Límite de corriente de la fuente de alimentación de sobremesa en la fuente de alimentación conmutada MC34063

Actualmente estoy construyendo una fuente de alimentación usando un IC MC34063 . He usado un MOSFET de canal n externo para cambiar la corriente alta que se usa para controlar un par de LED.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

El interruptor opera en un ciclo de trabajo fijo de alrededor de 6:1, frecuencia 40kHz. Modifiqué el circuito para ejecutar el modo actual, utilizando un amplificador de detección de corriente ZXCT1109 y una resistencia de detección. La ganancia está controlada por R1: siempre que el voltaje en el nodo de ENTRADA exceda los 1,25 V, el comparador interno produce una salida baja y la salida del emisor (es decir, el voltaje de la compuerta) permanece baja hasta que el voltaje de detección cae por debajo de este umbral. La corriente se mantiene a través de condensadores de desacoplamiento C3.

A corrientes bajas (es decir, cuando la ganancia de corriente es alta), el circuito funciona bien: el interruptor se apaga correctamente cuando la corriente está por encima del umbral. La disminución de la ganancia mientras el circuito está funcionando conduce a un aumento de la ganancia y la salida se mantiene estable. Sin embargo, cada vez que vuelvo a encender el circuito con esta corriente más alta, la retroalimentación de corriente ya no funciona correctamente y el interruptor siempre se enciende durante su ciclo de encendido. Naturalmente, esto conduce a una condición de sobrecorriente y si dejo el circuito encendido por más de unos segundos, el MOSFET se freiría. Los LED continúan encendiéndose en la sobrecorriente, pero a una intensidad reducida. Las lecturas del osciloscopio muestran que el voltaje del nodo de entrada del comparador alcanza apenas 1,25 V en su punto máximo antes de caer rápidamente. Las lecturas sin fallas tienen este voltaje que excede ~2V antes de caer lentamente como se esperaba.

Sospecho firmemente que esto se debe al bloqueo actual como se describe aquí . El umbral de corriente de estado estable de entrada por encima del cual esto ocurre es de alrededor de 1A. Mi fuente de alimentación de sobremesa tiene un límite de corriente máximo de 2A. Este problema de sobrecorriente no ocurre siempre que uso baterías de iones de litio para alimentarlo.

Puedo entender por qué esto está ocurriendo de manera muy aproximada: la limitación actual impide el inicio efectivo de IC. Sin embargo, no entiendo el efecto más allá de esto. ¿Por qué el voltaje en el nodo de entrada del comparador nunca supera el umbral a pesar de que la corriente es definitivamente lo suficientemente alta como para activarlo? ¿Por qué el límite de corriente afectaría tanto al circuito y evitaría que se alcance el voltaje de umbral de activación?

El artículo sugiere usar una medida de arranque suave para arreglar esto. Sé que esto funciona (ya que lo hice manualmente cambiando la corriente después de que el circuito ya estaba en línea), pero el MC34063 carece de una función interna de arranque suave. ¿Hay alguna manera de implementar esto de una manera relativamente simple?

No he incluido las lecturas del osciloscopio, pero puedo proporcionarlas si se solicitan.

Durante el arranque, los ciclos de trabajo serán más altos y esto puede causar todo tipo de problemas; una forma de controlar el arranque en una carga pesada es aumentar la frecuencia de operación (la baja frecuencia permite un tiempo de encendido más largo para un ciclo de trabajo efectivamente más largo). Un capacitor a través del capacitor de temporización que se activa y desactiva según sea necesario podría ser la solución.
Eso es interesante, pero de acuerdo con la página 4 de la nota de aplicación, ¿el ciclo de trabajo se fija incluso durante el arranque? A menos que se refiera al ciclo de trabajo del interruptor de salida en lugar del condensador. En cualquier caso, ¿podría explicar por qué se produce el enganche debido a esto?
¿Cuál es su suministro de sobremesa? Los suministros chinos baratos no tienen energía limpia.
Es un Farnell Instruments L30-2. Dudo mucho que sea barato o chino.

Respuestas (5)

Realmente no puedo entender por qué el regulador no limita la corriente excesiva si comienza con valores de corriente altos. ¿Quizás la corriente en realidad no fluye a través del sensor de corriente?

Pero tengo una sugerencia para un comienzo suave simple.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Considere el condensador C5 entre VCC y la entrada. Al encender, esto llevará el pin de entrada a VCC, que es más alto que 1.25V. Entonces, el comparador dentro de MC34063 no encenderá el interruptor.

C5 ahora será cargado por R1 con una constante de tiempo de

τ = R 1 ⋅ C 5

Para una corriente de 1A, R1 debe ser aproximadamente

R 1 = 1.25 V 1 A ∗ 51 metro Ω 124 µ A 30 metro V = 5929 Ω ≈ 6 k Ω

τ = R 1 ⋅ C 5 = 6 k Ω ⋅ 1 µ F = 0.006 s

Y después 5 τ = 0.03 s el condensador estará casi totalmente cargado (99,3 %) . Durante este tiempo, la retroalimentación del sensor de corriente tomará el control lentamente. Una vez que el voltaje de entrada sea inferior a 1,25 V, se iniciará el PWM.

Lo único que no es del todo agradable con esta solución es que podría violar las condiciones máximas del ZXCT1109. Establece que el voltaje entre OUT y GND no puede exceder − 0.3 a V S + . Dado que el diodo D1 grita, tenga cuidado de que el voltaje en S + sea casi el mismo que VCC, esto aún podría funcionar.

Para no infringir las especificaciones, no utilice el condensador como se explica en la posición C5, sino que conéctelo como C4 entre OUT y S+. Esto funcionará casi igual.

Esto parece interesante, pero ¿no podría esto terminar acoplando capacitivamente el voltaje de retroalimentación a la traza de potencia, o viceversa?
Sí, esa es una posibilidad, podría poner una resistencia en serie con el capacitor. Eso limitará esos efectos. También puede intentar conectar un P-MOS de VCC (fuente) a INPUT (sumidero) y un condensador con una resistencia en serie desde la puerta a GND. Eso también debería vincular la entrada a un nivel alto, pero cuando se carga la capacidad en la puerta, la conexión se interrumpe. La resistencia y el capacitor en la puerta determinarán el tiempo que se tarda en cambiar, tal como se indicó anteriormente.
Lo intentaré.

Su suministro de sobremesa funciona a un máximo de 2 amperios y está ejecutando una fuente de alimentación de modo conmutado con 1 amperio de corriente de salida de su inductor. Su inductor debe proporcionar una salida promedio de un amperio, por lo que su corriente instantánea debe ser superior a 1 amperio. Es probable que esté chocando contra su límite actual.

Durante el arranque, el inductor se carga con una corriente (a tierra) y esta corriente no pasa por la resistencia de detección. Cuando se libera el inductor, el voltaje en el inductor debe aumentar hasta que los diodos conduzcan.

Con un inductor de 10 uH y la corriente máxima de la fuente de alimentación de 2 amperios, la energía máxima almacenada en el inductor es 1/2 Li^2 o 40 microjulios. Dado que está cargando el inductor 40 000 veces por segundo, está produciendo solo 1,6 W (1 julio por segundo = 1 vatio). Esto probablemente sea suficiente para darle un bajo brillo en sus LED, pero no lo suficiente para que funcionen a una corriente lo suficientemente alta como para que su regulador arranque.

Piense en cada ciclo como un pequeño balde de energía. Si desea ejecutar con un límite de 2 amperios, el inductor fija el tamaño de su cubeta y necesitará una cubeta más grande (inductor más grande) o más cubetas por segundo (frecuencia más alta).

Correcto, eso tiene sentido, pero: si ese es el caso, ¿por qué el inductor puede generar suficiente potencia a potencias más altas (por ejemplo, cuando aumento la corriente lentamente)?
V = Ldi/dt. Cuando cambia un extremo de su inductor a tierra, V es su voltaje de entrada; por lo tanto, di/dt se fija independientemente de su carga. di/dt es la tasa de cambio, o pendiente, de la corriente con respecto al tiempo. Cuando está comenzando, debe aumentar desde cero, pero una vez que está funcionando, la corriente fluye continuamente a través del inductor, por lo que solo está aumentando la corriente desde el valor al que ha decaído en el punto justo antes del interruptor. La corriente aumenta al mismo ritmo pero tiene un punto de partida diferente.

Esta es una forma de retrasar el encendido de las secciones que consumen la corriente más grande, lo que permite que la unidad arranque antes de encender la carga final. Es un poco más complejo que un simple arranque suave, pero debería darle un margen de maniobra para optimizar su aplicación.

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Lo siento, pero en realidad no entiendo qué va a dónde.

Intente poner npn en la salida para que 0.6V lo active, y luego la unidad de pin a pin del colector que debe conectarse a través de una resistencia de 200 ohmios a vcc, de esa manera solo está apagando los transistores internos

Es posible que desee utilizar la herramienta de circuito, cuando dice salida, ¿qué quiere decir? Aclare su respuesta y sea específico. electronics.stackexchange.com/help/how-to-answer

Olvidó usar la función de limitación de corriente máxima MC34063. Debe conectar la alimentación principal al pin Vin (6) y luego tendría que pasar por una resistencia de detección de corriente conectada entre los pines Vin e Ipk (7) al resto del circuito. Para una corriente máxima de 1 A, necesita una resistencia de 0,3 ohmios, y para la corriente máxima máxima de 1,5 A, necesita una resistencia de 0,22 ohmios. La fórmula para esa resistencia es: R_sense= 0.3 / i_pk

El chip ZXCT1109 controla su corriente continua constante, pero no la corriente máxima.

A continuación se muestra un circuito de impulso de ejemplo copiado de la hoja de datos MC34063.

Ejemplo de diseño de circuito de refuerzo MC34063

Límite de corriente de la fuente de alimentación de sobremesa en la fuente de alimentación conmutada MC34063
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