Przetwornica 5V na 12V na MC34063 - czy parametry i elementy są prawidłowe?

Witam.

Projektuje przetworniczke 5 na 12 V, prąd w szczycie bedzie wynosił około 1.5 A ( układ ma zasilac mostki małych silników więc te prądy szczytowe będa występowały w momencie załączania silników ).

Mosfet powinien pracowac przy tak niskim napieciu ( Id=3.5A dla Vgs=2.5V, Id=12A dla Vgs=4.5V)

Czy bedzie to działać dla zadanych parametrów ?

Czy wartości elementów są prawidłowe? Opierałem się na innym projekcie na tej przetwornicy dla podobnych parametrów.

Podobno w PDFie są bledy we wzorach. Gdzie mozna znaleśc poprawne wzory ?

Zalezy mi by przetwornica miała jak największą sprawność gdyż układ będzie zasilany z baterii.

Witam
Masz błąd z R3. Daj mały rezystor na bramkę i nie zapomnij że prąd w dławiku będzie dochodzić do 3,5A, więc prąd nasycenia powinien być powyżej 4A.

Witam.

Dzieki za uwagę Dar.El
Jaką wiec wartosc rezystora proponujesz? 180ohm jak w dokumetacji do MC czy jeszcze mniejsza wartość??
Nie mam zbyt duzego doswiadczenia w przetwornicach, wiec kazda opinia cenna.

Ponawiam pytanie co do sposobu obliczania wartości dla tej przetwornicy w trybie STEP-UP. Gdzie mozna znalesc jakies poprawne wzory?

Pozdrawiam

Witam
Nie mówię o wartości, masz błędnie podłączony. Dławik ma być połączony z 7 MC a rezystor R3 do 8.

A tak zgadza się, faktycznie podłaczone odwrotnie

Ja bym Ci polecał LT1619 tutaj masz notę aplikacyjną z przykładowym layoutem konwertera.

http://www.linear.com/pc/productDetail.do?navId=H0,C1,C1003,C1042,P1795

Układ jest do kupienia w Protonie za 15.40pln

Jedynie co trzeba by zmienić wzgledem tego co jest podane w tej notce dla konwertera 5V>12V 5A to dławik na 6.8µH i mosfet jeden np. IRF7821 albo IRF7807V

IRF 7455 jest zdecydowanie za wolny do przełaczania z częstotliwościa powyżej 200kHz
i mało sprawny przy mniejszym obciążeniu - straty na wysterowanie.

Nie baw się takimi zabytkami które potrzebują dużego spadku napięcia do kontroli prądu i nie są przystosowane do pracy z małymi indukcyjnościami przy częstotliwości powyżej 100kHz. W takim zabytku będziesz miał duże straty na oporniku szeregowym, na dławiku ze względu na jego rezystancję i na tranzystorze kluczującym ze względu na wolne jego wysterowanie i w przypadku zastosowania takiego badziewia jak 7455 ze względu na powolność przełączania i dużą pojemność bramki w stosunku do jego osiągów.

pozdr.

Z przyjemnościa zastosował bym tu LT... jednak urządzenie, które wykonuje ma być jak najtańsze. Jeśli miało by to być tylko jedno, ew kilka sztuk to zastosował bym LT.
Niestety musze pozostać przy MC34063,bo jak narazie to chyba najtansze rozwiązanie.

adamusx napisał:

Z przyjemnościa zastosował bym tu LT... jednak projekt urządzenia, które wykonuje ma być jak najtańsze. Jeśli miało by to być tylko jedno, ew kilka sztuk to zastosował bym LT.
Niestety musze pozostać przy MC34063,bo jak narazie to chyba najtansze rozwiązanie.

Jeżeli to ma pracować na bateriach to dosyć szybko by się zwrócił koszt tego scalaka.
Szczególnie gdy w grę wchodzi większa partia takich przetwornic ponieważ przy zakupach w ilościach hurtowych różnice w cenach są znacznie mniejsze.
Natomiast różnica w sprawności może być rzędu 14% tzn. na 8 zużytych kompletów baterii jeden komplet można by zaoszczędzić dzięki lepszej przetwornicy. Podobnie z akumulatorkami.

pozdr.

zobacz choćby tutaj:
kupując partię 25 sztuk 1szuka wychodzi około 3$
http://www.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail?Ref=221768&Row=527225&Site=US

Witam
Zastosuj dławik na 7A w nasyceniu i rezystor Rsc zmień na 50mΩ to powinno poprawić sprawność przetwornicy i zwiększy jej prąd szczytowy.

Nawet po takich zmianach jak proponowane powyżej to taka przetwornica będzie pobierała około 2.5 W więcej od swojego odpowiednika przy obciążeniu 1.5A

Główne straty będą w dławiku i na rezystorze kontroli prądu.
Przy rezystancji 60 mΩ dla przykładowego dławika i prądzie średnim 4.5A (skuteczny nieco większy) to straty tylko na rezystancji dławika wyniosą ponad 1200mW.
Dla dławika o 4 krotnie mniejszej indukcyjności nawiniętego drutem o dwukrotnie większym przekroju na tym samym rdzeniu rezystancja szeregowa wyniesie 15 mΩ a przy prądzie 4 A da to straty 240 mW, a więc ponad 5 krotnie mniejsze.
Zysk tylko na ograniczeniu tych strat to 960 mW. Na rezystorze szeregowym można zaoszczędzić około 800 mW.
Na diodzie Schottky'ego, kondensatorach wyjściowych i tranzystorze kluczującym około 400 mW. Resztę na ograniczeniu strat na przemagnesowywanie rdzenia dławika który będzie pracował w stanie bliskim nasyceniu.
W przypadku zastosowania 2 krotnie mniejszej liczby zwojów w dławiku wartość składowej stałej podmagnesowywującej rdzeń spadnie 2.25 raza przyjmując stosunek poboru prądu jak 4:4.5 dla układów na LT i MC odpowiednio.

A dodatkowym zyskiem z takiego rozwiązania będzie to że zyskasz zapas mocy na tym samym rdzeniu co także może się okazać przydatne w przyszłości. 2.5 Wata mniejszych strat to także niższa temperatura konwertera i mniejsze efekty związane ze starzeniem się elementów i większa niezawodność. A także oczywiście dłuższy czas działania na tym samym zestawie baterii/ogniw.

Czy warto z tego rezygnować dla kilku złotych jednorazowych oszczędności ?

No wiec walczymy razem z adamusem z ta przetwornica. Przetwornica bedzie czescia robota zasilanego z 4 paluszkow (czyli 6V przy maks. naladowaniu i spadek do okolo 4.5V przy rozladowaniu akumulatorow), ktorego rozbudowa (przebudowa gotowego projektu ktory "dziala inaczej") jest tematem mojej pracy magisterskiej.

Generalnie musimy tym zasilic 2 silniki 12V/350mA a cena za calosc ma byc jak najnizsza (cena rzedu 10 zl za cala przetwornice).

W pierwszym podejsciu stworzylismy cos w stylu zalaczonego schematu. Wystawia to na wyjsciu bez obciazenia 12,8V ale juz przy obciazeniu rezystorem 100 Ohm tranzystor MOS zaczyna sie mocno grzac. Jutro bedziemy badac sprawe dokladniej przy pomocy oscyloskopu. Zalaczony schemat jest nieco pogladowy, bo dokladne wartosci elementow bedziemy jeszcze dobierac.

W zwiazku z tym prosze o komentarze do schematu, czy w takiej konfiguracji uda sie uzyskac wogole zadane parametry, a takze o ewentualne propozycje lepszych rozwiazan (takich jak LT1619, ktora bede probowal zdobyc do testow).

Jak mowilem, projekt jest uczelniany, ale prawdopodobnie bedzie produkowany w wiecej niz jednej sztuce (jako robot wykorzystywany na zajeciach dla studentow), wiec uczelni zalezy na malych kosztach. Ale w krytycznej sytuacji mozemy przeforsowac drozsza przetwornice .

Klucz wbudowany w MC34063 pracuje teraz w układzie Darlingtona i jest w stanie dać z siebie maksymalnie 3.5V przy napięciu wejściowym 5V. Im niższe napięcie wejsciowe, tym gorzej. IRF7455 powinien sobie z tym radzić ale jest to na granicy jego możliwości.

Przy Rsc = 2 * 0.1 oma prąd szczytowy jest ograniczany do ok. 7A a zastosowałeś dławik na prąd 3A - dławik może się nasycać.

Ct = 2.2 nF daje czas toff ok. 10 us - do przyjęcia.

W pierwszej kolejności wymieniłbym dławik i sprawdziłbym oscyloskopem, co dzieje się pod obciążeniem na Rsc.

Ważne: Rsc nie może być rezystorem drutowym. Musi to być rezystor o bardzo małej indukcyjności.

Dodano po 4 [godziny] 26 [minuty]:

Użytkownik eP "zwrócił mi uwagę" w innym wątku na istotny błąd w schemacie, którego nie zauważyłem. Nóżka 1 MC34063 powinna być podłączona do nóżki 7 a nie do drenu MOSFETa.

[quote]
Użytkownik eP "zwrócił mi uwagę" w innym wątku na istotny błąd w schemacie, którego nie zauważyłem. Nóżka 1 MC34063 powinna być podłączona do nóżki 7 a nie do drenu MOSFETa.
[quote]

Tez do tego dzisiaj doszlismy po analizie ukladu i napiec na bramce mosfeta ;].

Ostatecznie uzyskalismy efekty ktore nas chwilowo nie zadowalaja:
- dla napiecia wejsciowego 4-6V uzyskalismy napiecie wyjsciowe 8-10V
- przy obciazeniu 18,3 Ohma uzyskalismy sprawnosc rzedu 65-70%
- rezystory RSC - 4x0.33Ohm weglowe rownolegle = ograniczenie pradu na poziomie 4A (probowalismy tez zmniejszac/zwiekszac troche)
- zastosowany dlawik: DL22-10 Dławik SMD 10uH 3,8A 0,038 OHM z TME (grzeje sie troche... moze bardziej niz troche ale ujdzie)
- czestotliwosc pracy ok. 20kHz (dla wiekszych sprawnosc nieco spadala)
- mosfet sie raczej prawidlowo otwiera, przestal sie grzac

Probowalismy tez z innymi, znacznie wiekszymi dlawikami o roznych indukcyjnosciach i pradach do 7A (dostosowywalismy do nich rezystory RSC), napiecie wyjsciowe dawalo sie podniesc do 12V a prad wyjsciowy dochodzil do 0.65A w pracy ciaglej, jednak nadal sprawnosc byla rzedu nie wiekszego niz 70% (a nawet mniejsza w stosunku do DL22-10, juz nie mowiac o rozmiarach tych dlawikow... i ich cenie w stosunku do ceny calej przetwornicy).

Czy cos jeszcze mozna zrobic? Prosze o komentarze ;].

Ciężko tu cokolwiek poradzić. MC34063 jest prostym sterownikiem PFM i wysokiej sprawności, szczególnie przy tak ciężkich założeniach uzyskać się po prostu nie da. Na przeszkodzie stoi sam tryb pracy i niskie napięcie zasilania. Szczerze mówiąc uzyskanie 70% to i tak sukces.

Dławik 10 uH przy częstotliwosci 20 kHz to nieporozumienie. 47uH/5A to minimum. W ramach eksperymentu możnaby spróbować użyć dwóch dławików DL50-68 połączonych równolegle. Ale TME nie ma ich obecnie w magazynie...

Próbowałem przeliczyć z wykorzystaniem mojego starego układu na elementach dyskretnych - wyszły dość absurdalne wartości elementów - owszem, dławik 10 uH ale żeby uzyskać prąd wyjściowy 1.5A przy 4V zasilania prąd szczytowy wyniósłby ok. 10A (praca na pograniczu trybów CCM i DCM).

Nie mam pomysłu na realizację takiej przetwornicy przy takim ograniczeniu budżetu.

_Matik_ napisał:

...
Ostatecznie uzyskalismy efekty ktore nas chwilowo nie zadowalaja:
- dla napiecia wejsciowego 4-6V uzyskalismy napiecie wyjsciowe 8-10V
- przy obciazeniu 18,3 Ohma uzyskalismy sprawnosc rzedu 65-70%

Jeżeli Was taka sprawność zadawala to może uda się wam wykonać tą pracę na tym układzie.
Podstawą powinny być precyzyjnie określone założenia projektowe wtedy jest dopiero sens doradzać.
Ja przyjąłem wcześniej a priori że układ ma zapewniać urządzeniu maksimum funcjonalności czy możliwie dobrą sprawność i wydajność prądową.
Ale jeżeli w założeniach inne cele są bardziej priorytetowe a obecne osiągi Was zadowalają to oczywiście wszystko co napisałem powyżej dla Was jest zupełnie nieprzydatne. Co nie znaczy że komuś innemu może się nie przydać.

_Matik_ napisał:

- rezystory RSC - 4x0.33Ohm weglowe rownolegle = ograniczenie pradu na poziomie 4A (probowalismy tez zmniejszac/zwiekszac troche)
- zastosowany dlawik: DL22-10 Dławik SMD 10uH 3,8A 0,038 OHM z TME (grzeje sie troche... moze bardziej niz troche ale ujdzie)
- czestotliwosc pracy ok. 20kHz (dla wiekszych sprawnosc nieco spadala)
- mosfet sie raczej prawidlowo otwiera, przestal sie grzac

Taki mosfet powinien być zupełnie zimny przy obciążeniu przetwornicy prądem 0.65 A gdyby się prawidłowo otwierał.

Spróbujcie zastosować IRF7402 - ma niższe napięcie progowe potrzebne do otwarcia kanału.
I oczywiście jeszcze wcześniej powinniście zmierzyć napięcie na oporniku podłączonym
do nóżki 8 i zmniejszyć jego wartość do 20-50 Ω lub usunąć go zupełnie. Oczywiście wtedy będziecie musieli uważać aby nie zewrzeć nóżki 2 do masy.

_Matik_ napisał:

Probowalismy tez z innymi, znacznie wiekszymi dlawikami o roznych indukcyjnosciach i pradach do 7A (dostosowywalismy do nich rezystory RSC), napiecie wyjsciowe dawalo sie podniesc do 12V a prad wyjsciowy dochodzil do 0.65A w pracy ciaglej, jednak nadal sprawnosc byla rzedu nie wiekszego niz 70% (a nawet mniejsza w stosunku do DL22-10, juz nie mowiac o rozmiarach tych dlawikow... i ich cenie w stosunku do ceny calej przetwornicy).

Czy cos jeszcze mozna zrobic? Prosze o komentarze ;].

Przy tak niskich prądach straty w dławiku są stosunkowo niskie. Więc nie tędy droga.

pozdrawiam

Witam
Trzeba podejść panowie do problemu niekonwencjonalnie, korzystanie z gotowych schematów z PDF nie zawsze przynosi dobry efekt. Jeśli autor zagląda tu jeszcze to niech da znać czy potrzebny mu jeszcze schemat.

Witam.

Tak, potrzebny jeszcze schemat!!!!. Jesi masz jakis niekonwencjonalny sposob na taka przetwornice to chętnie poczytam/obejrze ten schemacik

Z góry dzieki!

Witam
Schemat już zmalowałem, ale pamiętaj że jest to prototyp i można poprawić jego sprawność doświadczalnie dobierając elementy. Wyjście z MC też można podmienić ale myślę że tak będzie działać szybciej (jeden tranzystor mniej). Można go też uprościć, ale elementy zastosowane są groszowej wartości, więc nie opłaca się ich wywalać. Rezystor 50mΩ możesz zrobić z 20 SMD1206, ale też widziałem na allegro o wartości 0,2Ω, więc wystarczyłoby 4 sztuki (pamiętaj że ma być bezindukcyjny ).

No, nie - rezystor pomiędzy bazą a emiterem T1 jest konieczny. Poza tym - nie potrzeba tego T1 tak walić po bazie przez 470 om i 1 nF równolegle - może biedaczek tego nie znieść. 1 kom i 100 pF starczy w zupełności. Między bazę a emiter T1 również 1 kom.

Schemat był zrobiony w 15min. więc ma trochę niedociągnięć. Masz rację że trochę za mały ten rezystor, ale trzeba też pamiętać o chwili załączenia przetwornicy przy napięciu 4V. Myślę że wartości elementów dobrać trzeba w trakcie uruchamiania przetwornicy a kondensator można zostawić 1n i dodać do niego rezystor szeregowo z 1k.

Dzięki za schemacik. Teraz mosfecik na pewno bedzie lepiej sterowany Przeprowadze testy i napisze o wynikach

Jeszcze jedno pytanko, z kondensatorem 2,2nF jak na schdemacie jaka powinna być czestotliwosc pracy tej przetwornicy? Z pomiarow z poprzed niego ukladu wyszlo mi około 20Khz, przy obciazeniu.. to troche mało. Ile da sie wycisnac z MC34063? Mozna zmniejszyc ten C3 do powiedzmy 1nF lub 470pF? Wowczas mozna by zastosowac cewke o mniejszej indukcyjnosci, jak poradzi sobie z tym przetwornica ?

Witam
Możesz próbować do 100kHz, wszystko możesz sprawdzić jak uruchomisz układ. Gdyby sterowanie bramką za bardzo zakłócało napięcie wyjściowe, to można zrobić oddzielnie zasilanie dla sterowania bramką poprzez dodanie diody BAS85 i kondensatora 1µF,

adamusx

To jest kontroler PFM a nie PWM - nie da się wprost określić częstotliwości pracy. Zmniejszanie pojemności Ct zazwyczaj skutkuje tylko grzaniem się elementów i spadkiem sprawności.