Tutorial sul MC34063A per Spiegare la Funzione di DC/DC CONVERTER STEP-DOWN, STEP-UP e INVERTER, Regolatore Switching per Ridurre, Aumentare o Invertire la Tensione…
INTRO
L’integrato MC34063A o anche MC33063A, SC34063A, SC33063A, NCV33063A sono dei regolatori switching che funzionano come STEP-UP, STEP-DOWN o INVERTER, ovvero possono aumentare la tensione di alimentazione continua, diminuire il suo valore o invertirla.
I regolatori switching hanno il vantaggio di avere una più alta efficienza rispetto ai regolatori lineari. Questi integrati hanno al loro interno un riferimento di tensione stabile in temperatura, il sistema per generare il segnale PWM e un transistor DARLINGTON cha fa da elemento switch per il DC/DC converter. La sua struttura interna è:
Le caratteristiche di questo chip sono:
Per quanto riguarda i PIN si ha:
- PIN1: è il collettore del transistor DARLINGHTON viene connesso in base alla configurazione.
- PIN2: è l’emettitore del transistor DARLINGHTON viene connesso in base alla configurazione.
- PIN3: è usato come soft start per il convertitore DC/DC ovvero viene connessa una capacità e la tensione del DC/DC converter raggiungerà il valore desiderato dopo un tempo che dipende dal valore della capacità connessa.
- PIN4: è il ground del circuito, va connessa la tensione 0 o negativa.
- PIN5: viene connesso il partitore resistivo, è il feedback del sistema, una parte della tensione di uscita giunge a questo pin affinchè si abbia in uscita la tensione voluta.
- PIN6: è l’alimentazione positiva, non bisogna connettere la tensione in uscita dal convertitore ma quella in ingresso che arriva dal trasformatore, pannello solare, batterie o simili.
- PIN7: è il pin per il sensing di corrente. Grazie a una resistenza è possibile misurare la corrente in uscita.
- PIN8: Viene connessa la tensione alla quale si vuole alimentare il transistor che funge da switch.
STEP-DOWN
Gli STEP-DOWN sono usati per ridurre la tensione in ingresso. Lo schema per realizzare questa funzione con l’integrato sotto esame è:
Le formule per il calcolo dei componenti sono:
L’equazione 1 fornisce la somma del tempo di accensione e spegnimento del segnale PWM, l’equazione 2 il rapporto tra questi due tempi, l’equazione 3 fornisce il valore del tempo di spegnimento mentre la 4 quella del tempo di accensione. VCE è la tensione sull’elemento di switch, come detto nella tabella questo valore è 1.2V. VF è la tensione sul diodo D e il suo valore è 0.4V per i diodi Schottky mentre 1V per i diodi al silicio come 1N400x.
L’equazione 5 fornisce il valore del condensatore di soft start. L’equazione 6 fornisce il valore della corrente di picco dello switch, essa è 1.5A quindi la corrente in uscita massima sul pin Vout è 750mA. L’equazione 7 fornisce il valore della resistenza di sensing ed essa dipende dalla corrente di picco.
L’equazione 8 e 9 forniscono i valori dell’induttanza L e del condensatore Co mentre l’equazione 10 serve per dimensionare il partitore resistivo in base alla tensione voluta in uscita.
Supponiamo di voler costruire uno step-down con tensione in ingresso 12V, tensione in uscita 5V con 500mA di corrente e 30mV di ripple. Si avrà:
Si usa quindi CT di 560pF, la resistenza Rsc da 0.3ohm, l’induttore L di valore 100 e un condensatore Co con valore 1500. Per calcolare il valore delle resistenze del partitore resistivo, si fissa il valore della resistenza R1 e si calcola il valore della resistenza R2.
La prova fatta su breadboard è:
STEP-UP
Gli STEP-UP sono usati per incrementare la tensione in ingresso. Lo schema per realizzare questa funzione con l’integrato sotto esame è:
Le formule per il calcolo dei componenti sono:
L’equazione 1 fornisce la somma del tempo di accensione e spegnimento del segnale PWM, l’equazione 2 il rapporto tra questi due tempi, l’equazione 3 fornisce il valore del tempo di spegnimento mentre la 4 quella del tempo di accensione. VCE è la tensione sull’elemento di switch, come detto nella tabella questo valore è 1.2V. VF è la tensione sul diodo D e il suo valore è 0.4V per i diodi Schottky mentre 1V per i diodi al silicio come 1N400x.
L’equazione 5 fornisce il valore del condensatore di soft start. L’equazione 6 fornisce il valore della corrente di picco dello switch, essa è 1.5A quindi la corrente in uscita massima sul pin Vout è 750mA. L’equazione 7 fornisce il valore della resistenza di sensing ed essa dipende dalla corrente di picco.
L’equazione 8 e 9 forniscono i valori dell’induttanza L e del condensatore Co mentre l’equazione 10 serve per dimensionare il partitore resistivo in base alla tensione voluta in uscita.
Supponiamo di voler costruire uno step-up con tensione in ingresso 12V, tensione in uscita 24V con 100mA di corrente e 50mV di ripple. Si avrà:
Si usa quindi CT di 820pF, la resistenza Rsc da 0.6ohm, l’induttore L di valore 400 e un condensatore Co con valore 470. Per calcolare il valore delle resistenze del partitore resistivo, si fissa il valore della resistenza R1 e si calcola il valore della resistenza R2.
La prova fatta su breadboard è:
INVERTER
Gli INVERTER sono usati per invertire la tensione in ingresso, ovvero se si ha una tensione ground positiva Vin si può avere una tensione che riferita a ground è negativa e di valore Vout. Lo schema per realizzare questa funzione con l’integrato sotto esame è:
Le formule per il calcolo dei componenti sono:
L’equazione 1 fornisce la somma del tempo di accensione e spegnimento del segnale PWM, l’equazione 2 il rapporto tra questi due tempi, l’equazione 3 fornisce il valore del tempo di spegnimento mentre la 4 quella del tempo di accensione. VCE è la tensione sull’elemento di switch, come detto nella tabella questo valore è 1.2V. VF è la tensione sul diodo D e il suo valore è 0.4V per i diodi Schottky mentre 1V per i diodi al silicio come 1N400x.
L’equazione 5 fornisce il valore del condensatore di soft start. L’equazione 6 fornisce il valore della corrente di picco dello switch, essa è 1.5A quindi la corrente in uscita massima sul pin Vout è 750mA. L’equazione 7 fornisce il valore della resistenza di sensing ed essa dipende dalla corrente di picco.
L’equazione 8 e 9 forniscono i valori dell’induttanza L e del condensatore Co mentre l’equazione 10 serve per dimensionare il partitore resistivo in base alla tensione voluta in uscita.
Supponiamo di voler costruire un inverter con tensione in ingresso 5V, tensione in uscita -3.3V con 200mA di corrente e 10mV di ripple. Si avrà:
Si usa quindi CT di 620pF, la resistenza Rsc da 0.38ohm, l’induttore L di valore 70 e un condensatore Co con valore 3300. Per calcolare il valore delle resistenze del partitore resistivo, si fissa il valore della resistenza R1 e si calcola il valore della resistenza R2.
La prova fatta su breadboard è:
CONCLUSIONI
Il seguente integrato è molto versatile, inoltre si può aumentare la corrente in uscita con un transistor esterno, con una corrente molto più grande di quella del transistor interno:
Il PCB e il circuito montato ha il seguente aspetto:
DOWNLOAD
Potete scaricare il datasheet del componente al seguente LINK!!!
