Basics MC34063A Power-up 50W for Boost Converter Topology

ไอซีเบอร์ MC34063A เป็นไอซีสำเร็จสำหรับสวิตชิ่งคอนเวอร์เตอร์ขนาดเล็กที่สามารถต่อใช้งานได้ทันที โดยโครงสร้างภายในจะมีส่วนของวงจรควบคุมและการขับกำลังไว้เรียบร้อยแล้ว ซึ่งจะง่ายต่อการออกแบบวงจรเพื่อนำมาใช้งาน แต่ในบางครั้งในกรณีที่เราต้องการกำลังไฟฟ้าทางด้านเอาต์พุตที่สูงเพิ่มขึ้นก็จะเป็นข้อจำกัดสำหรับไอซีเบอร์นี้ ดังนั้นในโครงงานนี้จึงเป็นการใช้ไอซี MC34063A มาทำการออกแบบอุปกรณ์ต่อร่วม และควบคุมการทำงานวงจรบูทคอนเวอร์เตอร์ให้จ่ายกำลังเอาต์พุตได้สูงขึ้น (ที่ขนาด 50 วัตต์) ทั้งนี้เพื่อเพิ่มความสามารถในการจ่ายกำลังไฟฟ้าให้ตัวไอซี

รูปที่ 1 วงจรทดลองเบื้องต้นก่อนต่อใช้งานจริงให้กับไอซี MC34063A ทั้งนี้เพื่อเป็นการตรวจสอบสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต การปรับแต่งก่อนนำไอซีไปใช้งานร่วมกับอุปกรณ์ขับกำลังที่จะนำมาต่อร่วมใหม่

รูปที่ 2 แสดงอุปกรณ์ต่างๆ สำหรับต่อเป็นวงจรขับกำลังให้กับไอซีเพิ่มเติม เพื่อให้ไอซีสามารถควบคุมการทำงานและจ่ายกำลังไฟฟ้าที่เอาต์พุตได้สูงขึ้น

รูปที่ 3 และรูปที่ 4 แสดงลักษณะของบอร์ดต้นแบบที่ประกอบเสร็จแล้ว (ด้านบน) โดยในส่วนนี้จะเป็นบอร์ดขับกำลังและในส่วนของวงจรบนเบรดบอร์ดจะเป็นส่วนของไอซีควบคุมจะแยกส่วนออกจากกัน

รูปที่ 5 แสดงตัวต้านทานโหลดค่าคงที่ขนาด 10 โอห์ม วัตต์ 2 ตัวที่ต่ออนุกรมกัน และตัวต้านทานขนาด 30 โอห์มที่ 5 วัตต์สำหรับนำมาต่อเพิ่มเติมเพื่อให้วงจรจ่านกระแสทางด้านเอาต์พุตที่ประมาณ 2.5A หรือประมาณเท่ากับ 20 วัตต์ (20VX2.5A = 50 วัตต์)

รูปที่ 6 แสดงลักษณะของสัญญาณที่วัดแรงดันตกคร่อมระหว่างของ G และขา S ของเพาเวอร์มอสเฟตในช่วงสแตนบาย ซึ่งจะสังเกตเห็นว่าสัญญาณจะมีค่าดิวตี้ไซเกิลน้อยและสัญญาณพัลซ์จะมีเป็นช่วงๆ เพิ่มให้แรงดันที่เอาต์พุตคงค่าที่ประมาณ 20V ตามที่กำหนดไว้

รูปที่ 7 แสดงค่าแรงดันไฟเลี้ยงทางด้านอินพุตสำหรับใช้ในการทดลอง โดยในการทดลองจะใช้แรงดันอินพุตที่ 13.8V/5A

รูปที่ 8 แสดงค่าแรงดันเอาต์พุตขณะสแตนบายจะมีค่าประมาณ 20V เป็นค่าที่กำหนดให้วงจรทำงาน แต่เราสามารถปรับค่าแรงดันเอาต์พุตนี้ได้ตามที่ต้องการเพื่อให้สามารถนำไปใช้งานต่างๆ ได้ตามที่ต้องการ

รูปที่ 9 แสดงลักษณะของสัญญาณขับขาเกตให้กับเพาเวอร์มอสเฟต (Q1) ความถี่สวิตชิ่งอยู่ที่ประมาณ 4.1kHz เพื่อตอบสนองต่อโหลดที่นำมาทดสอบ โดยกระแสเอาต์พุตจะมาค่าประมาณ 2A

รูปที่ 10 แสดงการจ่ายกำลังไฟฟ้าทางด้านอินพุต เมื่อวงจรจ่ายกระแสให้โหลดทางด้านเอาต์พุตที่ 2A และค่าแรงดันอินพุตคงที่ 13.8V ปริมาณกระแสที่จ่ายออกอ่านได้ประมาณ 3.3A

รูปที่ 11 แสดงการวัดค่ากระแสเอาต์พุตเมื่อต่อโหลดขนาด 10 โอห์มในการทดลองที่ 1 ค่าที่อ่านได้ประมาณ 2A

รูปที่ 12 แสดงค่าแรงดันเอาต์พุตจากการทดลองเมื่อจ่ายกำลังไฟฟ้าให้โหลดที่ประมาณ 40 วัตต์

รูปที่ 13 เช่นเดียวกับรูปที่ 9 แสดงลักษณะของสัญญาณขับขาเกตให้กับเพาเวอร์มอสเฟต (Q1) ความถี่สวิตชิ่งอยู่ที่ประมาณ 4.8kHz เพื่อตอบสนองต่อโหลดที่นำมาทดสอบ โดยกระแสเอาต์พุตจะมาค่าประมาณ 2.5A

รูปที่ 14 แสดงการจ่ายกำลังไฟฟ้าทางด้านอินพุต เมื่อวงจรจ่ายกระแสให้โหลดทางด้านเอาต์พุตที่ 2.5A และค่าแรงดันอินพุตคงที่ 13.8V และกระแสที่จ่ายออกอ่านได้ประมาณ 4.1A

รูปที่ 15 แสดงการวัดค่ากระแสเอาต์พุตเมื่อต่อโหลดขนาด 8 โอห์มในการทดลองที่ 2 โดยตัวต้านทานจะใช้การต่อวงจรผสมร่วมกันระหว่างค่า 10 โอห์ม 10 โอห์มและ 30 โอห์ม ค่าที่อ่านได้ประมาณ 2.5A

รูปที่ 16 แสดงค่าแรงดันเอาต์พุตจากการทดลองเมื่อจ่ายกำลังไฟฟ้าให้โหลดที่ประมาณ 50 วัตต์ มีค่าประมาณ 19.8V

รูปที่ 17 ลักษณะของการทดลองโครงงานต้นแบบสำหรับการใช้ไอซีเบอร์ MC34063A ในการควบคุมวงจรบูทคอนเวอร์เตอร์เอาต์พุต 20V/50 วัตต์ (ต่อเนื่อง)

สำหรับโครงงานนี้เป็นการทดลองประยุกต์ใช้งานไอซี MC34063A ในการควบคุมวงจรบูทคอนเวอร์เตอร์ให้สามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้น โดยการเพิ่มขนาดของตัวเหนี่ยวนำ (L1) เพาเวอร์มอสเฟต (Q1) และไดโอดเอาต์พุต (D1) ให้รองรับกระแสได้สูงขึ้น ทั้งนี้เดิมตัวไอซีจะสามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าได้แต่ไม่สูงนัก ดังนั้นในโครงงานเป็นจึงเป็นไอเดียร์ของการใช้ไอซีเบอร์มาใช้งานได้ใหม่ในอีกรูปแบบหนึ่ง.

Reference

1. https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/mc34063a-d.pdf
2. https://www.ti.com/product/MC34063A
3. https://www.st.com/en/power-management/mc34063ac.html
4. https://www.st.com/resource/en/datasheet/mc34063ec.pdf
5. http://mega-avr.net/file/NFO-BAZA%20ELEMENTOV/MC34063A-D.PDF
6. https://www.sparkfun.com/datasheets/IC/MC34063A.pdf
7. https://ridleyengineering.com/design-center-ridley-engineering/38-control/61-018-boost-converter-with-current-mode-control.html
8. https://www.maximintegrated.com/en/design/technical-documents/tutorials/2/2031.html
9. https://www.ti.com/seclit/ug/slyu036/slyu036.pdf
10. https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/ncp1403-d.pdf
11. https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/ncv5171-d.pdf