MV34063 का उपयोग कर 12 वी से 5 वी हिरन कनवर्टर सर्किट

पिछले ट्यूटोरियल में, हमने MC34063 का उपयोग करके बूस्ट कन्वर्टर के विस्तृत डिज़ाइन का प्रदर्शन किया, जहाँ 3.7V से 5V बूस्ट कनवर्टर डिज़ाइन किए गए थे। यहां हम देखते हैं कि 12V को 5V में कैसे बदला जाए । जैसा कि हम जानते हैं कि सटीक 5V बैटरी हमेशा उपलब्ध नहीं होती है, और कभी-कभी हमें सर्किट के विभिन्न हिस्सों को चलाने के लिए एक ही समय में उच्च वोल्टेज और कम वोल्टेज की आवश्यकता होती है, इसलिए हम उच्च वोल्टेज (12 v) स्रोत को मुख्य शक्ति स्रोत के रूप में उपयोग करते हैं और इसे नीचे गिराते हैं जहाँ आवश्यकता होती है वहाँ वोल्टेज कम वोल्टेज (5v)। इस प्रयोजन के लिए, एक बक कन्वर्टर सर्किट का उपयोग कई इलेक्ट्रॉनिक्स अनुप्रयोगों में किया जाता है जो लोड आवश्यकता के अनुसार इनपुट वोल्टेज को गिरा देता है।

इस सेगमेंट में बहुत सारे विकल्प उपलब्ध हैं; जैसा कि पिछले ट्यूटोरियल में देखा गया है, MC34063 उन सबसे लोकप्रिय स्विचिंग नियामकों में से एक है जो इस तरह के सेगमेंट में उपलब्ध हैं। MC34063 को तीन मोड, बक, बूस्ट और इनवर्टिंग में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है । हम 1 वी आउटपुट वर्तमान क्षमता के साथ 12 वी डीसी स्रोत को 5 वी डीसी में बदलने के लिए बक कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करेंगे । हमने पहले MOSFET का उपयोग करके सरल बक कन्वर्टर सर्किट बनाया है; आप यहां कई और उपयोगी पावर इलेक्ट्रॉनिक्स सर्किट भी देख सकते हैं।

आईसी MC34063

नीचे की छवि में MC34063 पिनआउट आरेख दिखाया गया है। बाईं ओर MC34063 का आंतरिक सर्किट दिखाया गया है, और दूसरी तरफ पिनआउट आरेख दिखाया गया है।

MC34063 एक 1 है । 5A डीसी वोल्टेज रूपांतरण संपत्ति के कारण स्टेप अप या स्टेप डाउन या इनवर्टिंग रेगुलेटर, MC34063 DC-DC कनवर्टर IC है।

यह आईसी अपने 8 पिन पैकेज में निम्नलिखित विशेषताएं प्रदान करता है-

1. तापमान ने संदर्भ की भरपाई की
2. वर्तमान सीमा सर्किट
3. एक सक्रिय उच्च वर्तमान चालक आउटपुट स्विच के साथ नियंत्रित चक्र थरथरानवाला।
4. 3.0V से 40V DC को स्वीकार करें।
5. 2% सहिष्णुता के साथ 100 KHz स्विचिंग आवृत्ति पर संचालित किया जा सकता है।
6. बहुत कम स्टैंडबाय वर्तमान
7. एडजस्टेबल आउटपुट वोल्टेज

इसके अलावा, इन सुविधाओं के बावजूद, यह व्यापक रूप से उपलब्ध है और यह इस तरह के सेगमेंट में उपलब्ध अन्य आईसी की तुलना में बहुत अधिक कुशल है।

पिछले ट्यूटोरियल में, हमने 3.7V लिथियम बैटरी वोल्टेज को 5.5V तक बढ़ाने के लिए MC34063 का उपयोग करते हुए वोल्टेज स्टेप-अप सर्किट डिजाइन किया था, इस ट्यूटोरियल में हम 12V से 5V बक कन्वर्टर डिजाइन करेंगे।

बूस्ट कन्वर्टर के लिए अवयवों के मूल्यों की गणना

यदि हम डेटाशीट की जांच करते हैं, तो हम देख सकते हैं कि हमारी आवश्यकता के अनुसार वांछित मानों की गणना करने के लिए पूर्ण सूत्र चार्ट मौजूद है। यहां डेटाशीट के अंदर फॉर्मूला शीट उपलब्ध है, और स्टेप अप सर्किट भी दिखाया गया है।

यहां उन घटकों के मूल्य के बिना योजनाबद्ध है, जो MC34063 के साथ अतिरिक्त रूप से उपयोग किए जाएंगे ।

हम उन मूल्यों की गणना करेंगे जो हमारे डिजाइन के लिए आवश्यक हैं। हम डेटाशीट में दिए गए सूत्रों से गणना कर सकते हैं या हम ON सेमीकंडक्टर की वेबसाइट द्वारा प्रदान की गई एक्सेल शीट का उपयोग कर सकते हैं।

यहां एक्सेल शीट का लिंक दिया गया है।

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC34063%20DWS.XLS

उन घटक मूल्यों की गणना करने के लिए कदम-

चरण 1: - सबसे पहले, हमें डायोड का चयन करना होगा। हम व्यापक रूप से उपलब्ध डायोड 1N5819 का चयन करेंगे । डेटशीट के अनुसार, 1A आगे वर्तमान में डायोड का आगे का वोल्टेज 0.60 V होगा ।

चरण 2: - हम पहली बार प्रारंभ करनेवाला और स्विचिंग की गणना करते हैं क्योंकि इसे आगे की गणना के लिए आवश्यक होगा। हमारा औसत इंडेक्टर करंट पीक प्रारंभ करनेवाला करंट होगा। तो, हमारे मामले में Inductor current है:

आईएल (एवीजी) = 1 ए

चरण 3: - अब यह प्रारंभ करनेवाला के तरंग वर्तमान का समय है। एक सामान्य प्रारंभ करनेवाला औसत उत्पादन वर्तमान के 20-40% का उपयोग करता है। इसलिए, यदि हम प्रारंभ करनेवाला तरंग वर्तमान 30% चुनते हैं, तो यह 1A * 30% = 0.30A होगा

चरण 4: - स्विचिंग पीक करंट IL (avg) + Iripple / 2 = 1 +.30 / 2 / 1.15A होगा।

चरण 5: - हम गणना करेगा टी _पर / टी _बंद सूत्र नीचे का उपयोग कर

इसके लिए, हमारा Vout 5V है, और डायोड (Vf) का फॉरवर्ड वोल्टेज 0.60V है। हमारा न्यूनतम इनपुट वोल्टेज विन (न्यूनतम) 12V है और संतृप्ति वोल्टेज 1V (डेटाशीट में 1V) है। द्वारा, यह सब एक साथ डाल हम प्राप्त करते हैं

(5 + 0,60) / (12-1-5) = 0,93 तो, टी _पर / टी _बंद = .93uS

चरण 6: - अब हम Ton + Toff समय की गणना करेंगे, सूत्र के अनुसार Ton + Toff = 1 / f

हम एक कम स्विचिंग आवृत्ति, 40Khz का चयन करेंगे।

तो, टन + टॉफ = 1 / 40Khz = 25us

चरण 7: - अब हम टॉफ समय की गणना करेंगे । जैसा कि हमने पहले टोन + टॉफ और टन / टॉफ की गणना की थी, अब गणना आसान हो जाएगी,

चरण 8: - अब अगला कदम टन की गणना करना है, टन = (टन + टॉफ) - टोफ = २५us - १२.९ ५us = १२.०५

चरण 9: - हमें समय कैपेसिटर सीटी चुनने की आवश्यकता है, जिसे वांछित आवृत्ति का उत्पादन करने की आवश्यकता होगी।

Ct = 4.0 x10 ^-5 x टन = 4.0 x 10 ^-5 x 12.05uS = 482pF

चरण 10: - उन मूल्यों के आधार पर हम इंडक्टर मूल्य की गणना करेंगे

चरण 11: - 1 ए वर्तमान के लिए, रुपये का मूल्य 0.3 / आईपीके होगा। तो, हमारी आवश्यकता के लिए यह रु। =.3 / 1.15 =.260 ओम होगा

चरण 12: - चलिए आउटपुट कैपेसिटर मानों की गणना करते हैं, हम बूस्ट आउटपुट से 100mV (पीक टू पीक) का एक रिपल मूल्य चुन सकते हैं ।

हम 470uF, 25V चुनेंगे । जितना अधिक संधारित्र का उपयोग किया जाएगा, उतना अधिक तरंग कम हो जाएगी।

चरण 13: - अंतिम बार हमें वोल्टेज फीडबैक रेसिस्टर्स मान की गणना करने की आवश्यकता है। हम आर 1 मान 2k का चयन करेंगे, इसलिए, आर 2 मान की गणना की जाएगी

Vout = 1.25 (1 + R2 / R1) 5 = 1.25 (1 + R2 / 2K) R2 = 6.2k

बक कनवर्टर सर्किट आरेख

इसलिए सभी मूल्यों की गणना के बाद। यहाँ अद्यतन योजनाबद्ध है

आवश्यक घटक

1. इनपुट और आउटपुट के लिए 2 नग संबंधक संबंधक
2. 2k रोकनेवाला- 1 नग
3. 6.2k रोकनेवाला- 1 नग
4. 1 एन 5819- 1 नग
5. 100uF, 25V और 359.37uF, 25V कैपेसिटर (470uF, 25V का उपयोग किया गया, करीब मूल्य चयनित) - 1 नग प्रत्येक।
6. 62.87uH प्रारंभ करनेवाला, 1.5A 1 नग। (100uH 2.5A का उपयोग किया जाता है, यह बाजार में आसानी से उपलब्ध था)
7. 482pF (470pF प्रयुक्त) सिरेमिक डिस्क कैपेसिटर- 1 नग
8. 12A पावर सप्लाई यूनिट 1.5A रेटिंग के साथ।
9. MC34063 स्विचिंग नियामक आईसी
10. .26ohms रोकनेवाला (.3R, 2W इस्तेमाल किया)
11. 1 नग वेरोबार्ड (बिंदीदार या जुड़ा हुआ वर्नो इस्तेमाल किया जा सकता है)।
12. सोल्डरिंग आयरन
13. सोल्डरिंग फ्लक्स और सोल्डरिंग वायर।
14. यदि आवश्यक हो तो अतिरिक्त तार।

घटकों की व्यवस्था करने के बाद, घटकों को परफेक्ट बोर्ड पर मिलाप करें

बक कन्वर्टर सर्किट का परीक्षण

सर्किट का परीक्षण करने से पहले हमें डीसी पावर सप्लाई से करंट खींचने के लिए वेरिएबल डीसी लोड की जरूरत होती है। छोटे इलेक्ट्रॉनिक्स लैब में जहां हम सर्किट का परीक्षण कर रहे हैं, परीक्षण सहिष्णुता बहुत अधिक है और उसके कारण, कुछ मापन सटीकताएं निशान तक नहीं हैं।

ऑसिलोस्कोप को ठीक से कैलिब्रेट किया गया है लेकिन कृत्रिम शोर, ईएमआई, आरएफ भी परीक्षा परिणाम सटीकता को बदल सकते हैं। इसके अलावा, मल्टीमीटर में +/- 1% सहनशीलता है।

यहां हम निम्नलिखित बातों को मापेंगे

1. आउटपुट तरंग और वोल्टेज 1000mA तक विभिन्न भारों पर। इसके अलावा, इस पूर्ण भार पर आउटपुट वोल्टेज का परीक्षण करें।
2. सर्किट की दक्षता।
3. सर्किट की निष्क्रिय वर्तमान खपत।
4. शॉर्ट सर्किट की स्थिति सर्किट।
5. इसके अलावा, अगर हम आउटपुट को ओवरलोड करते हैं तो क्या होगा?

जब हमने सर्किट का परीक्षण किया तो हमारे कमरे का तापमान 26 डिग्री सेल्सियस था ।

में ऊपर छवि, हम डीसी लोड देख सकते हैं । यह एक प्रतिरोधक भार है और जैसा कि हम देख सकते हैं, दस नं। समानांतर कनेक्शन में 1 ओम प्रतिरोधक वास्तविक भार है, जो MOS-FET से जुड़ा है, हम MOSFET गेट को नियंत्रित करेंगे और वर्तमान को प्रतिरोधों के माध्यम से प्रवाह करने की अनुमति देंगे। वे प्रतिरोधक ताप में परिवर्तित होने वाली विद्युत शक्तियों को परिवर्तित करते हैं। परिणाम में 5% सहिष्णुता होती है। इसके अलावा, इन लोड परिणामों में स्वयं लोड का पावर ड्रॉ शामिल है, इसलिए जब कोई लोड इसके पार नहीं जोड़ा जा रहा है और बाहरी बिजली की आपूर्ति का उपयोग करके संचालित किया जाता है, तो यह लोड वर्तमान का डिफ़ॉल्ट 70mA दिखाएगा। हमारे मामले में, हम बाहरी बेंच बिजली की आपूर्ति से लोड को शक्ति देंगे और सर्किट का परीक्षण करेंगे। अंतिम आउटपुट होगा (परिणाम - 70mA)।

नीचे हमारा परीक्षण सेटअप है; हमने सर्किट में लोड को कनेक्ट किया है, हम हिरन रेगुलेटर के साथ-साथ इसके आउटपुट वोल्टेज में आउटपुट करंट को मापते हैं। हिरन कनवर्टर में एक आस्टसीलस्कप भी जुड़ा हुआ है, इसलिए हम आउटपुट वोल्टेज की भी जांच कर सकते हैं। हम अपनी बेंच पावर सप्लाई यूनिट से 12 वी इनपुट प्रदान कर रहे हैं ।

हम ड्राइंग कर रहे हैं। 88A या 952mA-70mA = 882mA वर्तमान से उत्पादन। आउटपुट वोल्टेज 5.15 वी है ।

इस बिंदु पर, यदि हम आस्टसीलस्कप में शिखर से शिखर तक की जांच करते हैं। हम आउटपुट वेव देख सकते हैं, रिपल 60mV (pk-pk) है। जो कि 12V से 5V स्विचिंग बक कन्वर्टर के लिए अच्छा है।

उत्पादन तरंग इस तरह दिखता है:

यहाँ आउटपुट तरंग का समय सीमा है। यह 500mV प्रति डिवीजन और 500uS समय सीमा है।

यहाँ विस्तृत परीक्षण रिपोर्ट है

समय (सेकंड)	लोड (mA)	वोल्टेज (V)	रिपल (पीपी) (एमवी)
180	०	5.17	६०
180	200 रु	5.16	६०
180	400	5.16	६०
180	600	5.16	.०
180	800	5.15	.०
180	982	5.13	.०
180	1200	4.33	120

हमने लोड बदल दिया और प्रत्येक चरण पर लगभग 3 मिनट इंतजार किया, ताकि यह जांचा जा सके कि परिणाम स्थिर हैं या नहीं। 982mA लोड होने के बाद वोल्टेज काफी गिर गया। 040 से 940 mA तक के अन्य मामलों में, गिराए गए आउटपुट वोल्टेज लगभग.02V था, जो पूर्ण लोड पर काफी अच्छी स्थिरता है। इसके अलावा, 982mA लोड के बाद, आउटपुट वोल्टेज में काफी गिरावट आई है। हमने.3R अवरोधक का उपयोग किया था ।26R की आवश्यकता थी, इसके कारण, हम 982mA लोड कर सकते हैं। MC34063 बिजली की आपूर्ति पूर्ण 1 ए लोड पर उचित स्थिरता प्रदान करने के लिए के रूप में हम.3R बजाय.26R इस्तेमाल किया असमर्थ है। लेकिन 982mA 1A आउटपुट के बहुत करीब है। इसके अलावा, हमने 5% सहिष्णुता वाले प्रतिरोधों का उपयोग किया जो स्थानीय बाजार में सबसे अधिक उपलब्ध हैं।

हमने 12V निश्चित इनपुट पर और लोड को बदलकर दक्षता की गणना की । यहाँ परिणाम है

इनपुट वोल्टेज (V)	इनपुट करंट (A)	इनपुट पावर (W)	आउटपुट वोल्टेज (V)	आउटपुट करंट (A)	आउटपुट पावर (W)	दक्षता (n)
12.04	0.12	1.4448	5.17	0.2	1.034 है	71.56699889 है
12.04	0.23	2.7692	5.16	0.4	2.064 है	74.53416149 है
12.04	0.34	4.0936 है	5.16	०.६	3.096 है	75.6302521 है
12.04	0.45	5.418 है	5.16	0.8	४.१२28	76.19047619
12.04	0.53	6.3812 है	5.15	0.98	5.047 है	79.09170689

जैसा कि हम देख सकते हैं कि औसत दक्षता लगभग 75% है, जो इस स्तर पर एक अच्छा आउटपुट है।

सर्किट का निष्क्रिय वर्तमान खपत 3.52mA दर्ज किया जाता है जब लोड 0 होता है।

इसके अलावा, हमने शॉर्ट-सर्किट के लिए जाँच की, और हम शॉर्ट सर्किट में नॉर्मल निरीक्षण करते हैं।

अधिकतम आउटपुट करंट थ्रेशोल्ड के बाद आउटपुट वॉल्टेज काफी कम हो रहा है और एक निश्चित समय के बाद, यह शून्य के करीब हो रहा है।

इस सर्किट में सुधार किए जा सकते हैं; हम आउटपुट रिपल को कम करने के लिए कम ईएसआर उच्च मूल्य संधारित्र का उपयोग कर सकते हैं। इसके अलावा, उचित पीसीबी डिजाइनिंग आवश्यक है।