假設我們身處一個沒有電的地區。使用這個使用 KA34063 的 5V 2A 降壓轉換器電路,我們可以用 10W太陽能電池為手機充電,該電池可以提供大約 0.5A 的電流和 17V 至 21V 的電壓。
它可以提供 5V 的電壓和 0.6A 至 1.8A 的電流,僅使用我們擁有的太陽能電池為我們的手機充電。
下面的框圖將幫助您更輕松地可視化操作順序。
降壓轉換器可以轉換幾乎相同的功率。在實踐中,它的輸出可能會降低到
9W,這導致我們不得不等待更長的時間才能為電池充電。但是,這種損失率是可以接受的,因為它非常低。
簡單的MC34063降壓轉換器電路
我們使用MC34063作為這些電路的主要元件。它不是最好的SMPS(開關模式電源)IC。但它被廣泛使用,足以在市場上輕松找到。它們現在非常便宜,并開始進入業余愛好世界。我們經常在汽車中使用的 12V 至 5V轉換器電路中看到MC34063或KA34063。在低于 1A 的電流下,無需外部驅動器,并且電路的構建非常簡單。
34063 可用于降壓或升壓轉換器、反相電路等。因此,它是替代LM317的良好IC。在創建各種開關模式電源時,您應該儲備它;它會變得有用。
它既有形狀又易于使用,就像一個 555 定時器芯片。在這里,我們將研究一個簡單的 500mA 降壓轉換器,如您所見,所需的組件很少。
我們將首先簡要地學習它,足以讓我們使用它。將來,我和女兒會更深入地了解它,我們會告訴你更多關于那次經歷的信息。
如果你是初學者,你應該先學習一個基本的降壓轉換器的工作原理。但簡單地說,它由 Ci、Co、L1、D1 和 34063 內部的開關系統組成。
內部KA34063
其開關系統由幾個部分組成。
Q1 和 Q2 是晶體管,作為開關在高頻下運行,通過振蕩器 (OSC) 產生的 RS 觸發器控制。
OSC 的頻率由引腳 3 處的 CT 確定。在數據表中,建議CT為470pF,而引腳3在空載時測量的頻率約為30kHz。
輸出電壓由 R1 和 R2 確定,其值可通過以下公式計算:
Vout = 1.25 V x {1 + R2/R1}。
它使用與LM317相同的公式,其內部結構也具有1.25V基準電壓和比較器。在框圖中,比較器的輸出連接到AND門的輸入。
RSC是一個最大限流電阻器,通過限制最大電流,我們可以保證電路的安全性,提高振蕩的效率。RSC 位于引腳 6 (Vin) 和引腳 7之間,以限制電感器的最大電流。在這種情況下,RSC 為 0.3 歐姆,因為它將通過公式 0.3V/0.3 = 1A 將電流限制在1A。但在正常工作效率下,它只能為大約 0.5 A 的電流供電。
使用 PNP 晶體管增加MC34063電流
通過添加晶體管,我們可以將電流放大得更高。根據其數據表,我們可以同時使用 NPN 和 PNP 晶體管,但我們應該改用 PNP
晶體管,因為它具有更高的效率。
我們還增加了 R1 和 R2,以幫助優化偏置電流。至于晶體管,我們之所以選擇 TIP42,是因為其數據表顯示它可以驅動高達 6A 的電流。
通過我們的實驗,我們可以推斷我們可以將電流增加到大約 2A,R1 和 R2 的值分別為 330Ω 和 150Ω。
使用 34063 的 5V 2A 降壓轉換器電路
最后,讓我們看一下下面的完整電路。
采用 KA34063 ant TIP42 的 5V 2A 降壓轉換器電路
其中有如下其他詳細信息:
L1(電感器):我們使用的尺寸為220uH,可以承受3A的電流。您不應使用低于此值的任何產品,因為它會導致電流降低。
C3 (CO輸出電容):在16V時使用1,000μF,將輸出紋波電壓降低到約30mV或更低。請勿使用容量低于此容量的負載,因為它會降低輸出電壓tage
使用大電流負載時。
C1 (Ci輸入電容):我們在35V時使用220μF;它提高了電路的效率。當輸入電壓快速波動時。它應該保持直流工作電壓 (WVDC) 至少
35V,因為我們使用的輸入電壓最大為 30V。
C2 (Ct):我們使用原始值 470pF。
第1天:我們使用 1N5822 是因為它可以承受 3A 的大電流,足以滿足我們在這里使用的 2A。
RSC(最大限流電阻)
當我們將最大電流設置為 2A
時。RSC的電阻計算為0.15Ω。但是我們目前沒有該值的電阻器。因此,我們將六個1Ω電阻并聯,直到獲得0.17Ω的總電阻。
當重新檢查我們的工作時,它顯示在我們當前的設置下,最大電流為 1.76A;根據這個公式,0.3V/0.17Ω=1.76A。這足以為電池充電。
在電路中,RSC為R3至R8。
設置輸出電壓
我們希望輸出電壓正好為5V。根據制造商給出的公式,Vout = 1.25 V x {1 +
R2/R1}。但這只會導致恒定的輸出,因此如果我們希望它是可調的,我們只需要以串聯電位器的形式添加變量,如下圖所示。
允許將 Vout 調整到 2.1V 至 6.9V 范圍內的任何電壓。
因此,現在該電路可以是任何東西,從3V降壓轉換器電路到使用MC34063的6V降壓轉換器電路,甚至是4.5V
2A開關穩壓器電路,只需調整VR1即可。
構建 5V 2A 降壓轉換器電路
這個電路只有幾個組件,而且都很容易找到。
組件列表
電阻;0.25W 或 0.5W,5% 容差
R1:330Ω
R2:150Ω
R3 至 R8:1Ω(8 個)
R9:10K
R10:2.2K
R11:1 千米賽
VR1:100K 微調電位器
電容器:
C1:220μF 50V,電解
C3:1,000μF 16V,電解
C2:470pF 50V。陶瓷
半導體及其他:
IC1:KA34063或等效器件,升壓/降壓DC/DC轉換器/開關穩壓器
Q1:TIP42 或等效產品,100V 6A 晶體管
ZD1:5.1V 500mA或1W,齊納二極管
LED1:3mm 紅色 LED
L1:220μH 電感線圈,電流為 3A
5x7cm穿孔PCB
現在,我們將每個組件組裝到穿孔 PCB 中,并將它們連接在一起,布局如下所示。
元件布局 5V 2A 轉換器電路 KA34063
底部接線布局
測試電路
我們將使用提供 21V 0.5A 的直流電源而不是預期的太陽能電池板來測試電路,因為它更容易控制和監控。
然后我們使用 470 歐姆 2W 電阻器作為負載,設置如下所示。
測試 1A 負載
輸出電壓保持在5.04V左右,而輸入電壓為21V 0.38A。
請注意,當我們測量引腳 8 和引腳 1 之間的頻率時,我們看到它幾乎是方波形式,頻率約為
30kHz。但是,當負載尺寸增加時,頻率將上升到150kHz。
現在我們嘗試將負載更改為需要 1.8A 電流的負載。如下圖所示,輸出電壓降至5.00V,輸入電流增加至0.59A。
測試 2A 負載
我們可以在比較表中總結這兩種運行。
從理論上講,它應該具有更高的效率,約為 90% 甚至更高。但這可能會受到電感器、MOSFET等元件的影響。
結論
我們對這個電路進行了多次測試,效果很好。輸出電壓恒定在5V,最大電流約為2A。但是,在大約 20V 的電壓下,輸入電流必須大于 0.6A。
如果我們的太陽能電池板接收到大約 3 到 4 小時的陽光,它可以為我們的手機充滿電。
將來,我們可能會再次使用這款 34063 降壓轉換器。但特別是對于像水泵這樣的較大負載,它需要 12V 40W,而我們的太陽能電池可以提供最大 21V
40W。不應該直接連接,因為電壓太高。
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