-C6A1/32268800638.html
PS. эта м/с(MC34063) у меня оставила не самые приятные впечатления. Самодельный дроссель надо рассчитывать (и результат все равно будет не так хорош), а купить готовый дроссель выйдет дороже, чем все изделие по ссылке выше.
А вообще — да. Дешевле повыпаивать компоненты из купленных схем, чем готовые заказывать.
Как потом выяснилось, тоже фейковая микруха стоит.
Если источник имеет более- менее низкой внутреннее сопротивления, то при КЗ у микрухи срывает голову в буквальном смысле.
Т.е. верхнюю часть пластмассы просто отстреливает.
От почившего навигатора (WinCE) есть преобразователь 12->5В., 2А как раз на этой (или похожей) микросхеме. У него на выходе 7 вольт — сделан запас на падение напряжения. Из-за чего андроид-смартфон резонно ругается — отключите мол, зарядное — не подходит оно по напряжению.
Как изменить выходное напряжение я догадался, но у меня возникла мысль — я что если зарядное сделать 4-х проводным (благо провод от прикуривателя можно сделать телефонным проводом, который выдерживает адские нагрузки)
Т.е. в цепь обратной связи подавать напряжение не с выхода преобразователя, а непосредственно с разъёма microUSB. Компенсируя, так сказать падение напряжения на длинном (для удобства) проводе.
Т.о. мы сможем более эффективно заряжать устройства — вне зависимости от потребляемого устройством тока на входном разъёме будет всегда 5 В.
Куда подать «обратный» плюс я догадался, но вот с минусом застропорился…
Да и не очень хорошая идея на самом деле, так при обрыве провода ОС Вы получите почти полное напряжение питания на разъеме.
Но если сделать максимум — 7 вольт (падение по 1В на каждом из проводов это предел я думаю) то обрыв сигнального провода вреда не нанесёт — умный девайс просто откажется заряжаться, да?
При такой малой разнице напряжений лучше использовать линейный LD (Low Drop) стабилизатор, например LP2981, LT1761, LM1117-3,3 и т.д
UPD: по даташиту от Energizer минут 40-50 :)
Человеку как раз лучше именно СЕПИК.
Вопрошающий просто не сказал какой ток ему необходим. Если ток поболее — то наверное KIS/KIW поможет точно, они пачками продаются по смешной цене (сам взял себе KIW целый пучок — ибо халява)
Их надо минимум штук пять…
КПД 95%, низкое потребление с активацией по отдельному входу, защиты от перенапряжения, перегрева.
Пусть автор не обижается, но прочитав эти строчки не смог удержатся чтобы не указать на вопиющую безграмотность!
1) Ток не имеет полярности, полярность у напряжения, а ток имеет направление (оно принято от плюса к минусу).
2) И самое важное (начинаем избиение младенца:) — после закрытия ключа
токНАПРЯЖЕНИЕ на выводах дросселя становится обратной полярности, а ТОК в дросселе (но не на выводах!) меняет направление (спадает)!Надеюсь автор немного подучит электротехнику и исправит в обзоре все ляпы, их там Ышо есть. :)))
Мне просто показалось, что так будет понятнее (проще и короче), хотя это и неправильно.
Если считатете, что лучше написать напряжение — то конечно изменю.
Если хотите помочь, то можно в личку, дополню\исправлю.
А для общего понимания принципа вполне достаточно.
Пишите, исправлю или постараюсь исправить так, что бы осталось понятным.
После закрытия ключа напряжение на дросселе (за счёт самоиндукции) заряжает выходной конденсатор.
Можете сами придумать Ышо проще и понятней и исправить в обзоре, ладно бы такие ляпы пускал какой-то ПТУшник, я бы Ышо понял.:)))
Сами понимаете что «ток на дросселе» не могёт суммироваться с напряжением. :) Какой пример подаёте молодёжи, ай яй яй! :)
А не специалист даже верноизложенное не сразу сообразит
И «пионеров» жалко. :)))
"… после закрытия ключа
токНАПРЯЖЕНИЕ на выводах дросселя становится обратной полярности, а ТОК в дросселе (но не на выводах!) меняет направление (спадает)!"И никто из 100% специалистов не поправил эту ГЛУПОСТЬ! Вот и думаю или не замечают что читают или основы электротехники даже не знают?
Привожу правильный текст, да опечатка в одной приставке, но это полностью меняет смысл того что я хотел сказать:
"… после закрытия ключа
токНАПРЯЖЕНИЕ на выводах дросселя становится обратной полярности, а ТОК в дросселе (но не на выводах!) НЕ меняет направление (спадает)!"И никто не заметил, грустно однако...:(((
Или Вы думаете, что кто то, кроме Вас, стал вчитываться?
Общий смысл понятен, а тонкости уже менее интересны, так как с тонкостями есть свои проблемы.
Написав одну сложность, надо будет ее объяснить, а что бы ее объяснить, надо рассказать про еще несколько понятий и определений.
при снятии напряжения с дросселя возникает противоЭДС самоиндукции, которая имеет противоположную полярность (собвственно потому и противо) по отношению к предыдущей.
Можно написать — При размыкании ключа полярность на выводах индуктивности меняется на противоположную
И это тоже будет правильно.
Кстати совсем неплохо понимать что происходит «внутрях» катушек и конденсаторов, это очень помогает понять некоторые странности колебательных процессов.
Опытный понимает и без этого, а для начинающего достаточно понимать, что после снятия тока с катушки напряжение меняет полярность, собственно на этом принципе и работают конвертеры.
А дальнейшие объяснения про ЭДС, индукцию и т.д. либо никто вообще читать не будет, либо ничего не поймут.
Объяснять то придется все, потому я и старался написать простыми словами, которые быстрее поймут.
котикучитель русского языка.подскажите, почему дорожки Вы сделали по несколько параллельных дорожек вместо полигона (выделил зеленым на картинке), чтобы не отклеилась фольга? или это такие приемы разводки, типа термобарьеров?
но да, бывают исключения.
Встречал на схемах Nixie сlock
Там ток мизерный.
Хотя правильнее — транс.
Я бы тоже трансик намотал, но людям проще поставить транзистор типа КТ940 и купить готовый дроссель.
В этом ничего страшного нет?
Врядли там стоит 34063, а жужжит скорее всего из-за неправильно подобранной цепи коррекции времени ОС.
Если работает, то я бы не трогал (хотя нет, если бы мешало, то потрогал бы).
А то вполне может быть, что это будут его последние звуки.
(например, имеющие внутри катушку и ключ).
судя по расчету с первого источника — максимальный ток ключевого транзистора (упрощено) порядка +70% от желаемого тока т.е. 800-850 мА вполне должно потянуть.
а тут человек пишет
forums.kuban.ru/f1548/dc-dc_dlya_mosh-noj_svetodiodnoj_sborki-5117473.html
… делал так когда собирал стабилизатор тока для светодиода на AP1509(кстати до 2А микра держит, правда входное только 22В).
На всякий случай скажу, если ключ 1.5 Ампера, то в степдауне Вы получите максимум 0.75, а в степап и того меньше, зависит на сколько увеличиваете.
Нужно понизить напряжение с 9 до 3.3в (светодиоды). Есть зарядный кабель (вход USB, выход 5В) со схемой на базе этой микросхемы. Осмотрев плату, пришел к выводу, что это скорее источник тока, нежели step down конвертер, который тут не обсуждался.
Платка очень подходит по размерам на мои нужды, в случае понижающего конвертера достаточно перепаять резисторы R1=5,1КОм, R2=10КОм. А в этом случае можно ли это переделать малой кровью на 3.3В?
Вы светодиоды через резисторы подключать будете или напрямую? Во втором варианте ток надо ограничивать, опишите ТЗ.
Можно воспользоваться калькулятором для 34063, легко ищется в инете.
Если номиналы Вас не устраивают, то попробуйте поребирать в нем 3.02, 3.03 и т.п., возможно выдаст что то более подходящее.
Куда вы питание подавали?
Уже развернул, дорожки как бы насквозь видны.
Сорри за кошмарную пайку.
Питание подавал на вход схемы. Нужна не вовышалка, а понижалка :(.
А мне как раз нужен понижающий преобразователь для PoE на выходное напряжение 12 В!
Честно говоря, я не силен в импульсных источниках. Никак не могу найти готовую схему понижающего преобразователя на MC34063 с входным напряжение до 57 В.
Не подскажите, где такую посмотреть?