基于MC34063的反激式开关电源设计

0台州学院08届电子课程设计论文基于MC34063开关稳压电源设计指导老师：王振东项目成员：李杰2010年3月智慧西科团结无限创新实践勇往直前西南科技大学09届创新实践班论文1基于MC34063开关稳压电源设计李杰西南科技大学621000【摘要】：本文着重讲述了基于集成芯片MC34063搭建的开关稳压电源方面的设计知识以及在设计制作过程中经验总结，一是对模拟电路设计方法的略微总结，二是对MC34063集成芯片的讲解。线性稳压电源电路随着集成电路的发展也有了很大的发展，并且克服以前的线性稳压电路的耗散功率大等缺点，提高了效率，而且也能够提供更加稳定而准确的电压。【关键词】：开关稳压电源;MC3063;降压电路调试【Abstract】Inthispaper,basedontheintegratedchipMC34063abouttobuildaswitchingpowersupplydesignaspectsofknowledgeandexperienceinthedesignproductionprocess,summingup,oneoftheanalogcircuitdesignmethodsalittlesummaryoftwoisaMC34063integratedchipexplanations.Linearregulatedpowersupplycircuitwiththedevelopmentofintegratedcircuitshasbeengreatlydeveloped,andthelinearregulatorcircuittoovercomethepreviousdisadvantagessuchaspowerdissipationandimproveefficiency,butalsoabletoprovidemorestableandaccuratevoltage.【Keywords】Switchstabilivoltpowersupply;MC3063;Buckcircuitdebugging西南科技大学09届创新实践班论文2目录正文.....................................................3一．BUCK型电路..........................................31.线路组成............................................32.工作原理............................................3二．BOOST型电路.........................................41、线路组成...........................................42、工作原理...........................................4三．MC34063的基本知识....................................51、MC34063的内部结构..................................52、MC34063的主要参数与特点............................53、MC34063的工作原理及内部电路说明....................6四、由MC34063组成的降压电路.............................61、降压电路基本原理...................................62、电路元器件参数计算.................................8五、总结：...............................................8参考文献：...............................................9西南科技大学09届创新实践班论文3正文在实际应用中我们对电压有很重要的应用，而且很多时候我们对电压的值有十分严格的要求，所以有时在电路中也要求我们使用一些方法来达到升压或者降压的目的，以完成自己设计的要求，故对升压与降压电源电路的认识有着重要的意义。开关电源实质就是一个振荡电路，这种转换电能的方式，不仅应用在电源电路，在其它的电路应用也很普遍，如液晶显示器的背光电路、日光灯等。开关稳压电源分为三种，即BUCK型电路（降压）、BOOST型电路(升压)、Buck-Boost型电路(降压-升压混合)。现在我分别对以上两种基本电路（BUCK和BOOST）做简要说明，以方便大家对基于MC34063开关稳压电源设计的理解。一．BUCK型电路1.线路组成图1（a）所示为由单刀双掷开关S、电感元件L和电容C组成的Buck变换器电路图。图1(b)所示为由以占空比D工作的晶体管Tr、二极管D1、电感L、电容C组成的Buck变换器电路图。电路完成把直流电压Vs转换成直流电压Vo的功能。图１Buck变换器电路2.工作原理当开关S在位置a时，有图2(a)所示的电流流过电感线圈L，电流线性增加，在负载R上流过电流Io，两端输出电压Vo，极性上正下负。当isIo时，电容在充电状态。这时二极管D1承受反向电压；经过时间D1Ts后（，ton为S在a位时间，Ts是周期），当开关S在b位时，如图2（b）所示，由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性，以保持其电流iL不变。负载R两端电压仍是上正下负。在iLIo时，电容处在放电状态，有利于维持Io、Vo不变。这时二极管D1，承受正向偏压为电流iL构成通路，故称D1为续流二极管。由于变换器输出电压Vo小于电源电压Vs，故称它为降压变换器。工作中输入电流is，西南科技大学09届创新实践班论文4在开关闭合时，is0，开关打开时，is=0，故is是脉动的，但输出电流Io，在L、D1、C作用下却是连续的，平稳的。图２Buck变换器电路工作过程二．BOOST型电路1、线路组成BOOST型是一种升压变换器、并联开关电路、三端开关型稳压器，在众多类型的变换器中是一种电路简单、控制效果好，有着广泛发展前途的变换器。图4Boost变换器结构2、工作原理Boost电路中有两个变量:电流、电压Uc(Uc=U0)，参考方向如图5所示。电路工作过程的三个阶段，分别如图5和图6所示:图5VT导通、VD截止时图6VT截止、VD导通时西南科技大学09届创新实践班论文5(1)VT导通时，VD截止一方面电源给电感充电，电感L的的电流线性增加，电能以磁能形式存在电感线圈中；另一方面，电容C放电给电阻R以保持矶不变。(2)VT截止，VD导通VT截止，VD导通的工作电路如图6所示。lLIo几时电容充电，ic为正；lL=Io时电容充电电流ic为零;lLIo时电容C开始放电给电阻R以保持U0不变，ic为负。三．MC34063的基本知识高频开关电源的驱动通常采用自激驱动振荡和它激式振荡两种形式。自激式振荡由于电路器件参数的差异,带来了电路调试工作量较大、产品一致性较差等问题。而它激式脉冲驱动振荡输出信号稳定,内部集成有稳定的电压基准源,而使控制方便可靠。微控制芯片MC34063是一款体积小、功能强大的集成脉冲控制芯片。内部集成了电流限制电路,带温度补偿的基准电压源电路以及脉冲驱动控制逻辑电路等,外围只需很少的器件就能实现DC—DC电源变换等功能。所以使用MC34063来搭建升压、降压和反相电路是一个方便、经济适用的方法。1、MC34063的内部结构图7MC34063内部逻辑结构2、MC34063的主要参数与特点★能在3.0V至40V的输入电压下工作★短路电流限制★低静态电流西南科技大学09届创新实践班论文6★输出开关电流可达1.5A（无外接三极管）★输出电压可调★工作振荡频率100HZ至100KHZ★可构成升压、降压或反相电源变换器3、MC34063的工作原理及内部电路说明由于内置有大电流的电源开关，MC34063的能够控制的开关电流达到1.5A。该芯片由内部线路由参考电压源、振荡器、转换器、逻辑控制线路和开关晶体管等几部分组成（如图7所示）。参考电压源是用于温度补偿的带隙基准源。振荡器的震荡频率由3脚的外接定时电容决定。开关晶体管由比较器的反向输入端与振荡器相连的逻辑控制线置路成ON，并由与震荡器输出同步的想下一个脉冲置成OFF。振荡器通过恒流源对外接在CT管脚（3脚）上的定时电容不断的充电放电，以产生振荡波形。充电放电电流都是恒定的，所以振荡频率仅取决于外接定时电容的容量。与门的C输入端在振荡器的对外充电时为高电平，D输入端在比较器的输入电平低于阈值电平时为高电平。当C和D输入端都变成高电平的时候，触发器被置于高电平，输入管导通。反之，当振荡器在震荡放电期间，C输入为低电平，触发器被复位，使得输入开关管处于关闭状态。电流限制SI检测端（5脚）通过检测连接在V+和5脚之间电阻上的压降来完成功能。当检测到电阻上的电压降接近超过300mv时，电流限制电路开始工作。这时通过CT管脚（3脚）对定时电容进行快读充电，以减少充电时间和输入开关管的导通时间，结果是使得输出开关管的输出开关管的关闭时间延长。四、由MC34063组成的降压电路1、降压电路基本原理现在我们将MC34063来组成一个降压电路。电路如图8西南科技大学09届创新实践班论文7图8有MC34063组成的降压电路通过以上我们可以知道MC34063的基本使用形式与方法。我们使用图8的电路图就搭建好了典型的串联型降压变换(buck型)电路,输入电压由6脚输入,经电流取样电阻Rsc给芯片内部达林顿管供电,达林顿管导通时,电源通过1脚和2脚经电感L给电容C3充电。达林顿管截止时,电感L两端感应电压极性变为左负右正,通过续流二极管VD1给电容C3补充电,从而保持C3电压稳定。输出电压再经反馈电阻R1、R2取样反馈至芯片第5脚(Ufb),经芯片内部电压比较器控制内部达林顿管的导通时间,达到稳定输出电压目的。输出电压Uout=1.25(1+R2/R1),而Uout=(ton/T)Uin,式中,ton为导通时间;T为周期。如果对输出电流较大的要求，我们还可以在电路中加上一个扩流电路。现在我们以一个降压扩流电路为例，讲解实际降压电路。降压电路技术要求为：输入12V，输出5V，最大负载电流1.5A(需扩流)。我们已经知道MC34063内部的达林顿管的极限饱和电流为1.5A，若要最大负载电流也要达到1.5A，那么在电流外部就必须要进行扩流，使得在从管脚1输出电流远小于1.5A的情况下，最大负载电流能够达到1.5A。电路如图9。图9MC34063组成的降压扩流电路降压扩流电路图如图9，现在我们通过MC34063的外围电路元器件的计算方法来计算各元件的参数指标。元件参数计算表容易图10。西南科技大学09届创新实践班论文82、电路元器件参数计算输入电压：Ｖin＝１２Ｖ输出电压：Ｖout＝５Ｖ输出开关管饱和压降：Ｖsat＝(0.95+0.45)V=1.4V整流二极管正向压降：Ｖf＝０．６Ｖ电路工作频率：Ｆin＝３０（ＫＨＺ）开关管开通开通与关闭时间比：Ton/Toff=(5+0.6)/(12v-5v-0.95v)=5.6/6.05=1周期：（Ton+Toff）max=1/Fin=1/30000s定时电容：Ct=4*10-5*(1/6)*10-9=6.67*10-10F=667PF取样电阻：Rsc=0.22Ω开关管饱和电流：Ipk=1.5A电感：L=(Vin(max)-Vsat)/Ipk*ton(max)=(12-1.4)/1.5*(1/3000)=460uh电阻：Rs=1.2kΩ,Rb=3.6kΩ,R1=1KΩ，R2=0.47KΩ纹波系数：Vripple(p-p)=200mv滤波电容：C1=100uf,C2=Ipk*(Ton+Toff)/(8*Vripple(p-p))=470uf五、总结：本次课程