在上一个教程中，我们演示了使用MC34063的升压转换器，其中设计了一个3.7V到5V的升压转换器。在这里我们看到如何将12V转换为5V。正如我们所知，精确的5V电池并不总是可用的，有时我们需要同时使用更高的电压和更低的电压来驱动电路的不同部分，所以我们使用更高电压（12v）的电源作为主电源，并在需要时将此电压降低到更低的电压（5V）。为此降压转换器电路用于许多电子应用中，这些应用根据负载要求降低输入电压。

这个细分市场有很多选择；如在前面的教程中所看到的，MC34063型是此类市场中最受欢迎的开关稳压器之一。MC34063可以配置为三种模式，降压、升压、，和反转。我们将使用Buck配置来转换12V直流电源至5V直流电源，带1A输出电流能力。我们以前建造过简单的降压转换器电路使用MOSFET；你也可以检查更多有用的这里的电力电子电路.

 

集成电路MC34063

MC34063型下图显示了引脚输出图。左侧显示了MC34063的内部电路，另一侧显示了引脚图。

ICMC34063 Pinout and internal diagram

 

MC34063型是一个1..第5页 步 向上的或步 向下或反转 监管者，由于DC电压转换特性，MC34063是DC-DC转换器IC。

该IC在其8引脚封装中提供以下功能-

  1. 温度补偿参考
  2. 限流电路
  3. 带有源高电流驱动器输出开关的受控占空比振荡器。
  4. 接受3.0V至40V直流电。
  5. 可以在100KHz的开关频率下操作，容差为2%。
  6. 非常低的待机电流
  7. 可调输出电压

此外，尽管有这些功能，但它是广泛可用的，并且它比该领域中可用的其他IC具有更高的成本效益。

在上一个教程中，我们设计了使用MC34063的升压电路为了将3.7V锂电池电压提高到5.5V，在本教程中，我们将设计12V到5V降压转换器。

 

计算升压转换器的元件值

如果我们查看数据表，我们可以看到完整的公式图表，用于根据我们的要求计算所需的值。这是数据表中可用的公式表，还显示了升压电路。

IC MC34063 Design formulae Table

 

这是没有这些分量值的示意图，将与MC34063型.

12V to 5V Buck Converter Circuit Diagram using MC34063

 

我们将计算我们的设计所需的值。我们可以根据数据表中提供的公式进行计算，或者我们可以使用ON Semiconductor网站提供的excel表格。

这是excel表格的链接。

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC34063%20DWS.XLS

 

计算这些组件值的步骤-

步骤1：-首先，我们需要选择二极管。我们将选择广泛可用的二极管1年5819日。根据数据表第1页正向电流二极管的正向电压0.60五、

Forward Characteristics of 1N5819 diode

第2步：-我们首先计算电感器和开关电流，因为这将需要进一步计算。我们的平均电感器电流将是电感器的峰值电流。因此，在我们的情况下，电感器电流为：

IL（平均值）=1A

 

步骤3：-现在是电感产生纹波电流的时候了。典型的电感器使用平均输出电流的20-40%。因此，如果我们选择电感纹波电流30%，它将是1A*30%=0.30A

 

步骤4：-开关峰值电流为IL（平均值）+虹膜/2=1+.30/2= 1.15A

 

步骤5：-我们将计算吨<sub>在/吨关闭使用以下公式

Calculating Ttotal

为此，我们的Vout为5V，二极管的正向电压（Vf）为0.60V。我们的最小输入电压Vin（min）为12V，饱和电压为1V（数据表中为1V）。通过，把这些放在一起，我们得到了

(5+0.60) / (12-1-5) = 0.93所以吨在/吨关闭=.93微秒

 

步骤6：-现在我们将根据以下公式计算Ton+Toff时间吨+吨=1/f

我们将选择一个较低的开关频率，40Khz。

所以Ton+Toff=1/40Khz=25us

 

步骤7：-现在我们将计算托夫时间当我们计算吨+吨和吨/吨以前的计算现在将更容易，

Calculating Toff

 

步骤8：-现在下一步是计算吨,

Ton=（Ton+Toff）–Toff=25us–12.95us=12.05us

 

步骤9：-我们需要选择定时电容器计算机断层扫描，这将是产生所需频率所必需的。

Ct=4.0 x10-5x吨=4.0 x 10-5x 12.05微安 = 482华氏度

步骤10：-根据这些值，我们将计算电感器值
Calculate the Inductor value

 

步骤11：-对于1A电流，Rsc值将为0.3/Ipk。因此，根据我们的要求，它将为Rsc=.3/1.15=.260欧姆

 

第12步：-让我们计算输出电容器的值，我们可以选择纹波值100mV（峰间）来自升压输出。

Calculating output capacitor value

我们会选择470华氏度，25伏。使用的电容器越多，减少的纹波就越多。

 

步骤13：-最后，我们需要计算电压反馈电阻器的值。我们会选择1号机组价值2公里，因此，R2值将计算为

Vout=1.25（1+R2/R1）
5=1.25（1+R2/2K）
第2页= 6.2万

 

降压转换器电路图

所以在计算完所有的值之后。这是更新后的示意图

12V to 5V Buck Converter Circuit Diagram with values

 

所需组件

  1. 2个用于输入和输出的重新匹配连接器
  2. 2k电阻器-1个
  3. 6.2k电阻器-1个
  4. 1N5819-1个
  5. 100uF，25V和359.37uF，25 V电容器（使用470uF，25%，选择闭合值）-各1个。
  6. 62.87uH电感器，1.5A 1个（使用100uH 2.5A，市场上很容易买到）
  7. 482pF（使用470pF）陶瓷圆盘电容器-1个
  8. 额定电流为1.5A的12V电源装置。
  9. MC34063开关调节器ic
  10. .26欧姆电阻器（使用.3R，2W）
  11. 1个veroboard（可以使用虚线或连接的vero）。
  12. 烙铁
  13. 焊剂和焊丝。
  14. 如果需要，可增加电线。

注：我们使用了100uh电感器，因为它很容易在当地供应商那里获得，额定电流为2.5A。而且我们使用了.3R电阻器代替.26R。

布置好组件后，将组件焊接在Perf板上

12V to 5V Buck Converter Circuit Diagram Hardware

Soldered Components for 12V to 5V Buck Converter

 

测试降压转换器电路

在测试电路之前，我们需要可变的直流负载来从直流电源中提取电流。在我们测试电路的小型电子实验室中，测试公差要高得多，因此，很少有测量精度达不到标准。

示波器经过适当校准，但人为噪声、EMI、RF也会改变测试结果的准确性。此外，万用表具有+/-1%的公差。

在这里，我们将测量以下内容

  1. 在高达1000mA的各种负载下输出纹波和电压。此外，在该满负载下测试输出电压。
  2. 电路的效率。
  3. 电路的空闲电流消耗。
  4. 电路短路情况。
  5. 此外，如果我们使输出过载，会发生什么？

我们的室温是26摄氏度当我们测试电路时。

Testing the Buck Converter Circuit

 

在上图，我们可以看到直流负载。这是一个电阻负载，正如我们所看到的，并联的10个1欧姆电阻器是实际负载，它连接在MOS-FET上。我们将控制MOSFET栅极，并允许电流流过电阻器。这些电阻器将电能转化为热能。结果包含5%的公差。此外，这些负载结果包括负载本身的功率消耗，因此当没有负载跨接并使用外部电源供电时，它将显示默认的70mA负载电流。在我们的情况下，我们将从外部工作台电源为负载供电，并测试电路。最终输出为（结果–70mA）。

 

以下是我们的测试设置; 我们已经将负载连接到电路两端，我们测量降压调节器两端的输出电流以及它的输出电压。示波器也连接到降压转换器两端，所以我们也可以检查输出电压。我们正在提供12伏来自我们工作台电源单元的输入。

Testing the Buck Converter Circuit with 12V input

 

我们正在画画。88个或952mA-70mA=882毫安输出的电流。输出电压为5.15伏.

此时，如果我们检查示波器中的峰间波纹。我们可以看到输出波，波纹是60毫伏（pk-pk）。这对于12V到5V的开关降压转换器来说是很好的。

Peak to Peak ripple on oscilloscope for Buck Converter

 

这个输出波形看起来是这样的：

12V to 5V Buck Converter Circuit Output Waveform

 

这是时间框架输出波形的。它是500毫伏每个部门和500微秒时间框架。

12V to 5V Buck Converter Circuit Output waveform with time frame

 

这是详细的测试报告

时间
（秒）

负载（mA）

电压（V）

纹波（p-p）（mV）

180

0

5.17

60

180

200

5.16

60

180

400

5.16

60

180

600

5.16

80

180

800

5.15

80

180

982

5.13

80

180

1200

4.33

120

我们改变了负载，在每一步上等待大约3分钟，以检查结果是否稳定。之后982毫安负载电压显著下降。在从0负载到940mA的其他情况下，输出电压下降约为02V，这在满负载下是相当好的稳定性。此外，在那之后982毫安负载时，输出电压显著下降。我们在需要.26R的地方使用了.3R电阻器，因此，我们可以获得982mA的负载电流。这个MC34063型电源无法像我们使用的那样在满1A负载下提供适当的稳定性。3R而不是.26R。但982mA非常接近1A输出。此外，我们使用了公差为5%的电阻器，这是当地市场上最常见的电阻器。

我们计算了12V固定输入时的效率以及通过改变负载。这是结果

输入电压（V）

输入电流（A）

输入
功率（W）

输出
电压（V）

输出
电流（A）

输出功率（W）

效率（n）

12.04

0.12

1.4448

5.17

0.2

1.034

71.56699889

12.04

0.23

2.7692

5.16

0.4

2.064

74.53416149

12.04

0.34

4.0936

5.16

0.6

3.096

75.6302521

12.04

0.45

5.418

5.16

0.8

4.128

76.19047619

12.04

0.53

6.3812

5.15

0.98

5.047

79.09170689

12V to 5V Buck Converter Circuit efficiency graph

 

正如我们所看到的，平均效率约为75%，这在现阶段是一个不错的输出。

记录电路的空闲电流消耗3.52毫安当负载为0.

此外，我们检查了短路，并且我们在短路中观察到正常。

在最大输出电流阈值之后，输出电压显著降低，经过一段时间后，它接近于零。

可以对这个电路进行改进；我们可以使用低ESR的高值电容器来减少输出纹波。此外，正确的PCB设计也是必要的。