Mini Voltage Inverting Converter by Using KA34063A

ในโครงงานนี้จะเป็นคอนเวอร์เตอร์อีกแบบหนึ่ง ที่จะทำหน้าที่แปลงแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงทางด้านอินพุตบวกให้เป็นค่าแรงดันลบคงที่ (Voltage Inverting Converter) ประมาณ -12V/400mA โดยใช้ไอซีเบอร์ KA34063A เป็นตัวควบคุมการทำงานและสามารถรับแรงดันอินพุตได้ในช่วง 9V-20V ทั้งนี้วงจรแปลงอินพุตบวกให้เป็นค่าแรงดันลบ จะมีความสำคัญสำหรับบอร์ดควบคุมต่างๆ หรือบอร์ดที่จะทำหน้าขยายสัญญาณจากอุปกรณ์เซนเซอร์ที่มีสัญญาณเล็กๆ ให้มีขนาดที่เหมาะสมด้วยออปแอมป์ เช่น วงจรนอนอินเวอร์ติ้งแอมปริไฟร์ (Non-inverting Amplifier), วงจรขยายสัญญาณแบบอินสตรูเมนท์ (Instrument Amplifier) และวงจรขยายดิฟเฟอเรนเชียล (Differential Amplifier Circuit) เป็นต้น

Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 1 บอร์ดต้นแบบที่ประกอบขึ้นสำหรับทดลอง
Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 2 แสดงไอซี KA34063A ที่ใช้ในการควบคุมการทำงาน

รูปที่ 1 และรูปที่ 2 แสดงลักษณะของบอร์ดต้นแบบที่ประกอบขึ้นสำหรับทดลอง โดยตัววงจรจะใช้แผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) อเนกประสงค์ เพื่อให้ง่ายสำหรับการทดสอบ การปรับแต่งและวัดสัญญาณทดสอบการทำงานต่างๆ

Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 3 ลักษณะของการเตรียมการทดลองวงจร

รูปที่ 3 แสดงลักษณะของการเตรียมการทดลอง โดยจะใช้มัลติมิเตอร์สำหรับวัดค่าแรงดันอินพุตและเอาต์พุต 2 ตัว การวัดกระแสเอาต์พุตจะใช้แคล้มมิเตอร์ และวัดสัญญาณการตอบสนองการทำงานของไอซีด้วยดิจิตอลออสซิลโลสโคป

Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 4 แสดงค่าแรงดันเอาต์พุตที่ได้จากบอร์ดทดลองต้นแบบ

รูปที่ 4 แสดงค่าแรงดันเอาต์พุตที่กำหนด -11.38V โดยจะสังเกตเห็นว่าจะเป็นค่าแรงดันลบ (-13.38V) เมื่อวัดเทียบกับกราวด์ของแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงอินพุต

Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 5 แสดงค่าแรงดันทางด้านอินพุตในการทดลองที่ประมาณ 12V

รูปที่ 5 ค่าแรงดันทางด้านอินพุตสำหรับใช้ในการทดลองซึ่งจะกำหนดไว้ที่ประมาณ 12V ในเบื้องต้น

Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 6 สัญญาณเอาต์พุตที่ขา 2 ของไอซี KA34063A

รูปที่ 6 แสดงสัญญาณเอาต์พุตที่ขา 2 ของไอซี KA34063A ที่ช่องวัดสัญญาณที่ 1 (CH1) และในช่องวัดสัญญาณที่ 2 (CH2) ข้างล่าง จะเป็นสัญญาณป้อนกลับ (Voltage Feedback signal) เพื่อควบคุมแรงดันเอาต์พุตให้คงที่

Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 7 ตัวต้านทานโหลดสำหรับทดสอบการทำงานขนาด 30 โอห์ม 5 วัตต์ 2 ตัว
Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 8 การทดลองที่ 1 เมื่อให้วงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 200mA

รูปที่ 8 การทดลองที่ 1 แสดงการวัดค่ากระแสที่เอาต์พุตเมื่อให้วงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 200mA โดยใช้ตัวต้านทานขนาด 30 โอห์ม 5 วัตต์ ต่ออนุกรมกัน 2 ตัวที่ตำแหน่งเอาต์พุต และสังเกตการตอบสนองทำงานของวงจรต่างๆ

Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 9 การทดลองที่ 1 ค่าแรงดันเอาต์พุตเมื่อวงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 200mA
Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 10 การทดลองที่ 1 ค่าแรงดันอินพุตเมื่อวงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 200mA
Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 11 การทดลองที่ 1 สัญญาณที่ขา 2 (ไอซี KA34063A) เมื่อวงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 200mA

รูปที่ 9 ถึงรูปที่ 11 เป็นผลที่ได้จากการทดลองที่ 1 คือ ในรูปที่ 9 ค่าแรงดันที่เอาต์พุตจะยังคงที่ -11.34V (เปลี่ยงแปลงน้อยมาก) เช่นเดียวกับค่าแรงดันอินพุตยังคงที่ประมาณ 12V แต่ลักษณะของสัญญาณเอาต์พุตที่ขา 2 ของไอซี KA34063A จะเปลี่ยนแปลงเป็นสัญญาณพัลซ์สี่เหลี่ยมที่ความถี่ 55.57kHz ตลอดเวลา

Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 12 การทดลองที่ 2 เมื่อให้วงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 400mA

รูปที่ 12 เป็นการทดลองที่ 2 (คล้ายกับการทดลองที่ 1) แสดงค่ากระแสที่เอาต์พุตเมื่อจ่ายกระแสโหลดเพิ่มขึ้นที่ 400mA โดยใช้ตัวต้านทานขนาด 30 โอห์ม 5 วัตต์ ตัวเดียวที่ตำแหน่งเอาต์พุตและสังเกตการตอบสนองทำงานของวงจรต่างๆ อีกครั้ง

Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 13 การทดลองที่ 2 ค่าแรงดันเอาต์พุตเมื่อวงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 400mA
Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 14 การทดลองที่ 2 ค่าแรงดันเอาต์พุตเมื่อวงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 400mA
Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 15 การทดลองที่ 2 สัญญาณที่ขา 2 (ไอซี KA34063A) เมื่อวงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 400mA

ในรูปที่ 13 ถึงรูปที่ 15 แสดงผลที่ได้จากการทดลองที่ 2 ซึ่งจะสังเกตเห็นว่าค่าแรงดันเอาต์พุตลดลงมาที่ -10.24V ในส่วนแรงดันอินพุตจะมีค่า 12.16V ในส่วนการตอบสัญญาณเอาต์พุตที่ขา 2 ของไอซี KA34063A จะเปลี่ยนแปลงขนาดสัญญาณพัลซ์วิดมอดูเลตชั่นเล็กน้อย แต่ความถี่การทำงานจะมาอยู่ที่ 29.55kHz ตลอดเวลา โดยสรุปแล้วในการทดลองที่ 1 และ 2 จะเป็นการทดสอบค่า Load regulation ในเบื้องต้น

Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 16 การทดลองที่ 3 เมื่อจ่ายแรงดันอินพุตที่ 8.87V และวงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 200mA
Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 17 การทดลองที่ 4 เมื่อแรงดันอินพุตที่ 19.94V และวงจรจ่ายกระแสโหลดที่ 200mA

ในรูปที่ 16 และรูปที่ 17 เป็นการทดลองที่ 3 และการทดลองที่ 4 จะเป็นการทดสอบในเรื่องของค่าแรงดันอินพุตเมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลง (Line Regulation) เพื่อสังเกตการตอบสนองการทำงานของวงจรเช่นกัน โดยจะใชัการทดสอบที่แรงดันอินพุต 8.87V และ 19.94V (ตำแหน่งมัลติมิเตอร์ขวามือ) 2 ครั้ง สำหรับการทดสอบเบื้องต้น

Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 18 ลักษณะของวงจรที่ใช้ในการทดลองโครงาน
Mini Voltage Inverting Converter by Using MC34063A
รูปที่ 19 แสดงลักษณะทั่วไปของการทดลองโครงงาน

สำหรับโคงงาน Mini Voltage Inverting Converter by Using KA34063A เป็นอีกหนึ่งโครงงานที่นำไอซี KA34063A มาใช้งาน ซึ่งก่อนหน้านี้แอดมินได้นำเสนอมาบ้างแล้ว (โครงงานเกี่ยวกับไอซี MC34063A) แต่จะเป็นการนำไปใช้งานแบบทั่วไป ซึ่งในส่วนของโครงานนี้จะเป็นการทดลองอีกรูปแบบหนึ่งของวงจรคอนเวอร์เตอร์และคิดว่าจะเป็นประโยชน์ให้กับผู้อ่าน ทั้งนี้เนื้อหาของตัวคอนเวอร์เตอร์นี้ แอดมินได้นำมาจากข้อมูลในเว็บไซต์ตามที่อ้างอิง [Ref.1] และทำการทดลองด้วยการต่ออุปกรณ์ต่างๆ รวมทั้งวัดสัญญาณขณะวงจรการทำงานซึ่งเป็นเนื้อหาให้กับผู้อ่านในอีกรูปแบบหนึ่ง และข้อมูลเพิ่มเติมผู้อ่านสามารถเข้าไปตามลิงก์อ้างอิงข้างล่างนี้ครับ.

Reference

  1. https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/mc34063a-d.pdf
  2. https://www.ti.com/product/MC34063A
  3. https://www.st.com/resource/en/datasheet/mc34063ec.pdf
  4. http://mega-avr.net/file/NFO-BAZA%20ELEMENTOV/MC34063A-D.PDF
  5. https://www.sparkfun.com/datasheets/IC/MC34063A.pdf