Sari la conținut

Bine ați venit pe site-ul web TEHNIUM AZI - un site web cu și despre tehnologie în memoria revistei Tehnium.

    Bine ați venit pe site-ul web TEHNIUM AZI, că în cele mai multe comunităţi online și aici trebuie să vă înregistraţi pentru a vizualiza, descărca fișiere sau postă în comunitatea noastră, dar nu vă faceţi griji acesta este un proces simplu, gratuit, care necesită informaţii minime pentru înscriere. Faceți parte din comunitatea TEHNIUM AZI prin autentificare sau crearea unui cont de utilizator pentru: a începe subiecte noi şi răspunde la alte subiecte; a te abona la subiecte şi forumuri în scopul obținerii de informații actualizate în mod automat; a avea propriul tău profil și ați face noi prieteni; și pentru a vă personaliza experienţa dumneavoastră aici.

    Pentru suport tehnic vizitați:   FORUMUL  TEHNIUM AZI

Ultimele comentarii din Downloads


Ultimele comentarii din galeria de imagini

MC34063 => Cum functioneaza?
* * * - -
In cateva randuri am incercat sa explic modul mai putin ortodox de functionare al MC34063, este un integrat atat de simplu, si totusi cu o logica relativ complexa, probabil si asta este unul dintre motivele pentru care putini il abordeaza, personal am auzit tot felul de opinii contra insa asta nu m-a oprit ci dimpotriva m-a motivat sa il studiez si apoi sa-l utilizez si sa-l exploatez in proiectele mele. Informatie suficienta exista in pdf-uri si note de aplicatie, trebuie doar rabdare si atentie, si ceva cunostinte despre portile logice ( care fac mare parte din operatiunile interne ale MC34063 ).

Scopul postarii asteia este sa adun aici cat mai multe informatii despre acest integrat, si prezentarea lor intr-un mod cat mai usor de inteles, intr-un stil influentat de experienta personala. Nu-mi arog merite pentru informatiile prezentate aici, nu eu am inventat integratul ala si nici modul sau de functionare, eu va prezint doar rezultatele studiilor personale, urmand sa vin si cu exemple practice de proiectare, calcul si executie a celor 3 regulatoare elementare ce pot fi ralizate cu MC34063, respectiv buck, boost si buck-boost (inversor).
Ce este MC34063?
MC34063 este un circuit integrat ( CI ) in capsula DIP8 cunoscut pentru simplitatea si costurile foarte mici cu care poate deservi cele 2 regulatoare ( buck si boost ) atunci cand puterea necesara este redusa, un exemplu de aplicatie larg raspandita fiind incarcatoarele auto conectate la bricheta, care sunt bazate fix pe el. Despre el multe s-au spus, amintesc aici cateva notiuni generale pe care le voi detalia ulterior:

-Nu este un modulator PWM clasic;
-Functioneaza pe combinatia dintre inhibarea de pulsuri ( pulse skipping ) si un soi de modulatie a umplerii;
-Frecventa de comutatie nu este fixa, ci variaza functie de factori dinamici cum ar fi VIN, VOUT (daca este ajustabil ), IOUT;
-Asigura limitare de curent de tip puls cu puls ( regulatorul poate deci functiona si in regim de sursa de curent constant );


Modulatorul PWM clasic
Ca sa intelegem de ce nu este un modulator pwm clasic, doresc intai sa prezint foarte pe scurt ce este un modulator pwm clasic si cum functioneaza el, astfel comparatia va fi mai usor inteleasa.

TL494 si SG3525 sunt 2 exemple de modulatoare PWM clasice, fie ca se comanda momentul cand se face On sau Off, frecventa de comutatie este intotdeauna fixa, forma de unda este perfect simetrica, ceea ce se variaza este umplerea ( adica latimea pulsurilor ), si se face asta de catre Comparatorul PWM.

L-am prezentat ceva mai detaliat in articolul asta:
http://www.tehnium-a...sic-in-clasa-d/

Aici revin doar sumar asupra sa, o schema elementara in multisim:
Imagine postată

Este asa cum spuneam si in acel articol, un comparator de tensiune, la care una din intrari este comandata de un semnal rampa ( sawtooth ) provenit de la blocul oscilator, ceva in genul asta:
Imagine postată

Iar cealalta intrare este comandata direct sau prin diverse elemente, de iesirea amplificatorului de eroare ( AE ) cu ceea ce este in esenta o referinta ajustata de AE functie de cerintele de stabilizare.

Frecventa semnalului de la oscilator, dicteaza frecventa de la iesirea comparatorului, iar amplitudinea de varf ( AV ) da umplerea functie de comanda AE, daca aceasta este jumatate din varful rampei atunci umplerea este 50%:
Imagine postată

Daca referinta de la AE se reduce, scade si umplerea:
Imagine postată

Daca AE creste, creste si umplerea:
Imagine postată

Daca AE este 0, atunci si implerea este 0, pentru ca IN+ nu poate fi niciodata mai pozitiv decat IN-:
Imagine postată

Daca in schimb AE este maxim, atunci si umplerea este maxima deoarece IN- nu poate fi niciodata mai pozitiv ca IN+:
Imagine postată

Forma semnalului de la blocul oscilator nu influenteaza in nici un fel iesirea comparatorului:
Imagine postată

Imagine postată

Imagine postată

Este important sa retineti detaliul asta, veti intelege mai tarziu de ce.

MC34063 => Elemente bloc functionale
Inainte de toate doresc sa fac o prezentare sumara a schemei interne de bloc afisata la inceputul articolului:

Referinta este un bloc fara acces extern la pini, ce ofera intern o tensiune de referinta de 1,25V.

Comparatorul este elementul ce asigura stabilizarea tensiunii de la iesire la nivelul dorit, IN+ este conectata intern la referinta, IN- este conectata extern la pinul 5, iar iesirea este conectata tot intern la o poarta AND.

Blocul oscilator este un element cu o functie ceva mai complexa decat la CI-urile modulator PWM clasice, asigura frecventa de lucru printr-un condensator conectat extern la pinul 3 catre masa ( pinul 4 ), si realizeaza si limitarea de curent asistat fiind de un senzor rezistiv conectat la pinul 7, catre alimentare ( pinul 6 ). Asigura o comanda logica, 1 pentru ON pe iesire, si 0 pentru OFF pe iesire ( in fapt lucrurile nu sunt atat de simple dar elaborez mai tarziu ). Este pana la urma o unda dreptunghiulara cu frecventa fixa, si umplere fixa si maxima, ambele valabile atunci cand sarcina este sub nivelul limitarii.

Frecventa este stabilita de valoarea CT, care este conectat prin intermediul pinului 3 la un generator de curent constant care il incarca cu 220uA, si-l descarca cu 35uA, chestiunea asta ramane la fel indiferent de valoarea CT.
Am reprodus principiul in multisim:
Imagine postată

De retinut ca nu este schema exacta din interiorul integratului ci este reproducerea principiului de functionare intr-un mod suficient de simplu pentru a fi cat mai usor de inteles.

Cu verde pe imaginea osciloscopului din multisim este rampa de la oscilator ( deci de la pinul 3 ), iar cu rosu comanda livrata de blocul oscilator catre celelalte blocuri din integrat.

Spre deosebire de CI-urile clasice, aici starea iesirii urmareste lungimile pantelor rampei, si NU amplitudinea lor. Asadar aici forma rampei este decisiva spre deosebire de modulatorul pwm clasic unde este irelevanta. Si tot fix din acest motiv MC34063 NU poate ajunge niciodata la umplere 100%, deoarece curentii cu care CT este incarcat si respectiv descarcat, sunt ficsi ( exceptand interventia limitarii ), deci si timpii ascendenti si descendenti sunt ficsi, rampa ascendenta este de cca 6 ori mai lunga decat rampa descendenta, deci umplerea maxima nu poate fi mai mare decat aproximativ 85%.

Vorbeam de conditiile in care frecventa si umplerea comenzii blocului oscilator, respectiv sarcina sub limitare, asta se intampla deoarece interventia limitarii provoaca o crestere a curentului de incarcare a CT ( adica a acelor 220uA ), ceea ce scurteaza panta ascendenta si pe langa cresterea usoara a frecventei ( este normal devreme ce CT este incarcat mai rapid ), scurteaza starea de 1 logic a iesirii blocului oscilator ( reduce umplerea semnalului de comanda al sau ), ceva in genul:
Imagine postată

Panta care coboara ramane neschimbata, in schimb cea care urca este scurtata fortat, si asta forteaza comanda de 0 logic a blocului oscilator, si deci OFF pe iesire, si cum asta se intampla pe fiecare puls in parte, limitarea este astfel puls cu puls.

Poarta AND este un element intermediar intre latch-ul ce comanda tranzistorii, si comparator, respectiv bloc oscilator.
O poarta AND poate fi privita din punctul meu de vedere ca un comparator cu conditii distincte de basculare a iesirii, nu se compara tensiuni ci stari logice ale intrarilor, adica nu conteaza valoarea exacta, sau pragul de tensiune, ci conteaza daca intrarea respectiva este pozitiva ( 1 logic ), sau la masa ( 0 logic ), si ca iesirea portii AND sa fie pe 1 logic ( deci pozitiva ), trebuie ca ambele sale intrari sa fie simultan pe 1 logic ( pozitive ), mai jos o simulare cu starile ei.

Ambele intrari 0:
Imagine postată

A=1, B=0:
Imagine postată

A=0, B=1:
Imagine postată

A=1, B=1:
Imagine postată

Doar astfel iesirea face 1 logic asa cum se poate observa.

Un mod alternativ de a o privi este reproducerea comportamentului cu 2 tranzistori.
A=0, B=0:
Imagine postată

A=1, B=0:
Imagine postată

A=0, B=1:
Imagine postată

A=1, B=1:
Imagine postată

SR Latch este elementul de legatura intre tranzistori, si restul integratului. Este tot un fel de poarta logica, il gasiti si sub denumirea de "flip flop" ), este un element complex de circuit, dar care are o functie relativ simpla, o comanda cu mentinere si resetare. Are 3 porturi: S, R si Q. Incep cu ultimul, Q, care este iesirea sa, si poate avea doar cele 2 stari logice, 1 sau 0. S este intrarea care atunci cand primeste 1 logic "amorseaza" ( seteaza ) 1 logic pe iesire, am folosit expresia "amorseaza" deoarece o data setata starea de 1 logic pe iesire, starea intrarii S nu mai conteaza ( asa cum la un tiristor, o data amorsat, comanda din poarta nu mai conteaza ). R este intrarea care atunci cand primeste 1 logic reseteaza iesirea ( provoaca 0 logic la Q ), de retinut ca R nu poate insa comanda si 1 logic pe iesire, nu comanda decat pe 0 ( la fel cum la un tiristor intreruperea alimentarii il dezamorseaza, si totodata la fel cum tot la tiristor doar simpla reconectare a alimentarii, nu amorseaza tiristorul ci doar poarta o poate face ).

Un astfel de element in multisim ar fi dupa cum urmeaza ( click pe link-uri ).
Ambele intrari 0:
http://s6.postimg.or...76k4hr5/SR1.png

S=1, R=0:
http://s6.postimg.or...ozt5p0h/SR2.png

S din nou 0, R tot 0, dar iesirea nu revine la 0:
http://s6.postimg.or...c1pxmu9/SR3.png

S=0, R=1, iesirea revine la 0 de data asta:
http://s6.postimg.or...xqqm8kh/SR4.png

Daca aducem din nou 0 la R, iesirea nu revine la 1:
http://s6.postimg.or...z2q7so1/SR5.png

Blocul de iesire consta intr-un montaj din 2 tranzistori NPN in conexiune darlington, cel din fata avand colectorul la pinul 8, iar emitorul in baza celui de dupa el, iar cel de pe iesire are colectorul la pinul 1 si emitorul la pinul 2.

In integrat se mai afla un element ce nu apare in schema bloc, dar este numit in nota de aplicatie, acesta este o Poarta NOT, si este un element inversor, este conectat intre iesirea blocului oscilator si intrarea R a latch-ului. Functia lui este cat se poate de simpla, iesirea sa este intotdeauna in antifaza ( opusa ) fata de intrare, adica daca la intrare are 1 logic, iesirea face 0, si invers.


MC34063 => Mod de functionare

M-am tot gandit cum sa incep si ce abordare ar fi cea mai potrivita, si mi-as fi dorit sa am un model spice al MC34063 cu care sa exemplific si practic, insa nu am asa ceva, si poate ca-i mai bine pentru ca m-a fortat sa vin cu alternative, si am gasit o abordare care cred ca este cea mai potrivita, si se si leaga foarte bine cu prezentarea anterioara. Pe scurt voi reconstitui pas cu pas principalele elemente de bloc ale integratului, va lipsi blocul de iesire pentru ca se intelege de la sine ce face un darlington compus.

Si incep cu blocul oscilator, reiterez faptul ca nu este schema exacta din integrat, nu asta m,a intereseaza, ci reproducerea principiului:
Imagine postată

Am explicat deja cum functioneaza, nu insist. Ofera asa cum am zis anterior, o comanda logica, o unda dreptunghiulara a carei frecventa si umplere sunt fixe atata vreme cat sarcina este sub nivelul limitarii, frecventa este setata de valoarea CT, iar umplerea este cea maxima, adica aproximativ 85%.

Adaug comparatorul:
Imagine postată

IN+ conectata intern la Vref, IN- conectata extern prin pinul 5 si divizor la Vout ( lipseste divizorul aici ).
Cand tensiunea de iesire a regulatorului este sub pragul stabilizarii ( S1 deconectat din simulare ), IN+ este mai pozitiva, deci iesirea comparatorului face plus:
Imagine postată

Cand iesirea regulatorului atinge si depaseste pragul stabilizarii ( S1 conectat in simulare ), IN- este mai pozitiva, deci iesirea comparatorului face 0:
Imagine postată

Urmeaza Poarta AND:
Imagine postată

Una din intrari este conectata la iesirea oscilatorului, si cealalta la iesirea comparatorului.
Atunci cand tensiunea de iesire este sub pragul stabilizarii ( S1 deconectat ), comparatorul da 1 logic pe intrarea B, in timp ce intrarea A primeste semnalul dreptunghiular de la oscilator, iesirea portii AND este deci o replica a iesirii oscilatorului:
Imagine postată

In momentul in care tensiunea de iesire trece de pragul stabilizarii ( S1 conectat ), iesirea comparatorului face 0 pe intrarea B, si iesirea portii AND face indata 0 ignorand semnalul de la oscilator:
Imagine postată

Se observa astfel rolul esential al starii iesirii comparatorului.

Mai departe avem poarta NOT:
Imagine postată

Spuneam ca este un element inversor, adica iesirea sa este diametral opusa intrarii:
Imagine postată

Trasa cu rosu de sus a osciloscopului arata intrarea portii NOT, iar trasa de jos cu verde arata iesirea, care se poate lesne observa ca-i inversul intrarii ( defazata cu 180* ).

Ultimul element de adaugat este SR-Latch:
Imagine postată

Poarta AND seteaza, iar poarta NOT reseteaza.

Revenind la momentul cand iesirea regulatorului este sub prag ( S1 deconectat ), comparatorul prezinta 1 logic la intrarea B a portii AND, iar intrarea A primeste semnalul de la oscilator, deci asa cum am aratat anterior, iesirea portii AND este in acest moment o replica a iesirii oscilatorului, si este prezentata la intrarea S ( de setare ) a SR-latch, in timp ce tot iesirea oscilatorului ofera o replica inversata a sa prin poarta NOT la intrarea R ( reset ) a SR-latch, deci cand S are 1 logic, R are 0 logic, si invers, cand S are 0 logic, R are 1 logic, deci cand oscilatorul are 1 logic pe iesire, impune 1 logic la S si 0 logic la R, deci impune 1 logic la iesirea SR-latch, iar cand oscilatorul are 0 logic la iesire, impune 0 logic si la intrarea S, si 1 logic la R, deci impune 0 logic si la iesirea SR-latch. Cu alte cuvinte atunci cand tensiunea de iesire este sub pragul stabilizarii, iesirea SR-latch catre transitorii de pe iesirea MC, este o replica a iesirii oscilatorului:
Imagine postată

Cand iesirea depaseste pragul de stabilizare, comparatorul prezinta 0 logic la intrarea B a portii AND, ceea ce forteaza 0 si la iesirea sa indiferent de ce zice oscilatorul, cu 0 logic pe intrarea S a SR-latch, iesirea acestuia ramane tot 0, deci tranzistorii de pe iesirea MC raman blocati. Asta este esenta modului mai putin oprtodox de functionare a MC34063, comparatorul NU poate decide cand se face off, asta o face numai si numai oscilatorul, in schimb numai si numai comparatorul poate decide cand se face ON pe iesire, si asta se poate intampla oricand pe parcursul trenului de pulsuri venite de la oscilator. Deci comparatorul poate inhiba fie o parte dintr-un puls:
Imagine postată

Fie majoritatea unui puls:
Imagine postată

Fie evident, o serie de pulsuri:
Imagine postată

Orice actiune a comparatorului influenteaza energia cu care inductanta este incarcata, si implicit tensiunea de la iesirea regulatorului.

Tot ce am zis pana aici este valabil la sarcina sub pragul limitarii, pentru ca interventia limitarii modifica substantial iesirea oscilatorului. Am spus anterior ca la detectarea pragului presetat de curent ( o diferenta anume de potential intre pinii 6 si 7 ), oscilatorul creste fortat curentul de incarcare al CT, asta face foarte abrupta panta ascendenta a rampei, deci o scurteaza foarte mult, ( panta descendenta ramane nemodificata ) asta inseamna automat ca frecventa de lucru a iesirii oscilatorului creste, de aia in pdf la acel tabel este specificat ca Ct seteaza frecventa minima ( Fmin ) si nu pe cea de lucru ( Fsw ). Ceea ce se intampla la urma urmei este o reducere fortata a umplerii:
Imagine postată


Teste practice

Am testat astea 3 configuratii elementare:
Imagine postată

Asa cum se poate observa, schimbarea pozitiei elementelor face toata diferenta intre configuratii ( asta asa, ca fapt divers ).


Buck
Listez parametrii doriti:
VINmin=12Vcc
VOUT=5Vcc
Fmin=60khz
IOUT=0,5A
Vriplu=0.05V

Schema din pdf este:
Imagine postată

Trebuiesc calculate valorile componentelor, si apelez tot la pdf, mai exact la tabelul asta:
Imagine postată

Am marcat cu rosu ce ne intereseaza.
Incepem cu prima formula:
Imagine postată

Nu stim VF si VSAT, dar le aflam usor, primul este caderea de pe dioda, aici trebuie verificat pdf-ul diodei ce-o veti folosi, eu am luat una schottky de pe la secundarele surselor ATX, 2045, trec direct 0,5V. Celalalt este saturatia tranzistorului de pe iesire, configuratia din schema este darlington-repetor, in pdf se estimeaza pentru asta o saturatie tipica de cam 1V, atata trec si eu, deci:
Imagine postată

Ton+Toff, care este 1/f, adica 1/60000, adica 16.666uS.

Toff:
Imagine postată

La numarator este rezultatul de la a 2-a formula, iar la numitor cel de la prima:
Imagine postată


In continuare Ton:
Imagine postată

CT:
Imagine postată

Ivarf:
Imagine postată

Rsc:
Imagine postată

Inductanta:
Imagine postată

Si condensatorul de pe iesire:
Imagine postată

In ideea ca divizorul poate fi calculat de oricine, nu-mi mai pierd timpul cu el, ci pun schema finala:
Imagine postată

Pentru inductanta am luat un tor mai mic din cutie:
Imagine postată

Masurandu-l cu sublerul am constatat ca-i T68-26A, cu permeabilitate 58n, deci pentru 47uH trebui cam 28 de spire, deci 28 de spire cu sarma de 0.6, au rezultat:
Imagine postată

Montajul pus pe breadboard:
Imagine postată

Tensiuni:
Imagine postată

Si in sarcina:
Imagine postată

Imagine postată

Curentul e ceva mai mic decat cel dorit pentru ca n-am avut 0R3, si am pus 0R33, se poate reduce la 0R27 sau 0R22, si se obtine un curent ceva mai mare. Atentie, cand se foloseste doar integratul, fara tranzistor extern, Rsc nu trebuie sa fie mai mica de 0R22.


Boost

Lista parametrilor doriti:
VIN=5V
VOUT=12V
IOUT=0,2A
FSW=60khz
VSAT=0,5V ( saturatia aici este mai mica pentru ca iesirea este emitor comun )
VF=0,5V
VRipple=0,05V

Tabelul din pdf cu partea ce intereseaza:
Imagine postată

1.
Imagine postată

2.
Imagine postată

3.
Imagine postată

4.
Imagine postată

5.
Imagine postată

6.
Imagine postată

7.
Imagine postată

8.
Imagine postată

9.
Imagine postată

Schema finala
Imagine postată

Montajul pus pe breadboard ( am folosit inductanta de la testul anterior ):
Imagine postată

Tensiunile in gol:
Imagine postată

Si sarcina:
Imagine postată

Curentul e ceva mai mic decat ma asteptam, dar si inductanta e ceva mai mica decat calculul minim rezultat ( cam 46, fata de aproape 48 ), si asta mareste foarte putin curentul de varf, nici rezistenta de la Rsc n-o fi fix cat am calculat, dar asta e irelevant, se poate folosi acolo 0R22 ( minimul admis ) si se obtine curent mai mare, sau evident ca se p[opate folosi tranzistor extern, si mariti si mai mult curentul, schema e si asa tot foarte simpla.


Buck-Boost ( inversor )

Parametrii de lucru:
VIN=+12V
VOUT=-5V
IOUT=0,4A
FSW=60khz
VSAT=1V ( din nou, configuratia iesirii MC este darlington, deci saturatia e mai mare )
VF=0,5V
VRipple=0,05V

In ideea ca s-a inteles deja ce-i de facut la calcule, nu mai trec prin ele ci vin direct cu schema completa:
Imagine postată

Pentru inductanta am luat inca un tor din ala descris mai sus, la care am bobinat 31 de spire si am obtinut valoarea asta:
Imagine postată

Tensiunile in gol:
Imagine postată

Cateva valori de sarcina:
Imagine postată

Imagine postată

Imagine postată

Cam aici se incheie testele promise, asa cum puteti observa, este un integrat foarte simplu de folosit, si foarte ieftin, si este o solutie la indemana oricui pentru aplicatii de putere mica, mai ales ca fiecare configuratie poate fi suplimentata foarte usor cu tranzistori externi ( vezi pdf ).


Cu speranta ca am reusit sa contribui la o mai buna intelegere a modului de functionare mai putin cunoscut al integratului asta, ma retrag aici cu multumirile de rigoare pentru lecturarea articolului, si va doresc toate cele bune.

Marian.
  • pcostica, tor și gsabac like this


0 Comentarii

Latest News

Last FAQ

  • ian 11 2013 08:57
    Izolatia externa reprezinta izolația părților exterioare ale unui echipament, constând din distanțe de separare în aer si din suprafețele în contact cu aerul ale izolației solide ale unui echipament, care sunt supuse la solicitări d...
  • mar 03 2013 04:16
    Este o retea electrică al cărei punct neutru nu are nici o legătură voită cu pământul, cu excepia celei realizate prin aparate de măsurare, de protecie sau de semnalizare, având o impedană foarte mare.
  • iul 01 2014 08:27
    Acest nivel de izolatie se defineste astfel:a) pentru echipamentele cu tensiunea cea mai ridicată < 245 kV:- tensiunea nominală de tinere la impuls de trăsnet si- tensiunea nominală de tinere de scurtă durată la frecvenă indu...
  • ian 11 2013 08:34
    Supratensiunile electrice tranzitorii sunt de trei tipuri:- supratensiune cu front lent: Supratensiune tranzitorie, în general unidirecțională, având durata până la vârf 20 μs < Tp < 5000 μs si durata spatelui T2 < 20 ms...
  • aug 07 2012 08:30
    Sitemele de achizitie de date se clasifica avand in vedere doua criterii:dupa conditiile de mediu in care lucreaza:▪ sisteme destinate unor medii favorabile(laborator);▪ sisteme destinate utilizarii in condii grele de lucru( echipam...

Board Statistics

Total Posts:
70147
Total Topics:
6118
Total Members:
29122
Newest Member:
Davidescu
Online At Once:
133 --- 17-iulie 17

96 utilizator(i) activ(i)(în ultimele 15 minute)

93 vizitatori, 0 utilizatori anonimi
Bing, Google, Yahoo, miron1947, Mihai3, Ciprian 81

emil.matei.ro Cel mai cuprinzator director romanesc