Преобразователь питания на MC34063

Целью разработки было создать ИП для питания компьютера в автомобиле. Малогабаритный и с хорошими характеристиками. Простой в изготовлении, используя подручные средства, т.е. элементы от старых РС БП или мамок, от ненужной телефонной зарядки и т.д., и т.п. и возможностью вырезать плату за 20 минут бормашиной, В результате родилась такая схема.



Управляющей микросхемой выбрана МС34063, за дешевизну доступность, удобный тип корпуса и главное наличие некоторого количества их у меня. Но можно было при должном подходе умощнить таким образом, любую микросхему с аналогичными функциями. Работу схемы рассказывать нет смысла, думаю, она очевидна, Остановлюсь только на важных, на мой взгляд, моментах.

Микросхему выпускают множество производителей, в моем распоряжении было три типа, выяснилось, что образец под гордым названием КА34063 склонен возбуждаться, визуально это выражалось в свисте дросселя, хотя свои параметры с незначительным ухудшением конструкция при этом сохраняла. Эффект был устранен установкой по питанию микросхемы дроссель. Это решение не принципиально, можно было обойтись и резистором или еще лучше кренкой вольт на 6-7-8-9.

Цепочка R3-VD1-R4 в базе КТ315, это попытка сэкономить несколько миллиампер, не открывая выходной транзистор микросхемы, используем только предвыходной. Для правильного понимания ситуации смотрите описание на микросхему.

Резистор R5 компромиссный вариант между хорошим фронтом на затворе полевого транзистора и потребляемым током в этой цепи, оптимально 1К. Резистор несколько греется, необходимая мощность 0,5Вт.

Для получения наилучшего КПД, необходимо максимально открыть полевой транзистор, для этого, в этом его включении, требуется подать на затвор импульс амплитудой выше, чем Uпит вольт на 10. Необходимое для этого напряжение снимается с дросселя дополнительной обмоткой. Такой вариант показал несколько лучшие результаты, чем традиционный способ, через емкость с истока полевого транзистора.

Отдельно остановлюсь на том, что с этой схемы, в дополнение к основному Uвых можно получить любые необходимые стабилизированные напряжения любой полярности. Идея заключается в том, что в дросселе DR3 присутствует импульс со стабилизированным действующим значением равным Uвых. Используя это, снимаем необходимые нам напряжения с дросселя вторичными обмотками. Направление намотки важно. Количество витков дополнительной обмотки рассчитывается довольно просто. Например, Uвых 5в, а намотано в основной обмотке, например 10 витков, следовательно, что бы получить 10в, на дополнительной обмотке нужно намотать 20витков.



Преобразователь предназначался, как я ранее говорил для питания компьютера в автомобиле. В одном из зксперементальных вариантов я с него получали 5В и дополнительно 12В 800ма для питания монитора по способу как на схеме >Uвых. Идея себя отлично оправдала. при Uвх от 6 до 29 вольт выходные напряжения оставались неизменными. Но решено было отказаться от такого питания монитора из соображений лишнего тепловыделения преобразователем. Стоит оговориться, что без нагрузки на Uвых идея не работает, в силу того, что микросхема выдает очень короткий импульс, годный только для зарядки выходного электролита до Uвых. Но при нагрузке уже в 0,1А все встает на свои места.

Фильтр по питанию в данный преобразователь сознательно не ставился. Для питания магнитолы монитора и компьютера у меня стоят дополнительный маленький аккумулятор выполняющий роль UPS и развязка с фильтрами на каждое из устройств, ставить еще один фильтр не было смысла.

Параметры схемы:
КПД 89%.
Uвх 6-40В (40в теоретически, реально пробовал до 29В, но не вижу причин схеме не работать и при напряжении до Vcc max микросхемы)
Uвых выбираем исходя из ваших потребностей. Задается делителем на резисторах R1 R2, они должны при вашем Uвых обеспечить на 5й ножке микросхемы 1.25В. И соответственно необходимо подобать число витков на дополнительной обмотке дросселя... Выходной ток, определятся только элементами VT2 VD3 DR3, и подходящим радиатором, для диода и транзистора. Конструкция рассчитывалась на ток нагрузки до 10А., но при экспериментах, в данном варианте преобразователь нагружался и до 20А, прекрасно выдерживал этот ток десятки минут. Правда, с падением КПД на пару процентов. Для долговременной работы с такой нагрузкой как минимум необходимо увеличить размер радиатора для силовых элементов.
Потребляемый ток без нагрузки менее 25мА

Конструкция:
Плата в зеркальном виде под ЛУТ. размер 34Х84 мм.



Сборочный чертеж:



Плата в сборе.



Конструктивно плата рассчитана для корпуса купленного в «Чип и Дип»: называется «G0123 корпус для РЭА 90х38х30мм



Транзистор VT3 и диод VD2 крепятся на боковую стенку корпуса через изолирующую теплопроводящую прокладку. Площадь внешней поверхности приблизительно 130см. Основное количества тепла выделяет диод VD3 и меньше транзистор VT2, приблизительно 3Вт на двоих при нагрузке 5А. Температура корпуса при этом 38-39С, после получаса работы..



Детали:

В моем варианте 5В 10А, стоят R1 1.2k, R2 3.6k, VT2 SUB70N03, VD2 SBL2040CT. Диод VD3 любой быстрый от КД522 до любых импортных, которые в избытке присутствуют в непригодном компьютерном железе, только конечно не те, что стоят в выпрямителе 220в 50Гц в БП.

Теперь про трансформатор DR3. В стремлении получить максимально возможный КПД я постарался сделать его с наименьшим количеством потерь.
Во-первых сердечник: Кольцо из пресспермалоя, желтого цвета. Взято из РС БП, встречаются два типоразмера 23мм и 27мм. У 23мм при этих токах и этой частоте маловата мощность, и как следствие сердечник сильно греется, поэтому выбрано 27мм.
Во-вторых, провод: Исходя из таблицы соответствия сечения провода и токов, следует, что при 25С на ток 6А необходимо иметь провод диаметром 2мм
Индуктивность: по всем расчетам необходима от 10мкГн, а для уменьшения пульсаций на выходе, хорошо бы иметь индуктивность побольше. В результате намотано провода диметром 1.9мм сколько влезло на кольцо, приблизительно 1.5 метра, получилось индуктивность 56мкГн. В конечном итоге при нагрузке 5А, трансформатор не греется и имеется огромный запас мощности на случай подключения дополнительных устройств. Вторичная обмотка любым тонким проводом какой есть (ну естественно не стоит связываться с 0.05 или 0.08мм, просто неудобно), реально использовался провод 0.18мм. Число витков в два раза больше чем в первичной обмотке.
Дросселя DR1 и DR2 намотаны на первых попавшихся 6мм гантельках, проводом, какой был: 0.18мм до заполнения, получилось где-то 300-500мкГн.
DR2 можно заменить на резистор ом на 100, следует учесть, что в этой точке большой импульсный ток, и без должного демпфера диоды КД522, к примеру, перегорают сразу, так что дроссель - лучший выход из положения
DR4 тоже необязательно ставить, но с точки зрения уменьшения пульсаций на выходе он полезен. Как элемент, был взят первый попавшийся от PC БП с приглянувшимся по толщине стержневым сердечником и проводом..
Для защиты на все случаи жизни на входе стоит самовосстанавливающийся предохранитель на 4А.


Автор: Поляников Игорь (OldPol)

Связь с автором: Нет данных

Веб сайт автора: Нет данных

Прислал: Нет данных

Источник: http://radiokot.ru