Konverter napona sa MC34063

Bogdan je u pravu. Ima puno modernijih IC koja glatko resavaju visok KKD.

Kod nekih jednocipnih buck se cak termogeni otpor zavojnice koristi kao Rsc, pri cemu se u cipu uracunava termicki koeficijent bakra, a sve radi viseg KKD.
-------------------------------------------------------------------
Sa postojecim sklopom mozete "izvuci" >75% ako:
-povecate induktivitet zavojnice na oko 220uH (sa sto vecom debljinom zice kojom je motana, radi smanjenja termognog otpora).
-smanjenjem radne ucestanosti na 20-40KHz, cime cete smanjiti: skin efekat, magnetne gubitke u jezgru, switching gubitke u izlaznom tranzistoru i diodi.
-koriscenjem znatno snaznije shotky diode (npr. MBR360) koja bi radila u "donjem" delu strujno naponske karakteristike.
-istovremeno sa povecanjem L zavojnice, ste "presli u CCM nacin rada, gde je "ripple" struja manja, pa se i tranzistor krece u uzem delu strujnonaponske karakteristike (manja peak struja).
-odricanjem od overcurrent zastite, zamenjujuci Rsc kratkim spojem.

Dakle sto niza ucestanost, veci KKD, ali i gabariti.

Na zalost, cena toga su veci gabariti sklopa (veca dioda i veci kalem), i ukidanje strujne zastite (koja i nije bas najefikasnija, slobodno je izbacite, jer na duze od par minuta ne pomaze :-)).

Objasnicu: kada se kod buck, strujna zastita izvede ispred zavojnice i zamajne diode, pri kratkom spoju na izlazu, struja
punjenja zavojnice ostaje nepromenjena, a posto je praznjenje ograniceno samo naponom barijere shotky diode, struja u zavojnici biva multiplikovana na Isc * Uout/Ud (u vasem slucaju je to oko 8 puta), sto zavojnica i dioda termicki ne izdrze dugo, a obe dimenzionisemo bez osmostrukog preterivanja :-).

Jedine dobra strujna zastite za buck, gde korisnik ne mora biti u blizini naprave da bi sprecio pregrevanje, su: merenje struje kroz zavojnicu, kao sledece "hickup-mode", ili eventualno neregerativni shutdown.
---------------------------

Gubici koje sada imate su:
-switching gubici koji rastu sa radnom frekvencijom nelinearno i drasticno. Povecavaju se naglije nego sto pretpostavljate, a posto se radi o zbiru gubitaka na vise elemenata, izuzetno je kompleksno da o tome ovde pisem, jer svaki od tih elemenata ima svoju krivu gubitaka.
-konduktivni gubici: na Rsc: Iout * Rsc, na izlaznom tranzistoru: Us(typ. 1,6V) * Iout * duty, na termogenom otporu kalema: Rt * Iout, na shotky diodi: Ufd * Iout * 1-duty.

Ovo bi bila JEDNOSTAVNA i priblizna slika gubitaka, koja sluzi tome da vam proizvede sliku o njihovoj raspodeli u sklopu, gde na osnovu nje mozete uticati korekcijom elemenata, na ukupne gubitke.
----------------------------------------------

Ne ulazeci u konkrentnu namenu sklopa, postavicu vam nekoliko pitanja na osnovu kojih cu odrediti pravac delovanja:

- da li vam je cilj da se koristi iskljucivo MC34063?
- ako jeste, da li "jurite" KKD u edukativne svrhe ili da bi vam stedeo npr. neko baterijsko napajanje?
- da li vam je kritican faktor cena sklopa?
- da li vam je od znacaja broj komponenti?
- da li vam je od znacaja kompleksnost PCB (jednoslojna, dvoslojna, viseslojna, SMD, trough-hole)?
- da li su vam kriticni gabariti i tezina sklopa?
- da li se ocekuje proizvodnja visoke serije?

---------------------------------------------------
Odgovorite mi na svako od ovih pitanja pojedinacno, pa cu vam dati prave smernice i predloge.


Pozdrav

OP ce odgovoriti za sebe no ja moram da uskocim sa pitanjem :D... tj odgovorom ..
- koji cip preporucujete za
- baterisko napajanje (obicno je par liio ili par AA znaci ulaz 6-9V a izlaz 3.3 ili ulaz 0.8-1.5V a izlaz 3.3 )
- cena nije bitna preterano
- broj komponenti nije bitan preterano
- struje su do 1A (obicno ispod 0.5)
- dvostrana stampa, smd (komponenti sa nozicama, dakle bez qfn i ekipe sa koju mora palim pec, soic, ssop, tqfp i ekipa su skroz ok ako vidim nozicu pod 60x uvecanjem mogu da zalemim, ako ne vidim .. )
- i da i ne, moze kombinacija sa "nebitna tezina (desktop)" i sa "bitna tezina (daljinski)" :)
- za mene je 10 komada velika serija :D

ja koristim razne cipove, sta naklikam na farnelu ili mauzeru, sta ima dostupno u tom trenutku ... ali neka preporuka od coveka sa iskustvom ce vrlo prijati :D

---

Evo jednog veoma veoma zanimljivog, multinamenskog (bas moze svasta, a KKD mu je top klasa):

http://www.digikey.com/scripts...80&x=0&y=0&cur=USD

http://cds.linear.com/docs/Datasheet/3780fe.pdf

http://cds.linear.com/docs/Design%20Note/dn369f.pdf

Mislim da ce ovo zadovoljiti za tvoje konkretne potrebe kada je ulazni napon >4V.

Za potrebe nekih zig-bee naprava sam pravio diskretan boost sa 3V na 5V, na takav nacin da ima enormno malu potrosnju kada ne komunicira.
Za tako niske ulazne napone je dosta siromasniji izbor.
Ako ti zapne, potrazicu ili konstruisati..

Pozdrav

koristio sam 3780 vec :D odlican je :) hvala

---

Vrhunska spravica za te snage :-)

Mozda bi ti i ovo bilo interesantno: http://www.fairchildsemi.com/s...lus-driver-multi-chip-modules/

Ili ovo: http://www.linear.com/product/LTC3108

ltc znam, imaju odlicnu parametarsku pretragu na sajtu pa sam probao svasta od njih ... a za ovaj FD nisam cuo (nisam znao da fairchild uopste valja smps cipove) bas cu da probam, cena mi se svidja :)

---

Razjasnicu malo podrobnije cemu moze posluziti ultralow voltage konverter kao npr. LTC3108, koji moze raditi od 30mv pa na vise:

Klucni problem kod boost konvertora nije nizak napon napajanja, kao npr. 0,8-1,5V, vec startup njegovog kontrolnog sklopa, a posle je lako :-)

LTC3108(9) moze izvrsno posluziti za startup "jaceg" boost-a.

Pozdrav

on bese ima 10-15mA izlaz jel tako? to je dovoljno za 99% daljinaca na primer a gurnes mu jednu AAA bateriju i traje 5 godina :D

---

Ili zabodes u jabuku (moze i krompir) ekser i bakarnu zicu :-))



A sto se tice Fairchild-a, DrMos se koristi u Iphone.
Moj ucenik-ortak (veoma sam ponosan i srecan zbog toga) Mladen Veselic upravo radi na razvoju istih, za Apple, u firmi Dialog Semiconductors u okolini Studgarta.

Pozdrav

@ macolakg

1. Cilj mi je da koristim MC34063 zato sto je veoma dostupan.
2. Efikasnost mi je veoma znacajna da bih sto bolje iskoristio izvor energije.
3. Cena mi nije toliko bitna (samo da nije previsoka).
4. Broj komponenata mi nije bitan kao ni njihova velicina dokle god mi je KKD dobar.
5. Radio bih na jednoslojnoj stampi.
6. Potrebno mi je da napravim 5 komada.

P.S. Razmisljam da uzmem jednu od onih 'jakih' sotki dioda sa zajednickom katodom, spojim im anode i probam tako nesto mesto 1N5819... Pokusacu da povecam KKD prvo tim nekim merama (iz cisto eksperimentalnih razloga), a onda cu traziti neko efikasnije resenje koje bih pustio 'u sluzbu'. Jos jednom Vam se zahvaljujem.

Nema potrebe da trazite resenje.
Evo jednog u prilozenom pdf.
Nije skupo, nije komplikovano, moze i vise od 5A (sa odgovarajucom zavojnicom).
Sto jacu zavojnicu stavite, bice vam veci KKD (ja bih stavio onu za 5A, kad SMPS vec moze to).

Nisam ga isprobao zbog nedostatka vremena, ali bi trebalo da radi "na prvu"(redak slucaj da nesto ne isprobam, ali sa obzirom na iskustvo...).
nacrtaosam ga pre 10min. mozda ga sutra-prekosutra isprobam, ali ako vam nije tesko, vi ga prvi napravite, bas sam "kratak" sa vremenom. Nabudzite ga na univerzalnu protp PCB za probu.
Tu sam za eventualnu konsultaciju, ako treba neka sitna korekcija.

Sprava je sa sinhronim ispravljanjem, i verujem da ce izaci na >90% KKD pri vasih 400mA (sa premoscenim Rsc).
Maksimum KKD bi trebalo da bude tek na oko 2A struje i to oko 95%, jer vec potrosnja samog MC, i drivera postoji, i neki je deo ukupne potrosnje (ipak je to starije kolo i nije optimizovano za posebno malu potrosnju).

Procenjujem da ce potrosnja kontrolnog sklopa biti od 10-30mA, zavisno od frekvencije.

Slobodno se "poigrajte sa frekvencijom u rasponu od 20KHz do 100KHz, bez izmena sklopa (samo Ct), tako mozete "namestiti" najbolje iskoriscenje.

Sme da radi sa Uin od minimalno 9V (zbog sigurne pobude gate mosfeta), a maksimalno sa 19V (zbog proboja gate mosfeta). to ulazi u vas zeljeni opseg.
Izlazni napon moze biti od 1V pa do +Uin - 1V (podrazumeva se da mislim na najnizu peak vrednost ulaznog napona, a ne na osrednjenu vrednost nekog ispravljaca cija je talasnost velika).
Dakle izlazni napon moze ici do 1V ispod najnizeg trenutnog napona na ulazu.

Pretpostavljam da ce mozda biti potrebna korekcija oko death-time, mada ne verujem jer oba Mosfeta imaju relativno mali Qg,

Kako cete znati da vam je dobar death-time: pri strujama do 1A mosfeti ne smeju UOPSTE da se greju, nimalo.
Ako se pri tako malim strujama greju, sto znaci da je death-time premalo, dodacemo jos dve diodice.
Bolji je KKD sa malim death-time, pa je bolje zapoceti sa ovim.

Probajte, pa javite rezultate :-)

Pozdrav


P.S.

Vec sam dodao diodice, da ne brinem oko death-time.
Proverite KKD, pa cemo ici obrnutim postupkom, skracivanjem, ako treba.

Jos nesto sam zaboravio: nisam ga slucajno onako crtao, treba veze poloziti kao na shemi, one tacke spajanja koje su blizu, i u realnosti treba da budu najblize sto mogu.

@Papak01

Sta bi rodjace sa KKD?
Ima li kakvog napretka?

Puno pozdrava

Cekam ponedeljak da kupim p-mosfet. Nisu imali, pa mi rekose da dodjem u ponedeljak.

@macolakg Samo me jedna stvar buni kod ove tvoje sheme, gde se dede ispravljacka dioda na izlazu? Ili su ovi fetovi dodatno jos u funkciji i sinhronog ispravljaca samo ne kontam kako?

---

Posmatraj to ovako. Kada je na izlazu kola poz napoh otvoren je gornji P FET i puni se izlazni kondenzator
do razdjelnikom odredjenog napona. Kada napon dostigne zadanu vrijednost, komparator u kolu koci oscilator i
napon na izlazu pada na nulu. Da bi se u zavojnici akumulisana energija, kod prekida napajanja iz glavnog izvora
mogla sacuvati, odnosno prenijeti kondenzatoru i potrosacu stupa u akciju donji N FET i to omogucava.
I na N FET-u i na P FET-u padovi napona su puno manji nego na izlaznom tranzistoru kola i na diodi koja
nedostaje pa time raste i KKD.- pOz

I s p r a v k a: post sam pisao bez gledanja u semu, sada kad sam je pogledao vidim da sam pogrijesio,
smisao rada je isti ali grnji fet je otvoren preko pasivnih elemenata a kolo preko npn-pnp drivera
z a t v a r a pojedine fetove. Odatle i ogranicenje ulaznog napona Vin od 9 do 19V.-

_{[Ovu poruku je menjao emiSAr dana 16.07.2012. u 09:53 GMT+1]}

---

Morao sam da bacim u simulator da vidim sta se tacno desava :)
Gornji fet "puni" a donji "ispravlja" ;)

---

Upravo tako, s tim da donji FET koji glumi diodu ima prisilnu (kolom upravljenu) komutaciju) sa kracim vremenima
prebacivanja stanja off-on od na tom mjestu upotrijebljene diode, gdje se jos dobija na efikasnosti.
Ovo je DrAgoljub (@macolakg) izvrsno osmislio.- pOz

---

Bio sam otsutan jedan dan, pa tek sada videh komentare.

Objasnicu rad kola koga sam nacrtao:

MC34063 koristim samo kao kontrolno kolo, koje radi sa open-kolektor izlazom, i pokrece push-pull driver sacinjen od dva bipolarna komplementarna tranzistora.

Cil je da se dobije isti fazni stav koji je imao MC34063 u osnovnoj konfiguraciji, a razlog tome je ispravan rad komparatora za regulaciju izlaznog napona.

Po ukljucenju napajanja, oba 100nF, koji su izmedju gate od mosfeta, se pune tako da posle izvesnog vremena (par mS), njihova srednja tacka dostigne napon Vcc/2.
Kada se napune, na kondenzatorima se nalaze "paketi" naboja od Vcc/2, a kroz otpore 2K2 ne tece struja, sto znaci da oba gate nisu pobudjena, tj., mosfet-i su zakoceni.

(Da ne bi oba mosfet-a dosla u provodno stanje po ukljucenju, brzina porasta napona po prvom ukljucenju bi trebalo da bude onakva kakva je kod uobicajenih ispravljaca, tj. cetvrtina mreznog polutalasa. Ako se ocekuje prikljucenje na veoma "tvrd" izvor, poput nekog snaznog akumulatora, onda treba smanjiti vrednost 100nF na minimalno dovoljnu za radnu frekvenciju copera, i pri tom smanjiti i vrednost otpornika 2K2, tako da njihova RC konstanta bude kraca od vremena porasta napajanja pri prvom ukljucenju. Cilj je naime, da pri prvom porastu napona napajanja, struje kroz 2k2 ne dostignu vrednost koja bi dovela do tolikog pada napona na njima, koji dostize tresholde mosfeta. U ovom slucaju ce to zadovoljiti kod mreznih ispravljaca ili manjih akumulatora.)

Do sada smo posmatrali pasivno stanje.
Sada komparator u MC34063 "vidi" nedovoljan napon na Uout, i pokrece izlazne tranzistore (od MC-a) u provodno stanje.
Baze push pull tranzistorskog drivera bivaju povucene u nisko stanje, sto se istovremeno pojavljuje i na njihovim emiterima.
"Paket" naboja na gornjem 100nF, biva premesten na dole, cim se zapocinje punjenje gornjeg 100nF ka +Vcc, kroz otpornik 2k2, 22R, i emiter PNP drivera. Za to vreme je na gornjem 2k2 pad napona bitno veci od tresholda gornjeg mosfeta, pri cemu on postaje provodan, to moze trajati neko vreme, ali posto je RC konstanta 2k2 i 100nF mnogo veca nego period PWM, mozemo smatrati da gornji mosfet ima konstantnu pobudu gate.
Istovremeno sa ovim dogadjajem, donjem 100nF, "paket" takodje biva povucen na dole, sa tendencijom da polarizuje donji gate na -Vcc/2, ali to biva ograniceno donjom klamp diodom 1N4148, pa se donji kondenzator prazni kroz nju i 22R, drzeci donji gate na -0,7V.
Dakle, gornji mosfet (sa malim Rds-on), provodi, i kroz izlaznu zavojnicu tece struja, koja puni izlazni elko na velicinu Uout (u stvarnosti se to dogodi tek posle desetak PWM perioda, ali radi jednostavnost cemo razmatrati stanje kao da se to vec dogodilo).
Komparator u MC "vidi" napon na Uout vecim od trazenog, i prebacuje izlazne ranzistore od MC u neprovodno stanje.
Pull-up otpornik od 1K povlaci baze drivera ka +Vcc, pomerajuci emitere (srednju tacku od oba 100nF) na gore.
Posto sada gornji 100nF poseduje nesto veci "paket" naelektrisanja, gornji mosfet biva ranije iskljucen nego sto se donji ukljuci, cim je obezbedjen death time.
Donji mosfet se sada ukljucuje i svojim Rds-on, "kratkospaja" internu body diodu, ukljanjajuci joj gubitke zbog napona barijere, i svodeci ih na Iout * Rds-on.

Zbog razlika u "paketima" naboja na oba 100nF, sledeci mosfet koji treba biti ukljucen, biva ukljucen nesto kasnije po iskljucenju prethodnog, tome pomazu i obe ZY18V koje istovremeno sluze kao klamp zener kada su zaporne, a u direktnom smeru ubrzavaju praznjenje Qg, forsirano, "sirovom silom" driverskog para, posle tog intervala se ostaci punjenja dogadjaju pretezno kroz 22R, kojim se moze namestiti death-time.

Posto je driver par "oslonjen" na glavno napajanje, ono moze biti u rasponu od 9-19V, jer pri 9V ce gate jednog mosfeta imati oko 7V, sto je minimalno dovoljno da bi sklop radio, a pri 19V, gate ce imati oko 17V, sto se priblizava opasnoj granici od 20V, gde ce probiti zona Gds.

Dakle, oba mosfeta su "blizi" idealnim prekidacima nego sto su darlington u MC sa padom napona od 1-1,6V i zamajne diode sa padom napona reda 0,5-1V.

Tako drasticno raste KKD, a zadovoljeni su vremenski odnosi, da se zavojnica puni u vremenu ukljucenosti MC-ovih tranzistora, tako da je regulacija normalna...

P.S.

Zaboravih da napomenem:
Ovakav, kondenzatorski driver za gate, ne moze raditi sa PWM=100%, tj. sa DC pobudom, zato sto je svojevrsna charge-pump tvorevina (poput IC drivera).
Za ovaj slucaj to nije od znacaja posto PWM i ne moze dostici 100% (osobina MC-a), ali nije lose to napomenuti.

Pozdrav svima

Pre nego sto mi je Macola napravio trafo, kupio sam ovu malu napravu.

Reko', da je probam...

Vin = 13.60 ±5% V
Vout = 22.00 V
Iout = 0.10 A
Vripple = 0.01 V
Vin min = 12.92 V
-------------------
Ct = 250.94 pF
Ipk = 0.35 A
Rsc = 0.85 Ω
Lmin = 220.95 µH
Co = 564.62 µF
R1 = 12.00 kΩ
R2 = 199.20 kΩ


- Ako sam dobro razumeo Iout je ono sto meni treba, tj. preko cega necu ici, a Ipk je struja koja prolazi kroz zavojnicu, diodu i IC.
- Lmin je zavojnica kupljena u MP-u, 220uH, 500mA.
- Co sam stavio 470uF/50V.
- Rsc sam uklonio i kratko spojio.

Izlazni napon jeste 22V, bez opterecenja, a takodje se ne menja ni pod opterecenjem od 40mA.

Medjutim, oscilogram pokazuje drugacije... AC, 20mV/DIV, 5uS/DIV, GND u sredini.


Bez opterecenja (prikaz na osciloskopu se blago trese!)...




Sa opterecenjem od 40mA...

---

Da dodam da ceo sklop stoji na razvojnoj plocici...

---