如何使用KA34063构建一个5V/2A降压转换器电路

科技观察员 2024-02-25 2253

描述

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

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。
降压转换器

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。
降压转换器

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。
降压转换器

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。

降压转换器

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。

降压转换器

元件布局 5V 2A 转换器电路 KA34063

降压转换器

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。

降压转换器

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。

降压转换器

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。

降压转换器

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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