Cuando necesitamos una tensión elevada y sólo poseemos una baja tensión de alimentación, nos desmoralizamos y abandonamos (muchas veces) un proyecto por entender que no podremos lograr la tensión necesaria que nuestro diseño requiere. Puedes obtener tu fuente de energía desde la batería del coche, desde un puerto USB y hasta de tres sencillas baterías doble A. Puedes bajar, subir y hasta cambiar la polaridad de la tensión obtenida en la salida. Cualquier tensión que necesites en tu próximo diseño no será un impedimento para el MC34063A. ¿De qué se trata el desafío? Lee y entérate.
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Introducción al MC34063A
Muchos fabricantes en el mundo han adoptado el MC34063A entre sus productos líderes, gracias a la versatilidad de uso, facilidad de diseño y sus posibilidades de desarrollo. Este circuito integrado es básicamente un Convertidor DC-DC que puede manejar tensiones de entrada desde 3Volts (dos baterías AAA) hasta 40Volts, y puede cumplir funciones de Step-Up (elevación), Step-Down (disminución) e inversor de la polaridad de la tensión de entrada, entregando en la salida una corriente de switch máxima de 1,5 Amperes. Todo con muy pocos componentes sencillos a su alrededor.
Encapsulados populares del MC34063A
Existe una versión que permite trabajar con temperaturas más bajas y es la MC33063A, que es capaz de funcionar entre -40° y 85°C, mientras que la MC34063A lo hace entre 0° y 70°C. Atentos aquellos que quieran crear diseños para ser usados en ambientes extremos de temperaturas, ya que este se trata de un dato muy importante. Un ejemplo sería el diseño de un circuito orientado a la meteorología y que sea utilizado en globos aerostáticos, o también en tableros de control industrial donde las temperaturas suelen elevarse de manera trágica para ciertos diseños.
Los encapsulados de presentación más utilizados y conocidos son los que vemos en la imagen, siendo el PDIP-8 el más popular. Pero cuando los espacios son reducidos, por ejemplo en el caso de un robot sumo, el SO-8 es una buena elección. No debemos dejar de pensar en el volumen que ocuparán los capacitores electrolíticos de entrada y salida, el diodo schottky y la bobina que el circuito requiere. Las resistencias pueden dejar de considerarse y más aún si utilizamos la técnica SMD.
Comenzando a diseñar circuitos
El datasheet (u hoja de datos) de este IC nos ofrece datos muy útiles para el diseño, y uno de ellos es que la frecuencia típica de operación de su oscilador interno es de 33Khz, pudiendo variar entre 24 y 48Khz. En el pin 3 se conecta el capacitor que fijará la frecuencia de oscilación. Podemos encontrarnos con la situación de que el valor resultante por diseño y cálculo no exista en el mercado o, dicho de otro modo, no sea un valor estándar y normalizado. Las variaciones que presente el valor de este capacitor se verán reflejadas en las tensiones resultantes del circuito. Otro de los parámetros afectados por el valor del capacitor será la temperatura que alcance el dispositivo, al trabajar a altas corrientes de conmutación. Valores cercanos o por debajo de 1nF garantizan un funcionamiento a temperaturas de trabajo seguras.
El datasheet nos muestra un primer ejemplo de Step-Up, lo que significa una elevación a la salida, de la tensión de entrada (Vout > Vin). En el diagrama vemos que la tensión de entrada existente es de 12Volts y se pretende una salida de 28Volts. Valores cercanos a los 30Volts de alimentación se utilizan en sintonizadores de TV y en los cátodos de displays fluorescentes de los reproductores de DVD, por mencionar sólo dos.
Circuito Step-Up de ejemplo.
Se puede apreciar un circuito muy sencillo de lograr con pocos componentes y que incluye un filtro opcional a la salida, para disminuir el nivel de tensión de ripple desde 400mV a 40mV, si la aplicación lo requiere. El valor de CO que, en el diagrama aparece de 330uF, puede incrementarse hasta 1000uF, lo mismo que el de salida del filtro opcional. El referido cambio no afectará el funcionamiento del circuito, mientras que aportará una sustancial reducción al nivel de tensión de ripple final. Cabe agregar que también es recomendable el agregado de capacitores cerámicos de 100nF respecto a GND, tanto a la entrada de alimentación del IC (pin 6) como en la salida (en paralelo con CO). El diodo schottky, que en el esquema es un 1N5819, puede remplazarse por otro que sea capaz de entregar la corriente necesaria al circuito a alimentar.
Es decir, si se va a utilizar en aplicaciones de menor consumo, podemos utilizar cualquier otro que cumpla la misma función y en un encapsulado aún menor. Debemos saber también que el rendimiento del sistema depende en gran parte de la tensión de polarización directa de este diodo. Cuanto más se aproxime a las condiciones de un diodo ideal, mayor será el rendimiento del circuito y por consiguiente, mayor aprovechamiento de la energía de entrada.
La bobina L, que vemos en la parte superior del gráfico, cuyo valor viene expresado usualmente en uH (microHenrios), no requiere de valores críticos como si pueden tener CT, RSC, R1 y R2. Valores de 100uH a 470uH funcionan sin inconvenientes en cualquier pequeño diseño Step-Up. Lo que NO debemos omitir es controlar la corriente que la misma pueda conducir. Digamos que si vamos a trabajar a 1Amper de corriente a la salida, debemos colocar una inductancia que soporte hasta 3Amperes al menos. Eso viene dado por el diámetro del alambre utilizado en la construcción del bobinado y, al momento de solicitarla en la tienda, será un valor a mencionar para poder comprar la que nos brindará un funcionamiento efectivo. Un buen margen de seguridad siempre es 3 veces la corriente a trabajar.
Booster de corriente con un transistor a la salida.
Cuando a la salida se requieren corrientes mayores a 1,5Amperes, como vemos en la imagen superior, la hoja de datos aconseja colocar un transistor externo para aumentar la posibilidad de conmutar mayores niveles de corriente a través de L. Esta consideración deberá también contemplarse al momento de elegir una bobina que soporte el régimen de trabajo elegido. Una configuración Darlington resultante en la salida (transistor en IC + transistor adicional) permitirá mayores velocidades de conmutación y en consecuencia una menor disipación de temperatura, hecho que nos favorece al no requerir voluminosos disipadores de calor para el transistor agregado. También debemos aumentar la característica de corriente del diodo de salida, siendo siempre preferente una elección de modelo con la mayor velocidad posible de conducción.
Abordar los demás circuitos Step-Down (reductor) e inversor de polaridad, sería redundante, por lo que decidimos no incluirla. De todos modos, te dejamos una verdadera joya que encontramos en la web y que te ayudará a diseñar tus circuitos con este maravilloso IC. Coloca los valores disponibles y deseados de tensión más los de corriente, frecuencia de oscilación y tensión de ripple tolerable en los casilleros disponibles. En función de los valores de referencia introducidos, la aplicación transformará el circuito adoptando la configuración necesaria. Esta aplicación hubiera sido magnífica si además proporcionase el dibujo del circuito impreso a realizar, pero no nos quejamos. El hecho de resolver todas las ecuaciones que se ven en la figura 15 del datasheet ya es una ayuda que adelanta el diseño muchas horas. Por otro lado, en la figura 14 puedes ver ejemplos de circuitos impresos que seguramente te servirán de guía durante el desarrollo de tu aplicación.
Si observas con detenimiento los ejemplos allí expuestos de placas impresas, notarás que el diseño prevé una generosa superficie de cobre dedicada a desempeñarse como plano de tierra, cumpliendo la función equivalente a una Jaula de Faraday. De esta forma se favorece la atenuación de ruidos emitidos producto de la oscilación interna dentro del IC y los generados por la corriente de conmutación a través de L.
Samples: Muestras gratis para desarrollar tus experiencias.
Algunos fabricantes proveen muestras gratis del circuito integrado. A estos componentes que son exactamente los mismos que se comercializan en las tiendas, se los denomina samples y puedes solicitarlos directamente desde la Web del fabricante. Estos materiales te llegarán a tu domicilio sin costo alguno. Los samples han sido muy importantes en la investigación y aprendizaje de muchas personas motivo por el cual los fabricantes aprovechan esta metodología de muestras gratis para insertarse en el mercado de consumo masivo, facilitando sin cargo materiales para su estudio y ensayo.
El desafío
Como NeoTeo nunca descansa, te invitamos a ti a tratar de hacer funcionar algún elemento que esté preparado para ser alimentado por otras fuentes de energías, con tan sólo tres baterías doble A. Ya que el MC34063A comienza a ser eficazmente operativo a partir de los 4V, creemos que con baterías frescas y una tensión de entrada de 4,5Volts podemos lograr interesantes salidas de tensión y aplicarlas a diversos circuitos y/o equipos.
Por lógica no vamos a determinar ni imponer ninguna configuración circuital, pero debe cumplir la especificación de ser alimentado con tres baterías doble A. Puede ser un Step-Up para alimentar una EeePC o puede ser un Step-Down para alimentar un MP3 o un MP4, por citar pequeños ejemplos. O la conjunción de varios MC34063A para algún equipo que requiera varias tensiones como es el caso de un DVD Player. Otra aplicación muy interesante sería lograr hacer funcional una CFL (lámpara fluorescente de bajo consumo) a partir de este sistema que, como pueden ver, es inagotable en la cantidad y en la calidad de montajes que se podrían implementar. Cualquier aplicación es válida. El desafío es lograrlo y demostrarlo.
Para facilitar el diseño recomendamos la lectura profunda de este artículo, la búsqueda en la Web de ejemplos de aplicación y por supuesto, la herramienta que mencionamos en párrafos anteriores. Nosotros te mostramos en el siguiente vídeo a un pequeño (pero efectivo) Scroll Text que funciona habitualmente a 12Volts pasando publicidad comercial, y que hemos seleccionado para ser alimentado por un MC34063A a partir de las tres baterías de 1,5V, tomando el guante del desafío. Una aplicación importante al igual que su consumo y que con un pequeño circuito, se logra hacer brillar en plenitud.
En el mismo se ven claramente los materiales empleados entre los que se destacan las tres baterías de 1,5volt. Se puede ver el conjunto formado por el toroide y un electrolítico de 1000uF a la salida para minimizar la tensión de ripple final, en la parte derecha del montaje. En la izquierda se encuentra la entrada de la alimentación y al centro del sector utilizado en el protoboard o placa de pruebas, se destacan el diodo Schottky, la bobina (de 100uH) y naturalmente el circuito integrado. Otro de los hechos llamativos del video es la presencia de dos multímetros indicando la tensión de salida uno y la corriente consumida por el Scroll Text el otro instrumento.
En virtud de tener un consumo que nunca es estable por el encendido variable de la cantidad de LEDs pudo reflejarse la variación de la corriente absorbida y que la misma coincidía con una variación en la tensión de salida. Tal vez la exigencia fue algo extrema en lo que respecta a la potencia absorbida a las baterías, pero bien valió el ejemplo de demostrar cuán útil puede resultarnos un MC34063A y la cantidad de aplicaciones que podemos encontrarle. ¿Y tú? ¿Te animas al desafío? Tal como anuncia el Scroll Text: ¿Hasta donde crees que pueda llevarte la imaginación? -
¿Y tú, qué opinas?
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#6JuXnCxRlOs domingo, 19 de abril de 2009, 05:08
Hay!! aún recuerdo como en primer y segundo año de colegio medaban electrónica, nunca me gusto y era frustrante usar el "protoboard" para con estos circuitos integrados unas resistensionas y fotoreceptores hicieramos un desperdicio de casi 10 dólares en algo inservible, y ahora me dan la estúpida lógica matemática que me cae tan mal
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#7josedaivd domingo, 19 de abril de 2009, 07:28
Regalen una Wii y van a ver como son los primeros en llegar a la luna con 3 pilas AA xDDD
Me encantaba usar esa protoboard -
#8leodan domingo, 19 de abril de 2009, 08:06
Impresionante!!!!! pero señor MARIO SACCO ¿cual es el tiempo de vida de las baterias con este metodo? osea son 3 AAA que se convierten a 12 Volt me imagino que las pilas no duran poco.
Ante todo mis felicitaciones, siga -
#9leodan domingo, 19 de abril de 2009, 08:08
Impresionante!!!!! pero señor MARIO SACCO ¿cual es el tiempo de vida de las baterias con este metodo? osea son 3 AAA que se convierten a 12 Volt me imagino que las pilas no duran mucho.
Ante todo mis felicitaciones, siga usted asi.
Ha !! y aver cuando nos enseña a hacer ese scroll que se ve fenomenal. -
#11hoy domingo, 19 de abril de 2009, 13:44
Bueno, estos convertidores dc-dc llevan años en el mercado y las empaquetaduras PDIP no son ni de lejos las mas populares (el montaje through hole ya no se usa). Ahora, dependiendo de la aplicacion, los convertidores dc-dc asincrónicos tambien están mandados a recoger.
Hey, sin el ánimo de ser troll o algo asi, pero Mario Sacco está bastante desactualizado; técnicas de soldadura que ya no se usan, trae un artículo de convertidores dc-dc como si fueran tecnología de punta, cree que el código de colores para resistencias es muy importante, en fin, artículos de los 90 cuando la primera década del siglo 21 ya se acabó. -
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#13diablita domingo, 19 de abril de 2009, 15:30
#4Estimado, obtendrías 12 Volts, pero deberías verificar la corriente que puede entregarte el circuito, quizá la aplicaciíon que estás desarrollando tiene un mayor requerimiento de corriente, y directamente no va a funcionar usando sólo 3 pilas de 1.5V. Volts es unidad de diferencia de potencial, no de corriente.
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#14jukinch domingo, 19 de abril de 2009, 15:32
#11Sr. invitado: si está todo tan desactualizado porque no nos cuenta sus proyectos de punta y los comparte como hizo el Sr. Mario Sacco. Hasta ahora no hago más que aprender y aprender.
Saludos. -
#15Juanex domingo, 19 de abril de 2009, 16:49
Los convertidores "boost" o "step-up" se usan desde los años 80, aunque se pusieron de moda en los 90 con la llegada de los primeros circuitos integrados específicos.
Actualmente se usan en todo tipo de electrónica de consumo que utiliza baterías, móviles, ordenadores portátiles, GPS, etc.
En ese tipo de productos, los líderes mundiales son Maxim y Linear Technologies, que dejaron atrás al fabricante del MC34063A, Motorola, hace muchos años.
Estos dos fabricantes, tienen placas de avaluación de sus productos, montadas y funcionando.
Yo tengo varias de estas placas de evaluación de reguladores step-up de Maxim, convertidores etc. Se pueden comprar... Leer más -
#16ChUkIsLuKiS domingo, 19 de abril de 2009, 19:30
#11De todos modos compañero no en todos los paises estan tan actualizados aun en algunos lugares siguen sobreviviendo los establecimientos de electronica de televisores de bulbo que aun hay gente que tiene esos paratos en sus casas, yo tengo 2.
No toda la gente tiene pantallas de plasma de 40 plug. con tecnologia HD y toda la chucheria que tiene, esos tipos de televisores han destruido a los electronicos que vivian de televisores de bulbo y placas board. -_-
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#18Martinsoft domingo, 19 de abril de 2009, 22:45
A QUIEN RAYOS LE INTERESA SI ES DE ALTA TECNOLOGIA O NO, lo importante es que alli está y hay que aprobechar la oportunidad que hombres como el sr. Mario Sacco nos esté enseñando este tipo de cosas que son muy bonitas de aprender púes no cualquiera pierde su tiempo en redactar, comprar y grabar OJO!! esto no es una clase de escuela para aprender electronica ni Mario un maestro esto es solo como un aporte que nos hace para que nos acerquemos mas a este tipo o y escriciendde actividades y para eso no enseña LOS PRINCIPIOS BASICOS.
PARA AQUELLOS QUE SE LUCEN DE DECIR QUE ESTO ES ANIGUO O QUE YA NO SE USA les quiero decir que primero aprendan a caminar y luego a volar, de que te sirv... Leer más -
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#20
Mario lunes, 20 de abril de 2009, 00:07
Gracias por el aporte Juanex !
En Argentina no existen los componentes que mencionas (al menos ninguna página web da cuenta de ello). Además ni Maxim, ni Linear Technologies envían samples a Argentina, motivo por el cual no es tan sencillo que tengamos acceso a esos productos para I+D. Solamente podría ser a través de empresas que importen el dispositivo en particular, bajo pedido y asegurándose un rédito interesante, tal vez. Pero por parte de los comercios hay muy poco para elejir. Es decir, lo que tú cuentas que pagas allí 2 euros, aquí podría llegar a costar no menos de 10 euros si es que algún día alguien decide, o descubre que es un gran negocio, importarlo.
Salu... Leer más -
#21Kniffe lunes, 20 de abril de 2009, 03:27
Hola Mario y a todos, mi duda es casi como la de un usuario que posteo aca, en un esquematico que aparece mas arriba, resumiendolo es un elevador de voltaje de 5v (minimo) a 12v con una corriente de 1,5A . O sea de 4 pilas aprox. se puede llegar a utilizar un amperaje de 1,5A (90 o mas % eficiencia) si esto es cierto ¿cuanto durarian estas pilas?.
Lo interesante es que me he puesto indagar un poco sobre la energia libre y otras cosas con respecto a electromagnetismo y bobinas, etc., y nada como proyecto concreto salta a la vista como para realizar un aparato similar. En youtube hay mucho sobre la energia libre y videos (un poco antiguos) muestran como ingenieros pueden encender t... Leer más -
#22
Mario lunes, 20 de abril de 2009, 04:41
Hola Kniffe !
"La energía no se crea ni se pierde, sino que se transforma"
Nunca vamos a poder obtener en nuestro mundo físico, tal y como lo conocemos, más energía a la salida de un sistema, que la que exista en su entrada.
El circuito propuesto y mostrado hubiera durado algunos minutos más funcionando con las baterías para luego morir agotadas. Por otro lado, si tu alimentas la entrada del circuito con suficiente corriente disponible en los 4,5 Volts de entrada (que no se agoten como la energía de las baterias) tal es el caso de una fuente de alimentación, el sistema podría funcionar hasta que sea desconectado. Se entiende ?
La "gracia" o lo "destacable" de... Leer más -
#23MARC lunes, 20 de abril de 2009, 11:12
con respecto a tu comentario... "tecnicas de soldadura que ya no se usan" me podrias decir que tecnica usas tu.
Si hablas de sitemas profesionales de soldadura o te refieres a tecnicas para hobby?
para hobby segun yo se sigue usando esto. cuentame las nuevas tecnicas que tu usas ya que sabes tanto.
"codigos de colores para resistencias" a que te refieres con que no son importantes? bien raros tus comentarios, si eres profesional deberias saber que son importantes y si no lo eres entonces eres aficionado y tambien son importantes.
"montaje trough hole" ya no se usa? en que parte no se usan??? como conecatas las dos cara de una placa si no es a traves de "montaje trough h... Leer más -
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