假设我们身处一个没有电的地区。使用这个使用 KA34063 的 5V 2A 降压转换器电路,我们可以用 10W太阳能电池为手机充电,该电池可以提供大约 0.5A 的电流和 17V 至 21V 的电压。
它可以提供 5V 的电压和 0.6A 至 1.8A 的电流,仅使用我们拥有的太阳能电池为我们的手机充电。
下面的框图将帮助您更轻松地可视化操作顺序。
降压转换器可以转换几乎相同的功率。在实践中,它的输出可能会降低到
9W,这导致我们不得不等待更长的时间才能为电池充电。但是,这种损失率是可以接受的,因为它非常低。
简单的MC34063降压转换器电路
我们使用MC34063作为这些电路的主要元件。它不是最好的SMPS(开关模式电源)IC。但它被广泛使用,足以在市场上轻松找到。它们现在非常便宜,并开始进入业余爱好世界。我们经常在汽车中使用的 12V 至 5V转换器电路中看到MC34063或KA34063。在低于 1A 的电流下,无需外部驱动器,并且电路的构建非常简单。
34063 可用于降压或升压转换器、反相电路等。因此,它是替代LM317的良好IC。在创建各种开关模式电源时,您应该储备它;它会变得有用。
它既有形状又易于使用,就像一个 555 定时器芯片。在这里,我们将研究一个简单的 500mA 降压转换器,如您所见,所需的组件很少。
我们将首先简要地学习它,足以让我们使用它。将来,我和女儿会更深入地了解它,我们会告诉你更多关于那次经历的信息。
如果你是初学者,你应该先学习一个基本的降压转换器的工作原理。但简单地说,它由 Ci、Co、L1、D1 和 34063 内部的开关系统组成。
内部KA34063
其开关系统由几个部分组成。
Q1 和 Q2 是晶体管,作为开关在高频下运行,通过振荡器 (OSC) 产生的 RS 触发器控制。
OSC 的频率由引脚 3 处的 CT 确定。在数据表中,建议CT为470pF,而引脚3在空载时测量的频率约为30kHz。
输出电压由 R1 和 R2 确定,其值可通过以下公式计算:
Vout = 1.25 V x {1 + R2/R1}。
它使用与LM317相同的公式,其内部结构也具有1.25V基准电压和比较器。在框图中,比较器的输出连接到AND门的输入。
RSC是一个最大限流电阻器,通过限制最大电流,我们可以保证电路的安全性,提高振荡的效率。RSC 位于引脚 6 (Vin) 和引脚 7之间,以限制电感器的最大电流。在这种情况下,RSC 为 0.3 欧姆,因为它将通过公式 0.3V/0.3 = 1A 将电流限制在1A。但在正常工作效率下,它只能为大约 0.5 A 的电流供电。
使用 PNP 晶体管增加MC34063电流
通过添加晶体管,我们可以将电流放大得更高。根据其数据表,我们可以同时使用 NPN 和 PNP 晶体管,但我们应该改用 PNP
晶体管,因为它具有更高的效率。
我们还增加了 R1 和 R2,以帮助优化偏置电流。至于晶体管,我们之所以选择 TIP42,是因为其数据表显示它可以驱动高达 6A 的电流。
通过我们的实验,我们可以推断我们可以将电流增加到大约 2A,R1 和 R2 的值分别为 330Ω 和 150Ω。
使用 34063 的 5V 2A 降压转换器电路
最后,让我们看一下下面的完整电路。
采用 KA34063 ant TIP42 的 5V 2A 降压转换器电路
其中有如下其他详细信息:
L1(电感器):我们使用的尺寸为220uH,可以承受3A的电流。您不应使用低于此值的任何产品,因为它会导致电流降低。
C3 (CO输出电容):在16V时使用1,000μF,将输出纹波电压降低到约30mV或更低。请勿使用容量低于此容量的负载,因为它会降低输出电压tage
使用大电流负载时。
C1 (Ci输入电容):我们在35V时使用220μF;它提高了电路的效率。当输入电压快速波动时。它应该保持直流工作电压 (WVDC) 至少
35V,因为我们使用的输入电压最大为 30V。
C2 (Ct):我们使用原始值 470pF。
第1天:我们使用 1N5822 是因为它可以承受 3A 的大电流,足以满足我们在这里使用的 2A。
RSC(最大限流电阻)
当我们将最大电流设置为 2A
时。RSC的电阻计算为0.15Ω。但是我们目前没有该值的电阻器。因此,我们将六个1Ω电阻并联,直到获得0.17Ω的总电阻。
当重新检查我们的工作时,它显示在我们当前的设置下,最大电流为 1.76A;根据这个公式,0.3V/0.17Ω=1.76A。这足以为电池充电。
在电路中,RSC为R3至R8。
设置输出电压
我们希望输出电压正好为5V。根据制造商给出的公式,Vout = 1.25 V x {1 +
R2/R1}。但这只会导致恒定的输出,因此如果我们希望它是可调的,我们只需要以串联电位器的形式添加变量,如下图所示。
允许将 Vout 调整到 2.1V 至 6.9V 范围内的任何电压。
因此,现在该电路可以是任何东西,从3V降压转换器电路到使用MC34063的6V降压转换器电路,甚至是4.5V
2A开关稳压器电路,只需调整VR1即可。
构建 5V 2A 降压转换器电路
这个电路只有几个组件,而且都很容易找到。
组件列表
电阻;0.25W 或 0.5W,5% 容差
R1:330Ω
R2:150Ω
R3 至 R8:1Ω(8 个)
R9:10K
R10:2.2K
R11:1 千米赛
VR1:100K 微调电位器
电容器:
C1:220μF 50V,电解
C3:1,000μF 16V,电解
C2:470pF 50V。陶瓷
半导体及其他:
IC1:KA34063或等效器件,升压/降压DC/DC转换器/开关稳压器
Q1:TIP42 或等效产品,100V 6A 晶体管
D1:1N5822,40V 3A,肖特基势垒二极管
ZD1:5.1V 500mA或1W,齐纳二极管
LED1:3mm 红色 LED
L1:220μH 电感线圈,电流为 3A
5x7cm穿孔PCB
现在,我们将每个组件组装到穿孔 PCB 中,并将它们连接在一起,布局如下所示。
元件布局 5V 2A 转换器电路 KA34063
底部接线布局
测试电路
我们将使用提供 21V 0.5A 的直流电源而不是预期的太阳能电池板来测试电路,因为它更容易控制和监控。
然后我们使用 470 欧姆 2W 电阻器作为负载,设置如下所示。
测试 1A 负载
输出电压保持在5.04V左右,而输入电压为21V 0.38A。
请注意,当我们测量引脚 8 和引脚 1 之间的频率时,我们看到它几乎是方波形式,频率约为
30kHz。但是,当负载尺寸增加时,频率将上升到150kHz。
现在我们尝试将负载更改为需要 1.8A 电流的负载。如下图所示,输出电压降至5.00V,输入电流增加至0.59A。
测试 2A 负载
我们可以在比较表中总结这两种运行。
从理论上讲,它应该具有更高的效率,约为 90% 甚至更高。但这可能会受到电感器、MOSFET等元件的影响。
结论
我们对这个电路进行了多次测试,效果很好。输出电压恒定在5V,最大电流约为2A。但是,在大约 20V 的电压下,输入电流必须大于 0.6A。
如果我们的太阳能电池板接收到大约 3 到 4 小时的阳光,它可以为我们的手机充满电。
将来,我们可能会再次使用这款 34063 降压转换器。但特别是对于像水泵这样的较大负载,它需要 12V 40W,而我们的太阳能电池可以提供最大 21V
40W。不应该直接连接,因为电压太高。
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