Convertidor DC-DC con el MC34063

Es realmente simple armar un convertidor DC-DC con este circuito integrado. Con un puñado de componentes fáciles de conseguir es posible construir una fuente SMPS de buen rendimiento y muy barata.

¿Porqué complicarse la vida construyendo una fuente de este tipo cuando podemos recurrir al venerado 7805 o al LM317 (para 3.3V)? Por una sola razón: rendimiento. Las fuentes SMPS tienen un mejor rendimiento que sus contrapartes lineales, y esto significa, entre otras cosas, menor disipación de calor. Si alguno de ustedes ha tratado de obtener 3.3V a partir de 12V habrá notado que el regulador se puede calentar hasta el grado de auto-desconectarse (aún con unos pocos miliamperes de consumo), lo que no es bueno en ningún tipo de proyecto personal o profesional.

(Actualización)

Otra razón de suma importancia es el hecho que a mayor eficiencia, mejor es el aprovechamiento de la fuente de energía, es decir, de las baterías. Hoy en día se usan baterías para todo y de todos tipos, entonces es fundamental alargar la duración de éstas lo mayor posible. Los reguladores lineales (como el 7805) son pésimos para ello. En inglés existe el término “battery-killer” que se le puede aplicar a éste sin mayor problema. También hay que tener en cuenta que actualmente la mayoría de microcontroladores trabajan a 3.3V. Las baterías alcalinas dan 1.5V por unidad, mientras que las recargables dan 1.2V, también por unidad. Para el primer caso tenemos dos opciones:

  1. Apilamos dos de ellas y tendríamos 3.0V. Muchos microcontroladores no tienen objeción con trabajar con esta tensión. El problema es que conforme se vayan descargando se alcanzará un punto crítico donde ya no será posible que el micro continúe trabajando, porque el mínimo en muchos de ellos es 2.7V. En términos prácticos, tendríamos que estar cambiando las baterías con mucha frecuencia.
  2. La otra opción es apilar tres baterías; así tendríamos 4.5V. El problema ahora es bajar esa tensión a 3.3V. Podríamos utilizar un regulador LDO (low drop-out), pero éstos “consumen” mucha energía solamente para ellos. Entonces es en este escenario entran los reguladores SMPS (o de conmutación, como el MC34063, entre otros). Así, a costa de una batería más (con respecto a la opción anterior) y un chip barato más sus componentes, obtenemos mayor independencia de las baterías.

Para las baterías recargables se presentan los mismos casos ya mencionados, pero con las siguientes diferencias:

  1. En lugar de dos baterías alcalinas se requerirían tres recargables para obtener al menos 3.6V. Ésta tensión se puede bajar a 3.3V utilizando un diodo Schotky en serie con ellas.
  2. Con cuatro baterías obtenemos 4.8V, los cuales hay que bajar a 3.3V utilizando algún tipo de regulador (LDO o SMPS).

(Fin de la actualización)

Dado que todos los proyectos con microcontroladores con los que estoy trabajando funcionan a 3.3V, y la fuente de alimentación más común es de 12V, es que decidí probar con un convertidor DC-DC basado en el MC34063. Creo que a partir de hoy voy a utilizar a este tipo de fuente en cada nuevo proyecto en el que me vea envuelto.

Como dato curioso, cabe mencionar que es muy probable que el cargador de celulares barato para auto que uno se puede conseguir, contenga a dicho circuito integrado.

Después de construir un prototipo en un proto-board, me dí a la tarea de construirlo de manera fija. Mi circuito se diferencía de los demás que se pueden encontrar en la red en que añadí un interruptor con el cual puedo obtener 3.3V o 5V según sea necesario, lo cual agrega cierta flexibilidad y ahorros en el circuito.

MC34064_sch

En esta imagen podemos ver el prototipo. Note la cantidad mínima de componentes utilizados.

Prototipo
Prototipo

En esta otra imagen se puede observar el modelo fijo obteniendo 3.3V a partir de 13.2V

Convertidor funcionando
Convertidor funcionando

En la siguiente imagen se puede ver que al circuito se le alimenta con 13.2V. Un regulador lineal ya se hubiera frito a estas alturas, pero el MC34063 permanece a temperatura ambiente.

Tensión de entrada
Tensión de entrada

Como siempre, quedo a la espera de sus comentarios.

Anuncios

30 comentarios sobre “Convertidor DC-DC con el MC34063

  1. hola amigo me parece muy bueno tu aporte te queria pregunta y cual es la maxima corriente que puede dar este regulador y ademas sube tu diagrama gracias

    1. Hola

      El chip por sí mismo soporta hasta 1.5A; sin embargo, la corriente de salida puede incrementarse hasta donde uno desee colocando un transistor BJT o MOSFET. Para este caso, todos los componentes externos deben ser escalados acorde a la corriente máxima a suplir. En el datasheet se puedes encontrar algunos diagramas de conexión. En lo personal preferiría utilizar MOSFET a BJT debido a su mejor eficiencia (lo menciono porque en dichos diagramas aparecen BJTs). Mi aplicación consumirá 1.0A por lo que en principio no utilizaré ningún MOSFET externo.

      En cuanto me haga de un tiempo subo el diagrama. Saludos

  2. hola y de antemano gracias por la respuesta, me gustaría saber como hago un inversor de -10 a partir de 12 con el mc34063A, intente varias veces pero no logro obtener -10V solo me sale -20V y la bobina se recalienta demasiado. Muchas gracias

    1. Hola Deko Gallegos: Creo que tu problema es debido a que la inductancia de la bobina es demasiada pequeña con respecto a la frecuencia de trabajo, incrementa alguna espira en la bobina, o sube la frecuencia bajando la capacidad del condensador (CT, pin3). Estuve haciendo algunas pruebas en el simulador Proteus y veo que ese chip no tiene un control real de PWM, lo que hace es: cuando la tensión en el divisor al pin 5 alcanza la señal de referencia (1.25v creo), aquel deja de emitir pulsos, pero en ese momento, si la inductancia ya estaba cargada a pleno, descarga su energía en el capacitor de salida, por lo cual la tensión será mayor a lo esperado.
      Si en lugar de ser una configuración buck, como en este caso, fuera boost, el problema sería mucho mayor, ya que sobrecalentaría los Mosfet, aún hasta destruirlos.

      1. El chip tiene una frecuencia fija determinada por el capacitor (CT), con un ciclo de trabajo de 90% apriximado. Con capacitor de 470p.= 11 uS activo, algo más 1 uS en descanso (frecuencia aprox, 80Kc)

  3. He estado probando varios esquemas con BJT y MOSFET, pero aun no he obtenido resultados medianamente satisfactorios para corrientes de entre 5 y 7,5 Amperios. ¿Podrías ponernos un ejemplo? Sería de gran ayuda.

  4. Hola amigaso! gracias por tu aporte, me gustaria que hicieras este circuito pero todo lo contrario que se alimente con una pila de litio de 3.6v y tenga una salida variable de hasta los 15 v de salida. Gracias y pasame el diagrama si es que lo haces ya que me fascina la electronica aunque no se mucho de ella.

    1. Hola. No recuerdo la razón para haber mencionado que había un segundo circuito (el “modificado”). El diagrama eléctrico mostrado es el único, y ya está modificado con respecto al original del datasheet del chip; es decir, se puede utilizar tanto para obtener 5V como 3.3V.

      El siguiente paso es hacerlo con circuito impreso, y ahora sí prometo solemnemente hacerlo a la brevedad y subirlo para que también les sea a ustedes de utilidad.

  5. HoLa! me parece muy interesante y bien redactado el contenido de tu trabajo.
    Te escribo para ver si me puedes ayudar en algo parecido que me mandaron para la universidad:

    usando el mc34063 tengo que que obtener a traves de 5V unos 12 V, con una I max de 200mA

    Veo que controlas bastante asi que si puedes ayudarme solo haciendome el dibujito o echandome una mano te lo agradeceria mucho 😉

    1 saludo!

    1. Hola, gracias por tus comentarios. La pregunta obligada es ¿ya intentaste con los ejemplos que vienen en el datasheet de MC34063? Ahora mismo no estoy en mi oficina, por lo que no puedo experimentar. Lo que te puedo adelantar, por el momento, es que lo más difícil para armar algún circuito con este chip es la inductancia. Ésta, además de tener el valor correcto para tu circuito en Henries, debe tener la capacidad de soportar la corriente que le vas a sacar al circuito. He visto algunos circuitos donde se le extraen hasta 3A, pero la inductancia es hecha a mano.

      En cuanto pueda me sentaré a practicar con la configuración step-up que es la que necesitas.

      Un saludo

  6. Antes que nada muy buen aporte y muy comprensible estoy por armarla pero tengo algunas dudas acerca de la bobina espero me puedas responder.

    Me podras pasar los datos de tu bobina como la corriente q debe aguntar q resitencia debe tener asi como su porcentaje + – 10% o como la tomaste tambien a que frecuencia trabajaria.

    Muchas Gracias

    1. La bobina la compré en

      http://www.mouser.com

      y es la recomendada en el datasheet del chip. Ahora mismo no tengo el dato, pero dado que este chip es muy común, ya existen calculadoras online que te dan los valores de los componentes en base a tus necesidades (si es que son muy diferentes a las de los ejemplos). Pero de cualquier forma, la bobina siempre va a ser lo más difícil de conseguir. Aunque hay una buena noticia: también existen calculadoras que te ayudan a hacer tus propias bobinas. Esto para un prototipo está bien, pero para producción lo mejor sería comprarlas de línea.

  7. Amigos no sean malos ando esperando mas de 1 año y no han subido el circuito de la 2da imagen para hacer este maravilloso circuito con el MC3406A gracias y aporten otros circuito con este chip.

    1. Hola. No recuerdo la razón para haber mencionado que había un segundo circuito (el “modificado”). El diagrama eléctrico mostrado es el único, y ya está modificado con respecto al original del datasheet del chip; es decir, se puede utilizar tanto para obtener 5V como 3.3V.

      El siguiente paso es hacerlo con circuito impreso, y ahora sí prometo solemnemente hacerlo a la brevedad y subirlo para que también les sea a ustedes de utilidad.

    1. Hola. No recuerdo la razón para haber mencionado que había un segundo circuito (el “modificado”). El diagrama eléctrico mostrado es el único, y ya está modificado con respecto al original del datasheet del chip; es decir, se puede utilizar tanto para obtener 5V como 3.3V.

      El siguiente paso es hacerlo con circuito impreso, y ahora sí prometo solemnemente hacerlo a la brevedad y subirlo para que también les sea a ustedes de utilidad.

  8. Excelente post…. Quiero ver si me puedes ayudar…. Tengo un circuito que lleva la lógica de un sistema y consume de 10ma a 200ma / 5v.
    No se si estos reguladores dc-dc (que por lo visto andan en el orden de los amperes) sean adecuados para cargas bajas como en este caso. Otro tema sería si el ruido de conmutación puede afectar al Mcu…. Me podrías ayudar con comentarios y sugerencias para un convertidor regulador conmutado en este rango de corriente (10 – 200ma)…Gracias de antemano por los comentarios

    1. Hola,

      En ese rango de corrientes el chip se comporta muy bien, pero no olvides que este tipo de reguladores siempre requerirán una carga, por mínima que sea. Por el lado del ruido electromagnético existen técnicas que permiten minimizarlo tanto por parte del chip como de tu micro; pero deberás tomar precauciones por ambos lados para evitar que el ruido se cuele. En general, capacitores de 10n y 100n, más un chip de ferrita de algunos microHenries son suficientes para minimizar el impacto del ruido.

  9. Que tal buen dia, si lo quisiera hacer al reves? Osea de los 3v convertirlos a 12 volts? Es para poder alimentar una tira led rgb, algun consejo?

    1. Hola, el mismo chip sirve tanto para disminuir como para aumentar el voltaje de entrada. Ahora mismo no he probado esa última opción, pero el datasheet indica la forma de hacerlo. Lo que tienes que tomar en cuenta es que la potencia de entrada es igual a la potencia de salida. Si tu tira de LEDs es de 12V y 1A, entonces tu fuente de alimentación tiene que ser de , por ejemplo, 3V y 4A.

  10. Hola, veo que hay muchos interesados en el circuito como bien dices estan todos en el datasheet del mc34063A, Yo he realizado varios circuitos y no tengo problemas aun construyendo la bobina pero si tengo problemas para hacer un convertidor que entregue corrientes mas altas, al colocar un FET de poder este regula bien pero se calienta mucho, creo que hay que modificar la forma de alimentar el gate desde el transistor interno, me puedes ayudar?
    atte. jorge gonzalez de chile

    1. Hola,

      Aún no he intentado con corrientes mayores a las que el propio chip puede dar. Ahora que si tu problema es el manejo de corrientes superiores, entonces podrías intentar con chips SMPS de mayor capacidad, como el LM2575.

    1. Hola,

      No puedes ponerle un potenciómetro. Esta es una fuente conmutada y los componentes son calculados exactamente a la tensión de salida que deseas.Si lo que quieres es una fuente de tensión variable, entonces deberías utilizar reguladores lineales que sí están hechos para eso.

  11. buenas noches amigo……quisiera saber si puedes subir un sircuito que funcione de 3.6 vol a 12 vols con una coriente de unos 3 amperios y si es mas mejor,,,e estado haciendo varias pruevas con este integrado pero no e obtenido ningun resultado,,,,ya que mi pienso es armar un amplificacodor que me entregue unos 40 watt por canal alimentado con 3.6 voltios ya tengo la bataria para ello la cual..arme varias baterias de 2.600mAh en paralelo y tengo 3.8 vols a 24.6 amperios,,pero no e logrado sacarle al inversor con este integrado no e llegado a obtener ni un amperio…

    1. Hola, este chip no te va a dar más de 500 mA en cualquiera de sus posibles configuraciones. Para sacarle más allá de 500 mA hay que ponerle un transistor MOSFET que se encargue de las altas corrientes, mientras que el chip sólo se encargaría de la estabilización del voltaje. No lo he hecho aún, pero en este enlace (busca la imagen en la parte baja de la página) podrás ver a lo que me refiero: http://blog.thelifeofkenneth.com/2011_04_01_archive.html

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s