Despre MC34063

[Marian]

2. MC34063 lucrează ca un comparator cu histerezis , nu are un modulator PWM propriu zis.

 

Citez din nota de aplicatie:

 

The MC34063/μA78S40 achieves regulation by varying the on–time...

Pai nu asta inseamna control PWM?, adica un control al latimii impulsului sau cu alte cuvine al Ton, comparatorul MC nu poate face off dar poate impune momentul cand se face on, blocul oscilator controleaza intrarea A a portii AND si printr-un inversor intrarea R de la blocul de comanda al tranzistorilor, comparatorul controleaza intrarea B a portii AND, atunci cand CT se afla pe rampa ascendenta se da 1 logic la A, daca iesirea sursei se afla sub pragul dorit atunci se da 1 logic si la B astfel ca poarta AND comanda logic 1 la intrarea blocului de comanda ( acel "latch" ), tranzistorii de pe iesire se activeaza, daca intre timp tensiunea creste peste prag comparatorul da 0 logic la B dar nu poate impune blocarea tranzistorilor de pe iesire, blocul oscilator controleaza si intrarea R si atata timp cat Ct se afla pe panta ascendenta, tranzistorii vor fi pe On indiferent de starea iesirii comparatorului; cand Ct se afla pe rampa descendenta blocul oscilator da logic 0 la poarta AND ( intrarea A ), si prin inversor 1 logic la R, se reseteaza blocul de comanda si se blocheaza tranzistorii de pe iesire pana la terminarea rampei descendente, nici aici comparatorul nu poate comenta nimic tocmai datorita controlului de la R al blocului oscilator, dar dupa terminarea rampei desncendente urmeaza evident rampa ascendenta si blocul oscilator ii zice blocului de comanda sa activeze tranzistorul, numai ca daca iesirea este peste pragul presetat comparatorul prezinta un logic 0 la intrarea B si deci iesirea portii AND este fortata sa ramana 0, si implicit si tranzistorul ramane blocat. Comparatorul poate astfel inhiba unul sau mai multe cicluri pana cand iesirea trece sub prag si deci si comparatorul basculeaza, si aici intervine chestia pomenita cu riplul minim necesar pentru functionarea integratului, mai precis spus este faptul ca intrarile comparatorului au nevoie de o diferenta minima intre ele ( cca 1,5mV ) ca iesirea sa basculeze, dar este gresit sa se specifice ca este un minim absolut necesar functionarii integratului, asa cum am aratat acesta poate functiona fara probleme si cu iesirea fixa, comparatorul mentine iesirea sa pe off pana tensiunea scade, stabilizarea oricum exista pentru ca tensiunea nu poate creste mai mult decat pragul stabilit, unde comparatorul basculeaza si poate sta asa la nesfarsit daca tensiunea de la iesire nu scade, dar ea evident ca scade chiar si in gol, datorita divizorului, si cand intrarea sa scade sub prag, iesirea basculeaza si permite tranzistorului sa conduca. Adica ideea este ca acel riplu minim nu este conditia absoluta a functionarii integratului ci mai corect spus, este efectul functionarii sale, si este intr-adevar acei 1,5mV inmultiti cu raportul divizorului. Dar hai sa fac o comparatie cu TL494 spre exemplu, amplificatorul sau de eroare are cica un castig minim de 70db, si o cursa maxima a iesirii de 3,5V ceea ce inseamna o diferenta intre intrari de putin peste 1,1mV, si deci riplul de pe iesire este 1,1mV inmultiti cu raportul divizorului, adica fix acelasi lucru, si deja observam ca nu are nici o legatura cu MC in particular si modul sau de functionare, ci are legatura cu castigul in bucla deschisa a comparatorului/AE...

 

In fine, sper ca se intelege ceva din polologia aia, ideea este ca necesitatea a facut sa ma documentez destul de mult in ceea ce priveste integratul asta.

[UDAR]

Poate că trimiterea mea la un fel de histerezis nu e corectă , dar :

1. MC34063 nu are amplificator de eroare .

2. Desigur apare la ieșire un semnal PWM dar DC-ul acestuia nu este proporțional cu mărimea de intrare în comparator ca la TL494 la care faci referire căci aici ( la 34063 ) nu se compară informația de eroare cu o rampă de frecvență dată - ca la 494 ( de altfel și frecvența este stabilită mai ciudat , de fapt este stabilit ton , toff rezultă ) - ci direct cu referința . Asta spuneam prin : nu are modulator PWM propriu zis. 

Aceste particularități explică funcționarea mai ciudată a lui 34063 - puneți osciloscopul pe el să vedeți ... 

Dezavantajul principal este că poate intra ușor într-un fel de regim subarmonic cu consecințe audibile .

Avantajele - este ieftin , simplu de folosit , răspunde rapid la variațiile sarcinii ( dar nu neapărat proporțional ) , nu necesită compensare .

 

Desigur , ce-am scris mai sus nu explică riplul de care se făcea vorbire - ăla e din jocul de valori între frecvență, inductanță , capacitate .

[Marian]

Cred ca mai corect spus este faptul ca MC nu are comparator PWM, adica acel comparator care preia informatia amplificatorului de eroare si o compara cu rampa de la oscilator, amplificatorul de eroare in sine de la 494 mi se pare totuna cu comparatorul de aici, o intrare pusa la o referinta fixa si alta citeste iesirea prin divizor, ca aici intrarea de control este inversoare si la 494 neinversoare este mai putin important, ambele realizeaza aceeasi functie intermediara si ambele provoaca un riplu minim al iesirii sursei datorita castigului in bucla deschisa determinat . In alta ordine de idei frecventa este totusi dictata direct de Ct si de valoarea sa, respectiv curentul de incarcare si descarcare a sa, deci si frecventa este una fixa, diferenta o face tocmai modul de actionare al sistemelor de control, partea de tensiune poate inhiba cicluri intregi ceea ce evident afecteaza frecventa "vazuta" la iesire, iar curentul grabeste incarcarea Ct si deci scurteaza rampa ascendenta. Ideea este ca modul asta mai putin ortodox de functionare face aproape inutil osciloscopul pus pe iesire ( si crede-ma l-am tot pus pana m-am lamurit ), dar integratul este foarte util daca este folosit cum trebuie.

[UDAR]

Marian , nu vreau să insist . Am spus doar că nu are modulator PWM . Adică nu poți , ca la cele clasice , să variezi o tensiune la o intrare și să obții un șir de impulsuri modulate în durată . În rest , am spus cam aceleași lucruri amândoi . 

[Marian]

Pentru a ilustra cele spuse anterior ( vezi postul 38 ) am pus sistemul asta in multisim, nu am cautat direct un MC34063 ci am recurs la refacerea schemei sale interne la partea de control tensiune pentru a ilustra grafic modul descris in nota de aplicatie al functionarii ( si de mine mai sus ), schema asta ar fi:

 

U3 este poarta AND din schema bloc a integratului; S1, R4 si V3 simuleaza actiunea comparatorului la intrarea B a portii AND; V1 simuleaza semnalul livrat de blocul oscilator nealterat de partea de control curent ( presupunem sursa in gol ), care este in principiu o unda dreptunghiulara cu o frecventa si o umplere constanta, am pus o frecventa mica pentru a fi mai usor de urmarit pe osciloscop; U2 reprezinta poarta NOT ( inversorul ) prin care blocul oscilator controleaza intrarea R la la acel latch; U1 este latch-ul in sine care atunci cand este setat la intrarea S isi pastreaza iesirea pe 1 logic indiferent de ce se intampla ulterior la aceasta intrare "S", pana la actionarea intrarii "R" ( reset ), din acest motiv asa cum am zis comparatorul nu poate face off ci poate decide numai cand se face on prin permiterea activarii portii AND, dar o data ce a setat latch-ul, dezactivarea portii AND devine inutila, iesirea este activa pana cand latch-ul este resetat de catre blocul oscilator. Am pus D1 in schema pentru ca in libraria multisimului meu n-am gasit un latch care sa faca fix ce vroiam eu, asta isi variaza iesirea intre 2,5 si 5V, D1 converteste variatia asta intr-una intre 0,1 si 2,6, adica o plaja ok pentru comanda bipolarilor de dupa. Tensiunea mica de comanda ma impiedica sa apelez la iesire in emitor, deci am mers pe 2 emitoare comune pentru a obtine o iesire pe osciloscop in faza cu semnalul de la V1 ( blocul oscilator ). Si cam atat cu descrierea schemei, iata deci semnalul de la blocul oscilator redat perfect la iesire atunci cand comparatorul s-ar mentine pe 1 logic:

 

Acum se observa interventia sa, el poate dicta asa cum am spus, cand anume se initiaza Ton, asta se poate intampla fie la inceputul ciclului:

 

Fie oriunde pe perioada sa, spre exemplu spre sfarsit:

 

Motiv pentru care iesirea regulatorului arata atat de neconventional:

 

 

Ideea este ca si anume, controlul tensiunii se face atat prin inhibarea pulsurilor intregi ( sau cum a zis Sesebe mai sus "pulse skipping" ) cat si prin varierea latimii impulsurilor prin metoda deja ilustrata, intr-adevar asa cum zice UDAR nu este un control PWM clasic, chiar daca exista o variatie a Ton, aceasta nu are loc prin metoda clasic cunoscuta. Totusi mie imi place integratul si din acest motiv regulatoarele mele se bazeaza fix pe el.

 

O duminica placuta, si sper ca nu v-am plictisit prea tare.

Editat Mai 8, 2018 de marian

[Marian]

Am fost acuzat de catre autorul topicului de aici:

http://www.elforum.info/topic/108031-step-up-convertor-sau-booster/

 

Ca, si anume, cu alte cuvinte am poluat subiectul, motiv pentru care am scos postarile de mai sus printre care si 2 ale lui UDAR caruia ii cer scuze pentru asta dar era necesar pentru cursivitate, topicul respectiv nu a avut de suferit la acest aspect, am avut grija de asta. Scopul este continuarea discutiei pe tema generala MC34063 intr-un topic dedicat astfel incat sa nu se mai supere nimeni. Postarile de mai sus erau necesare pentru a face introducerea asupra modului sau de functionare, cititi integral ce este scris mai sus si daca aveti nelamuriri asupra a ce s-a postat deja, postati fara ezitare, critici sau observatii deopotriva sunt binevenite. Mentionez de la bun inceput ca scopul meu este acela de a ajuta la o mai buna intelegere a acestui integrat, pentru ca sunt multe aplicatii in care poate fi folosit.

 

Acuma revenind la subiect, am promis pe topicul lui Lutza ( link-ul de mai sus ) ca o sa testez practic sugestia facuta lui undeva zilele astea, voi prezenta totul aici pe topicul asta, voi prezenta acum doar partea teoretica, pentru ca nu am timp si de cea practica azi, poate maine, desi iarasi voi fi plecat ca si azi... mai vedem.

 

Cerintele sunt regulator boost cu alimentare 3,5V, iesire 9V la 0,2A. Se doreste un randament cat mai bun, motiv pentru care am sugerat folosirea unui mosfet extern, unul cu deschidere mica, iata schema initiala:

 

Lipsesc unele valori, acelea vor fi calculate aici conform informatiilor din pdf-ul integratului. Restul sunt destul de usor de ales, pdf-ul prezinta o modalitate de calcul pentru condensatorul de pe iesire ( C2 din schema ), o puteti folosi daca doriti, eu am mers direct pe 470uF atat la intrare cat si la iesire, evident ambii cu impedanta scazuta. Mosfetul este PHB55N03LTA cu putin sub 1n la Ciss, cca 0,015R la Rds On, si deschidere de pe la 1,5V, l-am testat cu 2,5V in poarta si la un curent de drena de 0,5A am gasit 20mV cadere pe el, ceea ce este foarte ok zic eu. Mai departe dioda este una dubla schottky ( D1 ), pe care la 0,2A am gasit 0,35V, iarasi in regula. Mai departe calculul valorilor lipsa, in speta R2, L1 si C1. Ne folosim de tabelul asta din pdf:

 

Mai precis de sectiunea marcata cu rosu, mai putin asa cum am zis in cazul de fata Co ( ultima rubrica de jos ), eu l-am ales de la bun inceput la cat am considerat eu suficient, voi puteti calcula daca doriti. Si trecem direct la treaba, primul lucru care ne intereseaza este raportul Ton/Toff:

 

Vout este iesirea dorita, Vf este caderea de pe dioda, Vin este alimentarea, si Vsat este caderea de pe mosfet. Rezultatul ne ajuta in pasii urmatori. Mai departe suma Ton+Toff, adica perioada ciclului, care evident este inversul frecventei, frecventa de aici este minimul dorit de noi, deci ne-o alegem noi, eu merg pe 25khz:

 

In continuare Toff:

 

Veti observa in formula exact acel raport Ton/Toff de 1,68 aflat mai devreme. Si Ton:

 

Ct ( adica C1 din schema ):

 

Curentul de varf prin mosfet:

 

Rsc, adica R2 din schema, rezistenta de la limitare:

 

Si inductanta:

 

Pentru R2 merg pe 0R27/3W ( asta am eu in ceea ce priveste puterea ), la inductanta o sa merg pe 100uH probabil pe un miez de traf de la sursa auxiliara a unei ATX, iar C1 evident 1nF. Sper sa am timp maine sa fac testul practic pentru ca joi sigur nu o sa pot, revin deci atunci.

Editat Mai 8, 2018 de marian

[Vizitator]

AN920/D ajuta mult.

 

Editat Mai 8, 2018 de Vizitator

[Marian]

De acord, din nota de aplicatie este extrasa si logica prezentata de mine mai sus.

[franzm]

Sper sa va fie de folos.

[Vizitator]

Cine descarca capacitatea de intrare a mos-ului? 1kohm?

[Marian]

Da, sunt 950p, de asta am ales o frecventa mica, un timp de descarcare de aproximativ 900nS fata de o perioada de 40uS.

[Vizitator]

Un PNP in plus complica asa mult schema?

[UDAR]

Am două mici rezerve la schemă . 

Mai întâi din cauza modului de conectare a tranzistorilor din MC tensiunea care atacă poarta MOSFET-ului este destul de mult micșorată . Se poate renunța la R4 ca să mai câștigi ceva . 

Apoi , chiar în 1µs , disipația poate fi considerabilă , puterea instantanee e maximă aici la blocare . Estimez sute de mW ceea ce năruie tot ce-am câștigat .

Dar , e de testat .

Un PNP in plus complica asa mult schema?

Nu complică schema dar - pe de o parte mai fură cîteva fracțiuni de volt din tensiunea de comandă și așa mică , pe de alta parte e la limită dacă poate bloca MOSFET-ul dacă acesta are prag la limita de jos .

[Marian]

Pai nu prea vad alta solutie la conectarea tranzistorilor decat acel darlington, am mizat insa pe o cadere pe ei sub 1,3V si deci undeva spre 2,5V pentru mosfet unde deja am zis ca am testat si se deschide ok, o sa testez azi si cu R4 si fara ea, sa vad daca sunt diferente semnificative si care ar fi acestea. Poate o varianta alternativa ar fi un PNP cu colectorul la alimentare si comandat in baza de pinul 1 ( colectorul tranzistorului de pe iesire al MC ), poate asa s-ar gasi resurse si pentru o blocare mai eficienta a MOS... zic si eu.

[UDAR]

2,5V am estimat și eu că rămân pentru MOSFET . Râmîne de văzut cât e Rdson la această tensiune . La IRLML2502 e foarte bun , maxim 80mΩ . Deci pierderi mai mici în conducție decât cu bipolarul din MC . Acu rămâne de testat dacă per total randamentul crește spectaculos. Să nu uităm că și darlingtonul din MC va avea pierderi în comutație - e drept mai mici decât dacă era el SW principal.

Complicarea prea mare nu se justifică . Până duminică sper să apuc să testez și eu schema de care vorbeam .