MC34063芯片原理與應(yīng)用技巧(車充)

1、MC34063芯片原理與應(yīng)用技巧(車充)1. MC34063 DC/DC變換器控制電路簡介： MC34063是一單片雙極型線性集成電路，專用于直流-直流變換器。它能使用很少的外接元件構(gòu)成開關(guān)式升壓變換器、降壓變換器和電源反向器。 特點(diǎn)： 價(jià)格便宜0.2元,電路簡單,且效率滿足一般要求*能在3-40V的輸入電壓下工作； *低靜態(tài)電流；*電流限制；*輸出電壓可調(diào) *輸出開關(guān)電流峰值可達(dá)1.5A（平均0.8A）（無外接三極管時(shí)） *工作振蕩頻率從100HZ到100KHZ 2.MC34063引腳圖及原理框圖 MC34063 電路原理      振蕩器通

2、過恒流源對外接在CT 管腳(3 腳)上的定時(shí)電容不斷地充電和放電以產(chǎn)生振蕩。充電和放電電流都是恒定的，振蕩頻率僅取決于腳外接的定時(shí)電容。與門的C 輸入端在定時(shí)電容充電時(shí)為高電平，D 輸入端在比較器的輸入電平低于閾值電平時(shí)為高電平。當(dāng)C 和D輸入端都變成高電平時(shí)觸發(fā)器被置為高電平，輸出開關(guān)管導(dǎo)通;反之當(dāng)振蕩器定時(shí)電容（腳上）在放電期間，C 輸入端為低電平，觸發(fā)器被復(fù)位，使得輸出開關(guān)管處于關(guān)閉狀態(tài)。電流限制通過檢測連接在VCC（即6腳）和7 腳之間安全電阻（Rsc）上的壓降來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)檢測到電阻上的電壓降接近超過0.3V 時(shí)，電流限制電路開始工作，這時(shí)通過CT 管腳(3 腳) 對定時(shí)電容進(jìn)行快速充電

3、以減少充電時(shí)間和輸出開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，結(jié)果是使得輸出開關(guān)管的關(guān)閉時(shí)間延長。如兩腳直接連到電源的正負(fù)極上，那么， T2上將承受很高的壓降：為防T2因承壓發(fā)熱過大，應(yīng)在或外接電阻|電感等負(fù)載。線性穩(wěn)壓電源效率低，通常不適合于大電流或輸入、輸出壓差大的情況。開關(guān)電源的效率相對較高，按轉(zhuǎn)換方式可分為斬波型、變換器型和電荷泵式，按開關(guān)方式可分為軟開關(guān)和硬開關(guān)。MC34063屬于低成本斬波型硬開關(guān)。有一個(gè)車用手機(jī)充電器（車充），芯片是MC34063，MicroUSB接口。MC34063 1. MC34063實(shí)現(xiàn)的低端車充方案優(yōu)點(diǎn):：低成本，接駁靈活缺點(diǎn)：(1) 可靠性差，功能單一；沒有過溫度保護(hù)

4、，短路保護(hù)等安全性措施；(2) 輸出雖然是直流電壓，但控制輸出恒流充電電流的方式為電流峰值限制，精度不夠高；(3) 由于34063開關(guān)電流PWM+PFM模式（PWM是利用波脈沖寬度控制輸出,PFM是利用脈沖的有無控制輸出），其車充方案輸出電壓紋波較大，不夠純凈；輸出電流能力也非常有限；（常見于300ma600ma之間的低端車充方案中）2. MC34063應(yīng)用電路圖：2.1 MC34063基本降壓變換器電路（圖中安全電阻Rsc=0.3故電流峰值被限在0.3V/0.3=1A，設(shè)50%占空比，則平均0.5A）。當(dāng)降壓壓差大時(shí)，也可在集電極外加線繞電阻幫助降壓，但效率降低。  &#

5、160;       利用MC34063降壓原理制作的多檔電源輸出電路，比LM317更省電，效率更高，電流也更大！2.2MC34063基本升壓變換器電路如在D1前加上一個(gè)電容和一個(gè)大些的電感（也有在外接PNP三極管控制Vin的），即可改為升降壓均可的電路，輸入電壓的范圍更廣了，幾乎通吃了該芯片的3-40V范圍輸入，電路如下圖。進(jìn)一步改為“指針萬用表電源”。當(dāng)指針萬用表打到10k檔時(shí)9V接通，打到*1*10*100*1k等檔時(shí)1.5V接通，電路輸出從9V降為1.5V（R1上的電壓為1.25V，4148小電流時(shí)的壓降約為0.25

6、V，加起來剛好約為1.5V)。2.3 MC34063大電流升壓電路用場效應(yīng)管擴(kuò)流時(shí)，不用其內(nèi)部的開關(guān)管（斷開腳），而直接用其推動管防發(fā)熱。-jrq2.4 MC34063大電流降壓變換器電路（注意測試PMOS能否完全關(guān)斷！否則換回腳）2.5 MC34063反向變換器電路34063的特殊應(yīng)用 擴(kuò)展輸出電流的應(yīng)用（基本用不著，可不看）    DC/DC轉(zhuǎn)換器34063開關(guān)管允許的峰值電流為1.5A，由于通過開關(guān)管的電流為梯形波，所以輸出的平均電流和峰值電流間存在一個(gè)差值。如果使用較大的電感，這個(gè)差值就會比較小，這樣輸出的平均電流就可以做得比較大。例如，輸入電壓為9V，輸

7、出電壓為3.3V，采用220H的電感，輸出平均電流達(dá)到0.9A，峰值電流為1.2A。   要實(shí)現(xiàn)>0.9A的輸出電流，應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)流，圖2和圖3是外接開關(guān)管降壓電路和升壓電路。圖2. 升壓接法,達(dá)林頓及非達(dá)林頓均用N型(需外加下拉電阻) 示意圖圖3. 降壓型達(dá)林頓（用N型）及非達(dá)林頓（P型）接法 示意圖采用非達(dá)林頓接法，外接三極管可以達(dá)到飽和，當(dāng)達(dá)到深度飽和時(shí)，由于基區(qū)存儲了相當(dāng)?shù)碾姾桑匀龢O管關(guān)斷的延時(shí)就比較長，這就延長了開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，影響開關(guān)頻率。達(dá)林頓接法雖然不會飽和，但開關(guān)導(dǎo)通時(shí)壓降較大，所以效率也會降低?？梢圆捎每癸柡万?qū)動技術(shù)，如下圖所示，此驅(qū)動電路可以將Q1

8、的Vce保持在 0.7V以上，使其導(dǎo)通在弱飽和狀態(tài)。此驅(qū)動電路能防止Q1的Vce過低， 使其導(dǎo)通在弱飽和狀態(tài)（負(fù)反饋）。   利用一片34063就可以產(chǎn)生三路電壓輸出，如圖5所示。圖5 輸出3路電壓的34063電路   +Vo的輸出電壓峰值可達(dá)2倍V_IN，-Vo的輸出電壓可達(dá)-V_IN。需要注意的是，3路的峰值電路不能超過1.5A，輸出功率合計(jì)PV_IN·I·r，其中I為主輸出的電流，r為占空比。在此兩路輸出電流不大的情況下，此電路可以很好地降低實(shí)現(xiàn)升壓和負(fù)壓電源的成本。 具有“關(guān)斷”功能的34063電路  &#

9、160; 34063本身不具有關(guān)斷功能，但可以利用它的過流飽和功能，增加幾個(gè)器件就可以實(shí)現(xiàn)關(guān)斷功能，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)延時(shí)啟動。圖6是具有關(guān)斷功能的34063電路，R3取510，R4取3.9k。當(dāng)控制端加一個(gè)高電平，則34063的輸出就變成0V，同時(shí)不影響它的過流保護(hù)功能的正常工作。“拉低腳”？能夠完全關(guān)斷。圖6.具有關(guān)斷功能的34063電路,(拉低腳)將此電路稍加改動，就可以得到具有延時(shí)啟動功能的34063電路，如圖7所示。圖7. 具有延時(shí)啟動功能的34063電路(暫時(shí)拉低腳)取C11為1F，R10為5K，就可以達(dá)到200500ms的啟動延時(shí)(jrq:延時(shí)時(shí)間主要與三極管放大倍數(shù)有關(guān)，因C11的

10、充電電流約為流過R10總電流的1/(+1)，故相當(dāng)于充電時(shí)間被延長約倍，或相當(dāng)于接了個(gè)倍的電容或電阻)。這個(gè)電路的缺點(diǎn)就是當(dāng)峰值電流過流時(shí)無法起到保護(hù)作用，只能對平均電流過流起保護(hù)作用。 恒流恒壓充電電路恒壓恒流充電電路如圖8所示，可用于給蓄電池進(jìn)行充電，先以500mA電流恒流充電，充到13.8V后變?yōu)楹銐撼潆姡潆婋娏髦饾u減小。Q1導(dǎo)通，電流通過R3抬高腳電壓限流。-jrq圖8. 恒壓恒流充電電路34063的局限性由34063構(gòu)成的開關(guān)電源雖然價(jià)格便宜、應(yīng)用廣泛，但它的局限性也是顯而易見的。主要有以下幾點(diǎn)：(1)效率偏低。對于降壓應(yīng)用，效率一般只有70%左右，輸出電壓低時(shí)效率更低。這就使它不

11、能用在某些對功耗要求嚴(yán)格的場合，比如USB提供電源的應(yīng)用。(2)占空比范圍偏小，約在15%80%，這就限制了它的動態(tài)范圍，某些輸入電壓變化較大的應(yīng)用場合則不適用。(3)由于采用開環(huán)誤差放大，所以占空比不能鎖定，這給電路參數(shù)的選擇帶來麻煩，電感量和電容量不得不數(shù)倍于理論計(jì)算值，才能達(dá)到預(yù)期的效果。雖然34063有許多缺點(diǎn)，但對產(chǎn)品利潤空間十分有限的制造商來說，它還是設(shè)計(jì)開關(guān)電源的很好選擇。開關(guān)電源頻率和對ADSL的影響 對于ADSL來說，上行信道分布在30100kHz之間，下行信道分布在100kHz1.1MHz之間。長線連接速率常常是衡量ADSL性能的一個(gè)重要指標(biāo)，但在線路很長的時(shí)候，下行信道中

12、高頻信道衰減得很厲害，所以此時(shí)下行低頻段的信噪比對長線連接速率就起著至關(guān)重要的作用。開關(guān)電源的輸出含有開關(guān)頻率基頻及其諧波的紋波成分，一般從基波到10次諧波的能量都比較大。如果開關(guān)頻率為20kHz，它的諧波為40kHz、60kHz、80kHz。這樣，從100300kHz的下行信道中就會有10個(gè)干擾的頻率點(diǎn)。而如果開關(guān)頻率為100kHz，則干擾點(diǎn)就下降為2個(gè)，如果開關(guān)頻率為1MHz，則下行信道就不會受到干擾，這樣就能極大提高下行信道的性能。器件選擇要點(diǎn)(1)續(xù)流二極管一般選肖特基二極管，正向壓降低，但要注意耐壓。如果輸出電壓很小(零點(diǎn)幾伏)，就必須使用壓降更低的MOS管續(xù)流（以便降耗）。輸出濾波

13、電容一般使用高頻電容，可減小輸出紋波同時(shí)降低電容的溫升。在取樣電路的上臂電阻并一個(gè)0.11nf電容，可以改善瞬態(tài)響應(yīng)（即所謂“加速電容”或“補(bǔ)償電容”）。PCB布局和布線的要點(diǎn)開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷都存在一個(gè)電流環(huán)路，這兩個(gè)環(huán)路都是高頻、大電流的環(huán)路，所以在布局和布線時(shí)都要將此二環(huán)路面積設(shè)計(jì)得最小。用于反饋的取樣電壓要從輸出電容上引出，并注意芯片或開關(guān)管的散熱。MC34063接成標(biāo)準(zhǔn)的DCDC電路斬波型開關(guān)電源   斬波型開關(guān)電源按其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常可以分為3種：降壓型(Buck)、升壓型(Boost)、升降壓型(Buck-boost)。降壓型開關(guān)電源電路通常如圖1所示。圖1中，T為開

14、關(guān)管，L1為儲能電感，C1為濾波電容，D1為續(xù)流二極管。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感被充磁，電感中的電流線性增加，電能轉(zhuǎn)換為磁能存儲在電感中。設(shè)電感的初始電流為iL0，則流過電感的電流與時(shí)間t的關(guān)系為：   iLt= iL0+(Vi-Vo-Vs)t/L，電流漸增，Vs為“開關(guān)管T”的導(dǎo)通壓降。   當(dāng)T關(guān)斷時(shí)，L1通過D1續(xù)流，從而電感的電流線性減小，設(shè)電感的初始電流為iL1，則則流過電感的電流與時(shí)間t的關(guān)系：   iLt="iL1"- (Vo+Vf)t/L，電流漸小，Vf為D1的正向飽和電壓。這種用于DCDC電源變換的集

15、成電路，應(yīng)用比較廣泛，通用廉價(jià)易購。極性反轉(zhuǎn)效率最高65，升壓效率最高90，降壓效率最高80，變換效率和工作頻率濾波電容等成正比。另外，輸出功率達(dá)不到要求的時(shí)候，比如250300MA時(shí)，可以通過外接擴(kuò)功率管的方法擴(kuò)大電流，雙極型或MOS型擴(kuò)流管均可，計(jì)算公式和其他參數(shù)及其含義詳見最下部詳細(xì)介紹即可。外圍元件標(biāo)稱含義和它們?nèi)≈档挠?jì)算公式：Vout(輸出電壓)1.25V(R2/R1)Ct(定時(shí)電容)：決定內(nèi)部工作頻率。Ct=0.000 004*Ton(工作頻率）Ipk=2*Iomax*T/toffRsc(限流電阻)：決定輸出電流。Rsc0.33/IpkLmin(電感)：Lmin(ViminVces)*Ton/IpkCo(濾波電容)：決定輸出電壓波紋系數(shù)，CoIo*ton/Vp-p(波紋系數(shù)）固定值參數(shù)