Zaujímavé obvody a ich použitie – MC 34063

Integrovaný obvod MC 34063 je určený na realizáciu spínaných zdrojov pracujúcich v režime znižujúcom STEP DOWN Converter, zvyšujúcom STEP UP Converter a invertujúcom VOLTAGE INVERTING Converter. Obvod pracuje so vstupným napätím 3 V až 40 V, má prúdové obmedzenie a maximálny výstupný prúd 1,5 A. Minimum externých súčiastok – celkovo 8, robí obvod univerzálny vo všetkých oblastiach použitia.

Obr. 1 Bloková schéma zapojenia obvodu MC34063

Bloková schéma obvodu je na obr. 1. Obvod je zložený z preklápacieho obvodu typu RS, oscilátora, komparátora, zdroja referenčného napätia, hradla AND a tranzistorov Q1 a Q2. Frekvencia oscilátora sa nastavuje externým kondenzátorom CT, ktorý sa pripája medzi vývod 3 a zem. Maximálna frekvencia je 100 kHz. Výstup oscilátora je pripojený na negovaný vstup RESET preklápacieho obvodu RS a na vstup SET cez hradlo AND. Tým sa dosiahne, že obidva vstupy sú budené signálmi otočenými o 180°. Signál z výstupu oscilátora prechádza cez hradlo AND na vstup S preklápacieho obvodu RS len vtedy, keď je na druhom vstupe hradla AND úroveň H. Táto úroveň sa na vstup hradla AND dostáva z výstupu komparátora iba vtedy, keď je napätie na vstupe Comparator Inverting Input (pin 5) menšie, než je referenčné napätie 1,25 V získané zo zdroja referenčného napätia. Pretože na vstup Comparator Inverting Input sa privádza výstupné napätie upravené deličom napätia, ktorý je zložený z rezistorov R1 a R2, bude splnená podmienka zápornej spätnej väzby a tranzistory T1 a T2 prestávajú byť budené pri prekročení požadovanej hodnoty výstupného napätia. Vstup Ipk Sense (pin 7) je určený na obmedzenie maximálnej hodnoty prúdu odoberaného zo zdroja.

Obr. 2 Schéma zapojenia zvyšujúceho zdroja napätia

Na obr. 2 je schéma zapojenia zvyšujúceho zdroja napätia. Pri zmene vstupného napätia od 8 V do 16 V a výstupnom prúde 175 mA sa výstupné napätie zmení o 30 mV (±0,05 %), pri vstupnom napätí 12 V a zmene prúdu od 75 mA do 175 mA sa výstupné napätie zmení o 10 mV (0,017 %), pri vstupnom napätí 12 V a výstupnom prúde 75 mA je zvlnenie výstupného napätia 400 mVpp a účinnosť pri vstupnom napätí 12 V a výstupnom prúde 175 mA je 87,7 %.

Na obr. 3 je schéma zapojenia znižujúceho zdroja napätia. Pri zmene vstupného napätia od 15 V do 25 V a výstupnom prúde 500 mA sa výstupné napätie zmení o 12 mV (±0,12 %), pri vstupnom napätí 25 V a zmene prúdu od 50 mA do 500 mA sa výstupné napätie zmení o 3 mV (0,03 %), pri vstupnom napätí 25 V a výstupnom prúde 500 mA je zvlnenie výstupného napätia 120 mVpp a účinnosť pri vstupnom napätí 25 V a výstupnom prúde 500 mA je 83,7 %. Skratový prúd pri vstupnom napätí 25 V a zaťažovacom odpore 0,1 Ω je 1,1 A.

Na obr. 4 je schéma zapojenia invertujúceho zdroja napätia. Pri zmene vstupného napätia od 4,5 V do 6 V a výstupnom prúde 100 mA sa výstupné napätie zmení o 3 mV (±0,012 %), pri vstupnom napätí 5 V a zmene prúdu od 10 mA do 100 mA sa výstupné napätie zmení o 22 mV (0,09 %), pri vstupnom napätí 5 V a výstupnom prúde 100 mA je zvlnenie výstupného napätia 500 mVpp a účinnosť pri vstupnom napätí 5 V a výstupnom prúde 100 mA je 62,2 %. Skratový prúd pri vstupnom napätí 5 V a zaťažovacom odpore 0,1 Ω je 910 mA.

V katalógovom liste spoločnosti MOTOROLA je uvedená tabuľka vzorcov, pomocou ktorých môžeme vypočítať ktorýkoľvek z uvedených typov zdrojov. Aby som čitateľom časopisu DPS elektronika od A do Z uľahčil prácu s výpočtami, odkazujem ich na Google, kde po zadaní MC34063 Universal Calculator nájdu na stiahnutie program, v ktorom stačí zadať požadované parametre zdroja a program hodnoty všetkých súčiastok na počkanie vypočíta. Do okienok zadáme požadované hodnoty, vedľa nápisu Diode Vf je okienko, v ktorom je napísané Other. Po kliknutí na okienko môžeme zvoliť typ diódy. Po kliknutí na Calculate sa v pravej časti pod Calculation results objavia vypočítané hodnoty a dole schéma zapojenia. V už spomínanom katalógovom liste sú aj výkresy dosiek plošných spojov a výkresy osadenia súčiastok pre všetky tri typy zdrojov.

Keď chceme dosiahnuť menšie zvlnenie napätia na výstupe, nemôžeme kapacitu kondenzátora Co ľubovoľne zvyšovať, ale je výhodnejšie použiť LC filter, ktorého indukčnosť cievky má rádovo veľkosť niekoľko jednotiek až desiatok μH a kapacita kondenzátora rádovo desiatky až stovky μF. Napríklad keď použijeme filter zložený z cievky, ktorej indukčnosť je 1 μH a kondenzátor s kapacitou 100 μF, zmenší sa vo zvyšujúcom zdroji zvlnenie výstupného napätia z hodnoty 400 mVpp na 40 mVpp.

V katalógovom liste nájdete tiež schémy zapojenia rozšírenia prúdového rozsahu všetkých typov zdrojov tranzistormi PNP aj NPN. Obvod MC34063 patrí k tým, ktoré zjednodušujú návrh spínaného zdroja na minimum, a tým z neho robia pre prax veľmi užitočný obvod. Minimum externých súčiastok – celkovo 8, robí obvod univerzálnym vo všetkých oblastiach, kde sa spínané napájacie zdroje používajú.