Перейти к содержанию

MC34063 — контроллер импульсного преобразователя

MC34063 — микросхема для простых импульсных преобразователей напряжения: повышающих, понижающих и инвертирующих, со встроенным ключом на 1,5 А. Параметры, назначение выводов и расчётные формулы по даташиту STMicroelectronics, пример расчёта и ограничения микросхемы.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

MC34063 — одна из самых известных микросхем для импульсных преобразователей: опорный источник, компаратор, генератор, ограничитель тока и выходной ключ на 1,5 А в 8-выводном корпусе. На ней строят повышающие, понижающие и инвертирующие преобразователи с минимумом внешних деталей. Ниже — параметры и формулы по даташиту STMicroelectronics (DocID5257 Rev 13) для исполнений MC34063AB, AC, EB и EC.

Коротко

  • Питание — до 50 В (предельное); напряжение на ключе — до 40 В; ток ключа — до 1,5 А.
  • Опорное напряжение компаратора — 1,25 В ±2 % (1,225–1,275 В при 25 °C); выход: |Uвых| = 1,25 · (1 + R2/R1).
  • Генератор — 24–42 кГц при CT = 1 нФ (типично 33 кГц); ограничение тока по падению 250–350 мВ на датчике тока.
  • Ток потребления — до 4 мА; генератор запускается от 2,1 В у MC34063A и 1,5 В у MC34063E (таблица 8).
  • Корпуса DIP-8 (MC34063xxN) и SO-8 (MC34063xxD-TR); температура AC и EC — 0…70 °C, AB — −40…+85 °C, EB — −40…+125 °C.

Распиновка

MC34063, вид сверху: 1 SWC, 2 SWE, 3 TC, 4 GND, 5 CII, 6 VCC, 7 IPK, 8 DRCMC340631SWC2SWE3TC4GND5CII6VCC7IPK8DRCвид сверху
MC34063 в корпусе DIP-8 или SO-8, вид сверху
ВыводОбозначениеНазначение
1SWCколлектор выходного ключа
2SWEэмиттер выходного ключа
3TCвремязадающий конденсатор генератора
4GNDобщий провод
5CIIинвертирующий вход компаратора — сюда подключают делитель обратной связи
6VCCпитание
7IPKвход датчика тока: резистор Rsc между VCC и этим выводом
8DRCколлектор транзистора-драйвера

Выходной ключ — составной транзистор: драйвер (вывод 8) управляет основным ключом (выводы 1 и 2). Если соединить выводы 1 и 8 (включение Дарлингтона), напряжение насыщения при токе 1 А — 1,0–1,3 В; если коллектор драйвера подключить к питанию через резистор 82 Ом, — 0,45–0,7 В, что заметно снижает потери (таблица 6).

Параметры

ПараметрЗначениеУсловия
Напряжение питания, предельное50 В
Напряжение коллектор–эмиттер ключа40 В
Ток ключа1,5 Апредельное
Ток драйвера100 мАпредельное
Мощность рассеивания1,25 Вт (DIP-8), 0,625 Вт (SO-8)при 25 °C
Тепловое сопротивление кристалл–воздух100 °C/Вт (DIP-8), 160 °C/Вт (SO-8)зависит от платы
Частота генератора24–33–42 кГцCT = 1 нФ, 25 °C
Ток заряда / разряда CT24–42 мкА / 140–260 мкАVCC = 5…40 В
Порог ограничения тока250–300–350 мВ25 °C
Порог компаратора1,225–1,25–1,275 В (1,21–1,29 В во всём диапазоне)
Напряжение насыщения ключа1,0–1,3 В (Дарлингтон), 0,45–0,7 В (форсированный)1 А
Коэффициент передачи тока ключа50–1201 А, 5 В
Ток потребления2,5 мА тип. (A), 1,5 мА тип. (E), 4 мА макс.VCC = 5…40 В

Данные — таблицы 3–8 даташита ST.

Расчёт по даташиту

Таблица 12 даташита ST даёт формулы для трёх схем. Обозначения: Uвх(min) — минимальное входное напряжение, Uнас — насыщение ключа, UF — прямое падение на диоде, Iвых — наибольший выходной ток, fmin — наименьшая частота, Uпульс — размах пульсаций на выходе.

ВеличинаПовышающаяПонижающаяИнвертирующая
tвкл / tвыкл(Uвых + UF − Uвх(min)) / (Uвх(min) − Uнас)(Uвых + UF) / (Uвх(min) − Uнас − Uвых)(|Uвых| + UF) / (Uвх − Uнас)
tвкл + tвыкл1 / fmin1 / fmin1 / fmin
CT4,5 · 10⁻⁵ · tвкл4,5 · 10⁻⁵ · tвкл4,5 · 10⁻⁵ · tвкл
Iпик ключа2 · Iвых · (tвкл/tвыкл + 1)2 · Iвых2 · Iвых · (tвкл/tвыкл + 1)
Rsc0,3 / Iпик0,3 / Iпик0,3 / Iпик
Выходной конденсаторIвых · tвкл / UпульсIпик · (tвкл + tвыкл) / (8 · Uпульс)Iвых · tвкл / Uпульс

Повышающая и инвертирующая схемы рассчитаны на прерывистый режим тока дросселя, понижающая — на непрерывный. Даташит отдельно оговаривает, что ёмкость выходного конденсатора на практике приходится увеличивать из-за его эквивалентного последовательного сопротивления и разводки платы.

Пример: понижающий преобразователь 12 В → 5 В, 0,3 А, 30 кГц. Примем UF = 0,4 В (диод Шоттки) и Uнас = 1 В: tвкл/tвыкл = (5 + 0,4) / (12 − 1 − 5) = 0,9. Период 1 / 30 кГц = 33,3 мкс, отсюда tвкл = 33,3 · 0,9 / 1,9 ≈ 15,8 мкс и CT = 4,5 · 10⁻⁵ · 15,8 · 10⁻⁶ ≈ 711 пФ — ближайший стандартный 680 пФ. Пиковый ток ключа — 2 · 0,3 = 0,6 А, Rsc = 0,3 / 0,6 = 0,5 Ом. Делитель для 5 В: при R1 = 1,2 кОм R2 = 1,2 · (5 / 1,25 − 1) = 3,6 кОм.

Похожие расчёты для понижающих и повышающих схем без привязки к конкретной микросхеме выполняет калькулятор DC-DC, а принцип работы импульсных преобразователей разобран в статье «Импульсные преобразователи» и в практических статьях о понижающих и повышающих схемах.

Ограничения

Биполярный ключ с насыщением 0,45–1,3 В даёт заметные потери при низких выходных напряжениях: при выходе 3,3 В падение на ключе сравнимо с десятками процентов выходного напряжения. Частота генератора — десятки килогерц, а чем она ниже, тем больше нужные индуктивность и ёмкость — это видно и из формул выше, где выходной конденсатор пропорционален tвкл. Когда пиковый ток ключа превышает 1,5 А, даташит предлагает схемы с внешним NPN- или PNP-транзистором (рисунки 19–23). Зато микросхема проста, выдерживает питание до 40 В на ключе и умеет делать отрицательное напряжение инвертирующей схемой.

Частые вопросы

Как рассчитать выходное напряжение MC34063?

По формуле |Uвых| = 1,25 · (1 + R2 / R1): компаратор сравнивает напряжение делителя с внутренним опорным 1,25 В (от 1,225 до 1,275 В при 25 °C). В этой формуле R1 — нижнее плечо делителя (от вывода 5 к общему проводу), R2 — верхнее (от выхода к выводу 5). Например, для 5 В при R1 = 1,2 кОм нужно R2 = 3,6 кОм.

Какой максимальный ток у MC34063?

Пиковый ток встроенного ключа — не больше 1,5 А (предельный режим). Выходной ток преобразователя меньше: в повышающей схеме пиковый ток ключа равен 2 · Iвых · (tвкл/tвыкл + 1), в понижающей — 2 · Iвых. Например, понижающая схема с выходом 0,5 А нагружает ключ пиковым током 1 А. Для больших токов к MC34063 добавляют внешний транзистор.

Зачем резистор между выводами 6 и 7 MC34063?

Это датчик тока Rsc: когда падение на нём достигает порога 250–350 мВ (типично 300 мВ), микросхема укорачивает импульс и ограничивает ток ключа. Сопротивление выбирают по формуле Rsc = 0,3 / Iпик, например 0,3 Ом для пикового тока 1 А.

Какая частота у MC34063?

Её задаёт конденсатор на выводе 3: по таблице расчёта ST CT = 4,5 · 10⁻⁵ · tвкл (CT в фарадах, tвкл в секундах), а период (tвкл + tвыкл) — не больше 1 / fмин. При CT = 1 нФ генератор работает на 24–42 кГц (типично 33 кГц).

Источники

  1. STMicroelectronics. MC34063AB, MC34063AC, MC34063EB, MC34063EC: DC-DC converter control circuits (DocID5257 Rev 13) — таблица 1 — заказные номера; таблица 2 — выводы; табл. 3 — предельные режимы; табл. 4 — тепловые сопротивления; табл. 5–8 — генератор, ключ, компаратор, ток потребления; табл. 9–11 — испытательные схемы; табл. 12 — формулы расчёта
  2. STMicroelectronics. Страница продукта MC34063AB (st.com) — описание серии и документация

Нашли ошибку?

Смотрите также