Step-down de casa cu MC34063 max. 1,5A

De curind am avut probleme cu diverse module step-down, in sensul ca s-a "scurs" de pe modul dioda schottky, si inductanta  Astfel m-am "suparat" si mi-am facut singur citeva module cu ceea ce am gasit in sertar. 

Aceste module le folosesc de obicei pentru o iesire de pina la 9V cu un curent variabil pina la 1A, cu tensiuni diverse de intrare pina in 35V.

M-am oprit asupra lui MC34063 pentru ca erau mai multe disponibile,.

Am inceput prin a testa schema de baza din datasheet, pe care am realizat-o pe o placa de test.

In cazul meu R1=470OHM, R2=semireglabil 50KOHM, Ct=470pF, L=270microH, dioda=1N5820, Rsc=0,1Ohm. Cu exceptia circuitului integrat toate celelate componente au fost recuperate de pe diverse placi.

Un exemplu de calcul care mi-a fost sugerat de Nicu este aici.

Montajul de test este:

 Am alimentat la 32V dintr-o sursa externa, din R2 am ajustat in gol tensiunea de iesire la 5V (tensiunea poate fi ajustata de la 1,3V la maxim). Apoi am conectat la iesire doua becuri auto legate in paralel despre care stiam ca la 5V  necesita 1,1A. Tensiunea de iesire a ramas constanta, de parca nu ar fi simtit consumul. Nu a oscilat nici la variatiile tensiunii de intrare. Condensatorul electrolitic folosit de mine este de 1000microF. 

Osciloscopul pe pinul 3 arata 42.37 KHz.

Dupa circa o ora de functionare in sarcina toate componentele erau reci, cu exceptia lui MC34063 care parea ceva mai caldut. Testele de scurtcircuit l-au lasat la fel de rece.

Am testat si functionarea unui modul amplificator ca cel de mai jos:

Pentru acesta trebuie neaparat condensatorii de decuplare de 100nF pe intrare si iesire, ca sa eliminam tiuitul ce se suprapune peste semnalul de intrare. Dupa montarea celor doi condensatori urechea mea nu a mai sesizat nimic anormal.

Fiind multumit de teste, m-am hotarit sa-mi fac un modul final pe care sa-l utilizez in continuare, si a rezultat schema de mai jos pentru care am "calcat" si un cablaj imprimat (de fapt mai multe).

Pe cablaj am pus doar un singur condensator de filtraj de 1000microF pentru ca am uitat de al doilea, dar pentru moment a fost suficient unul.

Apoi am inceput sa ma joc cu confectionarea bobinei pentru ca nu mai aveam inductante gata facute. Asa ca pentru comparatie am masurat pe un tester chinezesc bobina recuperata ce am folosit-o la teste care era si  marcata,  si am inceput sa fac teste cu citeva toruri  recuperate,.

M-am oprit la cele utilizate in becurile economice (decizia a fost influentata de google care mi-a gasit experimente similare facute de diversi). Dupa citeva incercari, concluzia este ca pentru 200microH pe tor se bobineaza 45 spire cu sirma de CuEm de 0,5mm. La consum constant si prelungit de 1A a ramas rece.

Pentru situatiile unde este necesar un curent mai mare am testat si o versiune cu "steroizi", care deriva din schema initiala la care am adaugat un tranzistor (recuperat dintr-o sursa PC SK13007)

Pentru probe l-am realizat pe o placa de test

La o alimentare de 16V cu iesire de 5V a alimentat cu succes un bec de far auto la aproximativ 5A jumatate de ora in conditii acceptabile, in sensul ca radiatorul din poza avea sub 40 grade (puteai sa tii mina pe el). Schema va trebui completata cu un circuit de protectie la scurtcircuit.

Update 1-apr-2021

Am mai realizat câteva module pentru a obține o tensiune negativă de  -5V/200mA din 30V intrare.

Sursa 0-20V/3A comandata de arduino cu afisare pe OLED 128x32

Am refacut sursa din articolul anterior adaugind un al doilea AO, pentru ca in varianta initila reactia negativa nu functiona corespunzator, producind mici variatii ale tensiunii de iesire functie de consum. 

Asa ca primul AO se ocupa de furnizarea referintei, iar al doilea AO de stabilizare si reglaj tensiune.

Am gasit prin sertar un display OLEd cu rezolutie de 128/32 si am adaptat codul pentru a afisa pe acesta. 

Deocamdata am pastrat afisarea pasilor ca sa pot regla amplificarea primului AO. (La final voi afisa cind este scurt pe iesire, mai este A2 liber si voi monitoriza starea colectorului lui BC107 care se ocupa de preotectia la scurt.)

Reglajul porneste din 0V pina la 20V, iar pina la 3A tensiunea de iesire este constanta, dupa care BC107 blocheaza comanda.

Reglajul curentului de iesire nu m-a interesat in acest moment. (mai sint necesare inca 2 AO, si e posibil sa nu-mi incapa cablajul in cutia ce urmeaza sa soseasca).

Schema a devenit:

Mai jos sint citeva imagini de la teste:

 Temperatura radiatorului fara ventilatie nu a depasit 40 grade la 2,5A, si 3,2V cu 28V pe intrarea in colectorul lui 2N3055 (IPRS Baneasa).

In curind si cablajul imprimat, dar astept carcasa ca sa-l pot adapta la gaurile de fixare ale cutiei.

Test sursa 0-20V 3A comandata cu arduino

Am testat o sursa de tensiune comandata de Aduino si afisare pe TFT 1,44"
Schema de pina acum este:

Initial am testat varianta pe 16 biti ce oferea o rezolutie de 0,000076V/pas, iar la iesirea din AO pentru o amplificare de 3 rezulta 0,00023V/pas.

Din butoanele de pe D4 si D5 se regleaza tensiunea de iesire pas cu pas. La pas de 1 dureaza exagerat de mult sa parcurgi cei 65535 pasi.

Apoi am testat varianta clasica pe 8 biti adica 255 pasi. Aceasta ofera o rezolutie de 20mV/pas iar la iesirea di AO cu amplificare de 3 rezulta 60mV/pas. Aici s-a scurtat considerabil timpul de parcurgere pas cu pas de la 0 la 255.

Spre  final am ramas la aceasta veriune pe 8 biti care este un reglaj usor, iar precizia de 60mV/pas mi s-a parut deocamdata acceptabila.

Eu am folosit un Arduino micro alimentat la 5V, si un BA741 alimentat la +24V si -5V ( tensiune maxima de 30V pentru AO). Din semireglabilul de 4k7 se regleaza reactia.( la pasul 255 vom avea 5V pe intrarea cu + a AO, la iesire trebuie sa avem 15V. La pasul 127 com avea 2,5V deci iesirea trebuie sa fie 7,5V.

La teste  am crescut reactia negativa astfel incit la pasul 255 sa am la iesire 20V, pentru asta mi-au trebuit 28V pe colectorul tranzistorului regulator. Pasii se pot monitoriza cu serial monitorul lui Arduino IDE.

Valorile pasilor sint memorate imediat ce se efectueaza un reglaj din butoanele + sau -..

Ca senzor de tensiune/curent am folosit un modul chinezesc cu MAX471, care are o tensiune maxima de 25V si curent de 3A, asa ca rezistenta de limitare am ales-o la 0,33Ohm (asta am gasit intr-o cutie) ceea ce inseamna un curent de maxim 2A.

Se poate masura si adaptind varianta lui Nicu Florica  descrisa la el pe blog.

Urmeaza sa inlocuiesc butoanele cu un encoder, si sa-i fac un preset la tensiune si curent. In aceasta faza daca se doreste reglarea curentului maxim se poate pune in paralel cu rezistenta de 0,33Ohm cu potentiometru de 500Ohm conform schemei suplimentare din coltul din dreapta sus.

Codul de pina acum este pe github.

 La cit am apucat sa testez s-a comportat super bine. La teste am folosit 4 surse de tensiune 28V/5A,24V/1A, -5V/1A, 5V/1A. Spre final pentru AO este nesesara o sursa bine stabilizata care sa nu fie influentata de consumul total. La scurt pe iesire sau limitare la 2A cu 12V reglati, pe bara  de 28V curentul este de 3,7A.

In faza de teste arata cam asa:

Modificare sursa ATX pentru utlizare de atelier

Avind mai multe surse ATX cu condensatori umflati, m-am hotarit sa le modific pentru utilizare in atelier, ca sa elimin transformatorul de retea care la curenti mari este destul de voluminos si greu.

Dupa ceva studiu pe internet m-am oprit la cele ce utilizau un circuit marcat 2003, acesta fiind foarte utilizat, regasindu-se in foarte multe surse.

Nu am descoperit nici aici roata caci am pornit de la un articol rusesc. Aici cea mai utila informatie a fost in schema de utilizare a lui 2003, pentru datasheet-ul nu pare de gasit.

Schema lui nu se potriveste cu nici una din sursele mele, insa am pornit de la ideea descrisa de individ.

Avind ceva experienta anterioara ( stiam ca pe bara de 12V poate scoate in jur de 30V, iar pe bara de 5V in jur de 15V, m-am apucat sa elimin condensatorii de pe iesire mai putin partea de 3,3V care in cazul placii mele avea un oscilator separat.

Am facut  modificarile din schema rusului, mai putin partea de reglaj tensiune, (aici din experientele anterioare, daca se intrerupe potentiometrul se prajesc tranzistorii Q1, si Q2 - din ce am apucat sa vad pe osciloscop in acel moment a crescut factorul de umplere al impulsurilor din pinii 7 si 8 ai circuitului integrat creste peste 80%). Se pare ca reglajul tensiunii de iesire se face prin modificarea factorului de umplere. Frecventa este de 35KHz. Asa ca am lasat rezistentele din pinul 14 ca in schema de mai jos.

Sursa aferenta tranformatorului T3, scoate 5V/2A si este pe firul violet (purple).

Aici am intilnit mai multe variante, ideea este ca pe violet sint 5V si tot pe acelasi transformator la cealalte iesire pe +-ul altei diode avem 17V. Din aceste 2 tensiuni facem 3,3V cu ajutorul unui semireglabil si-l ducem la pinul 3, 5V la pinul 4 si 12V (care eu i-am facut cu o rezistenta si un DZ12) la pinul 6. In acest moment ar trebui sa avem pe bara de 12V cca. 30V iar pe bara de 5V cca. 15V. Eu am folosit 4700/35 pe bara de 12V si 2200/25 pe bara de 5V oricum suprdimensionati tinind cont ca o sursa de 600W mai bunicica are 1500/16V si 1000/10V

Am ales aceasta solutie deorece este greu de facut si fixat pe radiator o punte de diode schottky , iar diodele de pe sursa de regula sint OK.

Radiatorul cu tranzistorii trebuie neaparat ventilat pentru ca se incalzeste la 40 grade fara sarcina, asta datorita factorului de umplere de cca. 60% pentru 30V pe bara de 12V. 

Testat  30 minute cu un bec de far( cca 6A) pe noua bara de 15V radiatorul cu diodele s-a mentinut rece.

Trebuie sa aveti mare grija la lucru deoarece tensiunea retelei este foarte aproape, TREBUIE neaparat descarcati cei doi condensatori de 470/200 ( se descarca foarte greu prin degete si o sa rideti un timp indelungat). La teste recomand inlocuirea sigurantei cu un bec de 220V cu filament daca mai aveti sau daca nu, utilizati o rezistenta de 50Ohmi/20W.

Atentie ca in aceasta varianta nu are protectie la scurt sau suprasarcina, daca adaptati ceva in acest sens circuitul ar trebui sa intrerupa alimentarea cu 5V a circuitului integrat pinul 1. Eu de regula de folosesc cu un step-down la care inlocuies semireglabilii cu potentiometri ce sint scosi pe cutie.

O schema cu modificari univesal valabila este dificil de facut, pentru ca aceste surse sint diferite de la un model la altul. Trebuie ceva rabdare si multa atentie, de luat in calcul cele 2 scheme.

 Tensiunea pe bara de 12 fara a interveni pe divizorul din pin 14

 Tensiunea pe bara de 5V

Aici o varianta care munceste de mai bine de un an

O alta idee a colegilor este sa alimentati la 17V sau 5V (functie de cum e oscilatorul de pe placa voastra, cel cu transformatorul T3) dintr-o sursa externa, si va jucati si masurati pina faceti circuitul 2003 sa oscileze singur, Astfel evitati contactul accidental cu reteaua de 220V. Daca oscileaza singur 2003-ul, puteti reconecta circuitele de forta. Ideea este sa identificati pinii de reactie 3,5,12V, si sa reusiti sa modificati frecventa sau factorul de umplere al impulsurilor din bazele celor 2 tranzistori q5 si Q6 din schema de referinta de mai sus. Daca reusiti sa le modificati pe amindoua se regleaza si tensiunea si curentul.