Импульсный преобразователь на базе микросхемы mc34063a

Напряжение питания - V_CC - 40 В

Диапазон входного напряжения - V_IR - от -0,3 до +40 В

Напряжение коллектора переключателя - V_C - 40 В

Напряжение эмиттера переключателя (V_Pin1 = 40 В) - V_E - 40 В

Напряжение коллектора на эмиттер - V_CE (переключатель) - 40 В

Напряжение коллектора драйвера - V_C - 40 В

Ток коллектора драйвера - I_C -100 мА

Ток переключателя - I_SW – 1,5 мА

Повышающий преобразователь

Инвертирующий преобразователь

Понижающий преобразователь

Расчет параметров схемы

Обозначения:

– 1В напряжение насыщения выходного переключателя

0.5В прямое падение напряжения выходного выпрямителя

Выбираем следующие характеристики источника питания:

входное напряжение

выходное напряжение

200мА выходной ток

33кГц минимальная частота переключения выхода

напряжение пульсации

R₁, R₂ – делитель напряжения

Формулы, использованные для расчета параметров компонентов, взяты из datasheet микросхемы MC34063A.

Рис.5Схема понижающего преобра- Рис.5* Схема инвертирующего преобра-

зователя на микросхеме MC34063A зователя на микросхеме MC34063A

Понижающий преобразователь.

1. Рассчитаем отношение времени:

2. Рассчитаем период времени ключевого элемента:

3. Промежуток времени, когда ключевой элемент находиться в закрытом состоянии:

4. Промежуток времени, когда ключевой элемент находиться в открытом состоянии:

5. Емкость частотнозадающего конденсатора преобразователя:

=560пФ

6. Пиковый ток через индуктивность:

=400мА

7. Резистр, отключающий микросхему при превышении тока:

8. Минимальная индуктивность катушки:

9. Емкость конденсатора фильтра:

10) Делитель напряжения:

Инвертирующий преобразователь.

1. Рассчитаем отношение времени:

2. Рассчитаем период времени ключевого элемента:

3. Промежуток времени, когда ключевой элемент находиться в закрытом состоянии:

4. Промежуток времени, когда ключевой элемент находиться в открытом состоянии:

5. Емкость частотнозадающего конденсатора преобразователя:

=680пФ

6. Пиковый ток через индуктивность:

*(1.375 + 1)=950мА

7. Резистр, отключающий микросхему при превышении тока:

8. Минимальная индуктивность катушки:

9. Емкость конденсатора фильтра:

10) Делитель напряжения:

Сборка схемы на платформе NI ELVIS

Сборка понижающий преобразователя

Рис 5. Понижающий преобразователь

на базе микросхемы MC34063A в Micro-Cap.

Рис 6. Собранная схема понижающего преобразователя

на базе микросхемы MC34063A.

Рис 7. NI ELVIS Digital Multimeter для понижающего преобразователя

на базе микросхемы MC34063A.

Рис 8. NI ELVIS – Oscilloscope понижающий преобразователь

на базе микросхемы MC34063A.

Рис 9. Собранная схема понижающего преобразователя

на базе микросхемы MC34063A (нагрузка 1кОм).

Рис 10. Понижающий преобразователь

на базе микросхемы MC34063A в Micro-Cap (нагрузка 1кОм).

Рис 11. NI ELVIS Digital Multimeter для понижающего преобразователя

на базе микросхемы MC34063A (нагрузка 1кОм).

Рис 12. NI ELVIS – Oscilloscope понижающий преобразователь

на базе микросхемы MC34063A (нагрузка 1кОм).

Сборка инвертирующего преобразователя:

Рис 13. Инвертирующий преобразователь

на базе микросхемы MC34063A в Micro-Cap.

Рис 14. Собранная схема инвертирующего преобразователя

на базе микросхемы MC34063A.

Рис 15. NI ELVIS Digital Multimeter для инвертирующего преобразователя

на базе микросхемы MC34063A.

Рис 16. NI ELVIS – Oscilloscope инвертирующий преобразователь

на базе микросхемы MC34063A.

схема с переключаемыми конденсаторами

Схемы с накачкой заряда (англ. charge pump, зарядовый насос) относятся к одному из видов преобразователей постоянного напряжения в постоянное (DC/DC). Этот вид преобразователей использует конденсаторы в качестве накопителей заряда, который переносится от одного конденсатора к другому с помощью системы переключателей. Название «зарядовый насос» обычно означает маломощный повышающий преобразователь, в котором конденсаторы подключены к источнику тактовых импульсов, а роль переключателей выполняют диоды. Два логических состояния тактового импульса («0» или «1») задают две фазы переключения (топологии) схемы с накачкой заряда. В случае если зарядовый насос понижает напряжение и имеется какой-либо механизм его плавной регулировки используется название преобразователь на переключаемых конденсаторах (ППК). Выходное напряжение ППК на холостом ходу в установившемся режиме можно найти решив систему линейных уравнений. При условии, что весь полученный заряд передается на выход, коэффициент полезного действия ППК равен отношению выходного напряжения к напряжению холостого хода.

У данной схемы есть минусы:

- появляются шумы за счет переключения ключей

- ограничение по току

Схемы на переключающихся конденсаторах на базе микросхемы ICL7660

V+ = 5V, T_A = 25°C, C_OSC = 0:

V+ = 3V, TA = 25°C, OSC = Free running

Инвертор

Удвоитель напряжения

Сопротивление источника выходного сигнала (V_OUT) будет зависеть от

выходного тока, но для V + = 5 В и выходного тока

10. А оно будет составлять приблизительно 60 Ом

Сборка схемы на платформе NI ELVIS

Инвертор

Рис 17. Инвертирующий преобразователь на базе микросхемы ICL7660.

Рис 18. Собранная схема инвертирующего преобразователя на базе микросхемы ICL7660.

Рис. NI ELVIS Digital Multimeter для инвертирующего преобразователя

на базе микросхемы ICL7660.

Рис 18. Инвертирующий преобразователь на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 1кОм).

Рис 19. Собранная схема инвертирующего преобразователя на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 1кОм).

Рис 20. NI ELVIS Digital Multimeter для инвертирующего преобразователя

на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 1 кОм).

Рис 21. NI ELVIS – Oscilloscope инвертирующий преобразователь

на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 1 кОм).

Рис 22. Инвертирующий преобразователь на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 10 кОм).

Рис 23. Собранная схема инвертирующего преобразователя на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 10 кОм).

Рис 24. NI ELVIS Digital Multimeter для инвертирующего преобразователя

на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 10 кОм).

Рис 25. NI ELVIS – Oscilloscope инвертирующий преобразователь

на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 10 кОм).

Удвоитель

Рис 26. Удвоитель напряжения на базе микросхемы ICL7660.

Рис 27. Собранная схема удвоителя напряжения на базе микросхемы ICL7660.

Рис 28. NI ELVIS Digital Multimeter для удвоителя напряжения

на базе микросхемы ICL7660.

Рис 29. Удвоитель напряжения на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 1 кОм).

Рис 30. Собранная схема удвоителя напряжения на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 1 кОм).

Рис 31. NI ELVIS Digital Multimeter для удвоителя напряжения

на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 1 кОм).

Рис 32. NI ELVIS – Oscilloscope удвоителя напряжения

на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 1 кОм).

Рис 33. Удвоитель напряжения на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 10 кОм).

Рис 34. Собранная схема удвоителя напряжения на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 10 кОм).

Рис 35. NI ELVIS Digital Multimeter для удвоителя напряжения

на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 10 кОм).

Рис 36. NI ELVIS – Oscilloscope удвоителя напряжения

на базе микросхемы ICL7660 (нагрузка 10 кОм).

линейный стабилизатор напряжения

Линейный стабилизатор представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах. При большом отношении величин входного/выходного напряжений линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как большая часть мощности P_расс = (U_in — U_out) * I_t рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе. Поэтому регулирующий элемент должен иметь возможность рассеивать достаточную мощность, то есть должен быть установлен на радиатор нужной площади.

Преимущество линейного стабилизатора — простота, отсутствие помех и небольшое количество используемых деталей. Недостатки – малый КПД, сильный нагрев.

Часть выходного напряжения U_out, снимаемая с резистора R1, сравнивается с опорным напряжением. Разность напряжений усиливается операционным усилителем U1 и подаётся на базу регулирующего транзистора, включенного по схеме эмиттерного повторителя.

В данном стабилизаторе операционный усилитель фактически включён по схеме неинвертирующего усилителя (с эмиттерным повторителем, для увеличения выходного тока). Соотношение резисторов в цепи обратной связи задают его коэффициент усиления, который определяет, во сколько раз выходное напряжение будет выше входного (то есть опорного, поданного на неинвертирующий вход ОУ). Поскольку коэффициент усиления неинвертирующего усилителя всегда больше единицы, величина опорного напряжения должна быть выбрана меньше, чем U_out.