ElectronicsBlog

MC34063AB, MC34063AC, MC34063EB, MC34063EC

Микросхемы управления DC-DC преобразователями

Описание

Микросхемы серий MC34063A/E представляют собой монолитные интегральные схемы управления, реализующие полный набор функций, необходимых для построения импульсных преобразователей постоянного напряжения.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

В состав микросхемы входят: прецизионный источник опорного напряжения с температурной стабилизацией, компаратор, тактируемый генератор с регулируемой скважностью и встроенной схемой активного ограничения тока, буферный каскад (драйвер) и мощный выходной ключ. Выходное напряжение задаётся посредством двух внешних резисторов и обеспечивается с погрешностью опорного напряжения не более 2% (тип.).

Благодаря минимально необходимому набору внешних навесных элементов, микросхемы серии MC34063A/E предназначены для использования в схемах понижающих (step‑down), повышающих (step‑up) и инвертирующих (voltage‑inverting) преобразователей.

Основные параметры

• Максимальный ток выходного ключа — свыше 1,5 А
• Точность стабилизации опорного напряжения — 2%
• Ток покоя (в дежурном режиме) — 2,5 мА (тип.)
• Диапазон входных напряжений — от 3 до 40 В
• Максимальная частота преобразования — 100 кГц
• Наличие схемы активного ограничения выходного тока

Таблица 1. Сводная информация об устройствах (маркировка по корпусам)

Код для заказа
DIP-8	SO-8
MC34063ABN	MC34063ABD‑TR
MC34063ACN	MC34063ACD‑TR
MC34063EBN	MC34063EBD‑TR
MC34063ECN	MC34063ECD‑TR

Структурная схема

Рисунок 1. Структурная схема

Рисунок 2. Расположение выводов (цоколёвка)

Таблица 2. Описание выводов

№ вывода	Обозначение	Наименование и функция (техническое описание)
1	SWC	Коллектор выходного ключа (Switch Collector) — коллектор внутреннего мощного NPN-транзистора, открытый коллектор.
2	SWE	Эмиттер выходного ключа (Switch Emitter) — эмиттер внутреннего мощного NPN-транзистора.
3	TC	Времязадающий конденсатор (Timing Capacitor) — вывод для подключения внешнего конденсатора, определяющего частоту задающего генератора.
4	GND	Общий провод (земля) — нулевой потенциал питания микросхемы.
5	CII	Инвертирующий вход компаратора (Comparator Inverting Input) — вход обратной связи.
6	VCC	Напряжение питания (Voltage Supply) — вход питания микросхемы.
7	IPK	Вход ограничения пикового тока (IPK Sense) — вход схемы активного ограничения тока.
8	DRC	Коллектор драйвера (Driver Collector) — коллектор внутреннего драйверного транзистора.

Таблица 3. Предельно допустимые эксплуатационные параметры

Обозначение	Параметр	Значение	Ед. изм.
VCC	Напряжение питания	50	В
VIR	Диапазон напряжений на входе компаратора	от –0,3 до 40	В
VSWC	Напряжение на коллекторе выходного ключа	40	В
VSWE	Напряжение на эмиттере выходного ключа (при VSWC = 40 В)	40	В
VCE	Напряжение коллектор–эмиттер выходного ключа	40	В
VDC	Напряжение на коллекторе драйвера	40	В
IDC	Ток коллектора драйвера	100	мА
ISW	Ток выходного ключа	1,5	А
PTOT	Суммарная рассеиваемая мощность при TA = 25 °C
	для корпуса DIP-8	1,25	Вт
	для корпуса SO-8	0,625	Вт
TJ	Рабочая температура перехода	150	°C
TSTG	Диапазон температур хранения	от –40 до 150	°C
TOP	Диапазон рабочих температур окружающей среды
	для серий AC и EC	от 0 до 70	°C
	для серии AB	от –40 до 85	°C
	для серии EB	от –40 до 125	°C

 

Таблица 4. Тепловые характеристики

Обозначение	Параметр	DIP-8	SO-8	Ед. изм.
RthJA	Тепловое сопротивление переход–окружающая среда (примечание 1)	100	160	°C/Вт
RthJC	Тепловое сопротивление переход–корпус	42	20	°C/Вт

 

1. Данное значение зависит от теплового проектирования (разводки) печатной платы, на которую установлено устройство.

Электрические характеристики

Если не указано иное, параметры приведены применительно к испытательным схемам, напряжение питания V_CC = 5 В, температура окружающей среды T_A = T_LOW … T_HIGH. (a)

Таблица 5. Генератор (Oscillator)

Обозначение	Параметр	Условия испытаний	Мин.	Тип.	Макс.	Ед. изм.
fOSC	Частота	Vвыв.5 = 0 В, CT = 1 нФ, TA = 25 °C	24	33	42	кГц
ICHG	Ток заряда	VCC = от 5 до 40 В, TA = 25 °C	24	33	42	мкА
IDISCHG	Ток разряда	VCC = от 5 до 40 В, TA = 25 °C	140	200	260	мкА
IDISCHG/ICHG	Отношение тока разряда к току заряда	Выв. 7 = VCC, TA = 25 °C	5,2	6,2	7,5	мкА
VIPK(sense)	Напряжение на входе ограничения пикового тока	ICHG = IDISCHG, TA = 25 °C	250	300	350	мВ

Таблица 6. Выходной ключ (Output switch)

Обозначение	Параметр	Условия испытаний	Мин.	Тип.	Макс.	Ед. изм.
VCE(sat)	Напряжение насыщения, соединение по схеме Дарлингтона	ISW = 1 А, выводы 1 и 8 соединены	–	1	1,3	В
VCE(sat)	Напряжение насыщения	ISW = 1 А, Rвыв.8 = 82 Ом к VCC, коэффициент усиления по току β ≈ 20	–	0,45	0,7	В
hFE	Статический коэффициент передачи тока	ISW = 1 А, VCE = 5 В, TA = 25 °C	50	120	–	–
IC(off)	Ток коллектора в закрытом состоянии	VCE = 40 В	–	0,01	100	мкА

Таблица 7. Компаратор (Comparator)

Обозначение	Параметр	Условия испытаний	Мин.	Тип.	Макс.	Ед. изм.
VTH	Пороговое напряжение	TA = 25 °C	1,225	1,25	1,275	В
		TA = от TLOW до THIGH	1,21	–	1,29	В
Regline	Стабилизация порогового напряжения по напряжению питания	VCC = от 3 до 40 В	–	1	5	мВ
IIB	Входной ток смещения	VIN = 0 В	–	–5	–400	нА

(a) T_LOW = 0 °C, T_HIGH = 70 °C (для серий AC и EC); T_LOW = –40 °C, T_HIGH = 85 °C (для серии AB); T_LOW = –40 °C, T_HIGH = 125 °C (для серии EB).

Таблица 8. Общие параметры микросхемы

Обозначение	Параметр	Условия испытаний	Мин.	Тип.	Макс.	Ед. изм.
ICC	Ток потребления	VCC = от 5 до 40 В, C­ = 1 нФ, PIN7 = VCCVвыв.5 > VTH, PIN 2 = GND, остальные выводы разомкнуты
		для MC34063A	–	2,5	4	мА
		для MC34063E	–	1,5	4	мА
VSTART-UP	Напряжение запуска (1)	TA = 25 °C, CT = 1 мкФ, PIN 5 = 0
		для MC34063A	–	2,1	–	В
		для MC34063E	–	1,5	–	В

Примечания:

1. Напряжение запуска — это минимальное напряжение питания, при котором внутренний генератор начинает работать.

Необходимо соблюдать предельно допустимую рассеиваемую мощность корпуса.

Если конфигурация Дарлингтона не используется, следует избегать глубокого насыщения выходного ключа, так как это может отрицательно сказаться на времени его выключения. В конфигурации Дарлингтона рекомендуется следующий режим работы выходного драйвера:

Коэффициент форсировки (принудительный коэффициент усиления по току) выходного ключа:
β принуд = I_{ВЫХ(ключа)} / (I_{ДРАЙВЕРА} – 1 мА) ≥ 10

Типовые зависимости рабочих параметров

Рисунок 3. Зависимость напряжения насыщения выходного каскада, включённого по схеме эмиттерного повторителя, от тока эмиттера

Рисунок 4. Зависимость времени включения и выключения выходного ключа от ёмкости времязадающего конденсатора генератора

Рисунок 5. Зависимость напряжения насыщения выходного ключа, включённого по схеме с общим эмиттером, от тока коллектора

Рисунок 6. Зависимость напряжения насыщения коллектор–эмиттер (V_CEsat) выходного ключа, включённого по схеме Дарлингтона, от температуры

Рисунок 7. Зависимость напряжения насыщения коллектор–эмиттер (V_CEsat) мощного выходного транзистора от температуры

Рисунок 8. Зависимость напряжения на входе ограничения тока (V_IPK) от температуры

Рисунок 9. Зависимость опорного напряжения от температуры

Рисунок 10. Зависимость тока смещения от температуры

Рисунок 11. Зависимость тока потребления от температуры

Рисунок 12. Зависимость тока потребления от входного напряжения

Типовые схемы включения

Рисунок 13. Повышающий преобразователь (Step-up converter)

Рисунок 14. Печатная плата для оценки параметров (макетная плата)

Таблица 9. Условия испытаний (V_OUT = 28 В)

Параметр	Условия измерения	Типовое значение	Ед. изм.
Нестабильность по входному напряжению	VIN = 8…16 В, IO = 175 мА	30	мВ
Нестабильность по току нагрузки	VIN = 12 В, IO = 75…175 мА	10	мВ
Амплитуда пульсаций выходного напряжения	VIN = 12 В, IO = 175 мА	300	мВ
КПД	VIN = 12 В, IO = 175 мА	89	%

Рисунок 15. Понижающий преобразователь

Рисунок 16. Печатная плата для оценки параметров (макетная плата)

Таблица 10. Условия испытаний (V_OUT = 5 В)

Параметр	Условия измерения	Типовое значение	Ед. изм.
Нестабильность по входному напряжению	VIN = 15…25 В, IO = 500 мА	5	мВ
Нестабильность по току нагрузки	VIN = 25 В, IO = 50…500 мА	30	мВ
Амплитуда пульсаций выходного напряжения	VIN = 25 В, IO = 500 мА	100	мВ
КПД	VIN = 25 В, IO = 500 мА	80	%
ISC	VIN = 25 V, RLOAD = 0.1 Ω	1.2	А

Рисунок 17. Инвертирующий преобразователь

Рисунок 18. Печатная плата для оценки параметров (макетная плата)

Таблица 11. Условия испытаний (V_OUT = 12В)

Параметр	Условия измерения	Типовое значение	Ед. изм.
Нестабильность по входному напряжению	VIN = 4,5…6 В, IO = 100 мА	15	мВ
Нестабильность по току нагрузки	VIN = 5 В, IO = 10…100 мА	20	мВ
Амплитуда пульсаций выходного напряжения	VIN = 5 В, IO = 100 мА	230	мВ
КПД	VIN = 5 В, IO = 100 мА	58	%
ISC	VIN = 5 V, RLOAD = 0.1 Ω	0,9	А

 

Таблица 12. Расчёт параметров

Параметр	Повышающий (прерывистый режим)	Понижающий (непрерывный режим)	Инвертирующий (прерывистый режим)
ton/toff
(ton + toff)max	1 / fmin	1 / fmin	1 / fmin
CT	4,5 × 10⁻⁵ × ton	4,5 × 10⁻⁵ × ton	4,5 × 10⁻⁵ × ton
IPK(switch)	2 × Iout(max) × [(ton/toff) + 1]	2 × Iout(max)	2 × Iout(max) × [(ton/toff) + 1]
RSC	0,3 / IPK(switch)	0,3 / IPK(switch)	0,3 / IPK(switch)
CO
L(min)

Примечания:

V_SAT — напряжение насыщения выходного ключа.

V_F — прямое падение напряжения на выходном выпрямительном диоде.

Следующие параметры источника питания должны быть выбраны проектировщиком:

V_IN — номинальное входное напряжение.

V_OUT — желаемое выходное напряжение (|V_OUT| = 1,25 × (1 + R₂/R₁)).

I_OUT — желаемый выходной ток.

f_MIN — минимальная желаемая рабочая частота преобразования при выбранных значениях V_IN и I_OUT.

V_RIPPLE — желаемая амплитуда пульсаций выходного напряжения.

На практике рассчитанное значение ёмкости конденсатора (CO) придётся увеличить из-за влияния его эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) и топологии печатной платы. Пульсации напряжения следует поддерживать на низком уровне, поскольку они напрямую влияют на стабилизацию по входному напряжению и нагрузке.

Рисунок 19. Повышающий преобразователь с внешним NPN-транзистором

Рисунок 20. Понижающий преобразователь с внешним NPN-транзистором

Рисунок 21. Понижающий преобразователь с внешним PNP-транзистором

Рисунок 22. Инвертирующий преобразователь напряжения с внешним NPN-транзистором

Рисунок 23. Инвертирующий преобразователь напряжения с внешним PNP-насыщаемым ключом

Рисунок 24. Двухполярное выходное напряжение

Рисунок 25. Повышенная выходная мощность, повышенное входное напряжение

Механические характеристики корпуса DIP-8

Обозначение	Размер в мм.			Размер в дюймах
	Мин.	Тип.	Макс.	Мин.	Тип.	Макс.
A	–	3,3	–	–	0,130	–
a1	0,7	–	–	0,028	–	–
B	1,39	–	1,65	0,055	–	0,065
B1	0,91	–	1,04	0,036	–	0,041
b	–	0,5	–	–	0,020	–
b1	0,38	–	0,5	0,015	–	0,020
D	–	–	9,8	–	–	0,386
E	–	8,8	–	–	0,346	–
e	–	2,54	–	–	0,100	–
e3	–	7,62	–	–	0,300	–
e4	–	7,62	–	–	0,300	–
F	–	–	7,1	–	–	0,280
I	–	–	4,8	–	–	0,189
L	–	3,3	–	–	0,130	–
Z	0,44	–	1,6	0,017	–	0,063

Механические характеристики корпуса SO-8

Обозначение	Размер в мм.			Размер в дюймах
	Мин.	Тип.	Макс.	Мин.	Тип.	Макс.
A	1,35	–	1,75	0,053	–	0,069
A1	0,10	–	0,25	0,004	–	0,010
A2	1,10	–	1,65	0,043	–	0,065
B	0,33	–	0,51	0,013	–	0,020
C	0,19	–	0,25	0,007	–	0,010
D	4,80	–	5,00	0,189	–	0,197
E	3,80	–	4,00	0,150	–	0,157
e	–	1,27	–	–	0,050	–
H	5,80	–	6,20	0,228	–	0,244
h	0,25	–	0,50	0,010	–	0,020
L	0,40	–	1,27	0,016	–	0,050
k	8° (макс.)
ddd	–	–	0,1	–	–	0,004