基于MC34063的反激式開關(guān)電源設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上臺(tái)州學(xué)院08屆電子課程設(shè)計(jì)論文 基于MC34063開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師： 王振東項(xiàng)目成員： 李 杰 2010年3月 智慧西科 團(tuán)結(jié)無(wú)限創(chuàng)新實(shí)踐 勇往直前基于MC34063開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)李杰 西南科技大學(xué) 【摘要】：本文著重講述了基于集成芯片MC34063搭建的開關(guān)穩(wěn)壓電源方面的設(shè)計(jì)知識(shí)以及在設(shè)計(jì)制作過程中經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，一是對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)方法的略微總結(jié)，二是對(duì)MC34063集成芯片的講解。線性穩(wěn)壓電源電路隨著集成電路的發(fā)展也有了很大的發(fā)展，并且克服以前的線性穩(wěn)壓電路的耗散功率大等缺點(diǎn)，提高了效率，而且也能夠提供更加穩(wěn)定而準(zhǔn)確的電壓?！娟P(guān)鍵詞】：開關(guān)穩(wěn)壓電源 ; MC3

2、063; 降壓電路調(diào)試 【Abstract】 In this paper, based on the integrated chip MC34063 about to build a switching power supply design aspects of knowledge and experience in the design production process, summing up, one of the analog circuit design methods a little summary of two is a MC34063 integrated chip ex

3、planations. Linear regulated power supply circuit with the development of integrated circuits has been greatly developed, and the linear regulator circuit to overcome the previous disadvantages such as power dissipation and improve efficiency, but also able to provide more stable and accurate voltag

4、e .【Key words】 Switch stabilivolt power supply ; MC3063; Buck circuit debugging目錄正文 在實(shí)際應(yīng)用中我們對(duì)電壓有很重要的應(yīng)用，而且很多時(shí)候我們對(duì)電壓的值有十分嚴(yán)格的要求，所以 有時(shí)在電路中也要求我們使用一些方法來(lái)達(dá)到升壓或者降壓的目的，以完成自己設(shè)計(jì)的要求，故對(duì)升壓與降壓電源電路的認(rèn)識(shí)有著重要的意義。 開關(guān)電源實(shí)質(zhì)就是一個(gè)，這種轉(zhuǎn)換電能的方式，不僅應(yīng)用在電源電路，在其它的電路應(yīng)用也很普遍，如液晶顯示器的背光電路、等。 開關(guān)穩(wěn)壓電源分為三種，即BUCK型電路（降壓）、 BOOST型電路(升壓)、Buck-Boost型

5、電路(降壓-升壓混合)?，F(xiàn)在我分別對(duì)以上兩種基本電路（BUCK和BOOST）做簡(jiǎn)要說明，以方便大家對(duì)基于MC34063開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的理解。一BUCK型電路1.線路組成圖1（a）所示為由單刀雙擲開關(guān)S、電感元件L和電容C組成的電路圖。圖1(b)所示為由以占空比D工作的晶體管Tr、二極管D1、電感L、電容C組成的電路圖。電路完成把直流電壓Vs轉(zhuǎn)換成直流電壓Vo的功能。圖電路2.工作 當(dāng)開關(guān)S在位置a時(shí)，有圖2 (a)所示的電流流過電感線圈L，電流線性增加，在負(fù)載R上流過電流Io，兩端輸出電壓Vo，極性上正下負(fù)。當(dāng)is>Io時(shí)，電容在充電狀態(tài)。這時(shí)二極管D1承受反向電壓；經(jīng)過時(shí)間D1Ts后

6、（，ton為S在a位時(shí)間，Ts是周期），當(dāng)開關(guān)S在b位時(shí)，如圖2（b）所示，由于線圈L中的磁場(chǎng)將改變線圈L兩端的電壓極性，以保持其電流iL不變。負(fù)載R兩端電壓仍是上正下負(fù)。在iL<Io時(shí)，電容處在放電狀態(tài)，有利于維持Io、Vo不變。這時(shí)二極管D1，承受正向偏壓為電流iL構(gòu)成通路，故稱D1為續(xù)流二極管。由于變換器輸出電壓Vo小于電壓Vs，故稱它為降壓變換器。工作中輸入電流is，在開關(guān)閉合時(shí)，is>0，開關(guān)打開時(shí)，is=0，故is是脈動(dòng)的，但輸出電流Io，在L、D1、C作用下卻是連續(xù)的，平穩(wěn)的。圖電路工作過程二BOOST型電路 1、線路組成 BOOST型是一種升壓變換器、并聯(lián)開關(guān)電路、

7、三端開關(guān)型穩(wěn)壓器，在眾多類型的變換器中是一種電路簡(jiǎn)單、控制效果好，有著廣泛發(fā)展前途的變換器。 圖4 Boost變換器結(jié)構(gòu)2、工作原理Boost電路中有兩個(gè)變量:電流、電壓Uc(Uc=U0)，參考方向如圖5所示。電路工作過程的三個(gè)階段，分別如圖5和圖6所示: 圖5 VT導(dǎo)通、VD截止時(shí) 圖6 VT截止、VD導(dǎo)通時(shí)(1)VT導(dǎo)通時(shí)，VD截止 一方面電源給電感充電，電感L的的電流線性增加，電能以磁能形式存在電感線圈中；另一方面，電容C放電給電阻R以保持磯不變。(2)VT截止，VD導(dǎo)通VT截止，VD導(dǎo)通的工作電路如圖6所示。lL>Io幾時(shí)電容充電，ic為正；lL=Io時(shí)電容充電電流ic為零; l

8、L<Io時(shí)電容C開始放電給電阻R以保持U0不變，ic為負(fù)。三MC34063的基本知識(shí)高頻開關(guān)電源的驅(qū)動(dòng)通常采用自激驅(qū)動(dòng)振蕩和它激式振蕩兩種形式。自激式振蕩由于電路器件參數(shù)的差異,帶來(lái)了電路調(diào)試工作量較大、產(chǎn)品一致性較差等問題。而它激式脈沖驅(qū)動(dòng)振蕩輸出信號(hào)穩(wěn)定,內(nèi)部集成有穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)源,而使控制方便可靠。微控制芯片MC34063是一款體積小、功能強(qiáng)大的集成脈沖控制芯片。內(nèi)部集成了電流限制電路,帶溫度補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)電壓源電路以及脈沖驅(qū)動(dòng)控制邏輯電路等,外圍只需很少的器件就能實(shí)現(xiàn)DCDC電源變換等功能。 所以使用MC34063來(lái)搭建升壓、降壓和反相電路是一個(gè)方便、經(jīng)濟(jì)適用的方法。1、MC3406

9、3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖7 MC34063內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)2、MC34063的主要參數(shù)與特點(diǎn)能在3.0V至40V的輸入電壓下工作短路電流限制低靜態(tài)電流輸出開關(guān)電流可達(dá)1.5A（無(wú)外接三極管）輸出電壓可調(diào)工作振蕩頻率100HZ至100KHZ可構(gòu)成升壓、降壓或反相電源變換器3、MC34063的工作原理及內(nèi)部電路說明由于內(nèi)置有大電流的電源開關(guān)，MC34063的能夠控制的開關(guān)電流達(dá)到1.5A。該芯片由內(nèi)部線路由參考電壓源、振蕩器、轉(zhuǎn)換器、邏輯控制線路和開關(guān)晶體管等幾部分組成（如圖7所示）。參考電壓源是用于溫度補(bǔ)償?shù)膸痘鶞?zhǔn)源。振蕩器的震蕩頻率由3腳的外接定時(shí)電容決定。開關(guān)晶體管由比較器的反向輸入端與振蕩器相連的邏輯

10、控制線置路成ON，并由與震蕩器輸出同步的想下一個(gè)脈沖置成OFF。 振蕩器通過恒流源對(duì)外接在CT管腳（3腳）上的定時(shí)電容不斷的充電放電，以產(chǎn)生振蕩波形。充電放電電流都是恒定的，所以振蕩頻率僅取決于外接定時(shí)電容的容量。與門的C輸入端在振蕩器的對(duì)外充電時(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的時(shí)候，觸發(fā)器被置于高電平，輸入管導(dǎo)通。反之，當(dāng)振蕩器在震蕩放電期間，C輸入為低電平，觸發(fā)器被復(fù)位，使得輸入開關(guān)管處于關(guān)閉狀態(tài)。電流限制SI檢測(cè)端（5腳）通過檢測(cè)連接在V+和5腳之間電阻上的壓降來(lái)完成功能。當(dāng)檢測(cè)到電阻上的電壓降接近超過300mv時(shí)，電流限制電路開始

11、工作。這時(shí)通過CT管腳（3腳）對(duì)定時(shí)電容進(jìn)行快讀充電，以減少充電時(shí)間和輸入開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，結(jié)果是使得輸出開關(guān)管的輸出開關(guān)管的關(guān)閉時(shí)間延長(zhǎng)。四、由MC34063組成的降壓電路 1、降壓電路基本原理現(xiàn)在我們將MC34063來(lái)組成一個(gè)降壓電路。電路如 圖8 圖8 有MC34063組成的降壓電路通過以上我們可以知道MC34063的基本使用形式與方法。我們使用 圖8 的電路圖就搭建好了典型的串聯(lián)型降壓變換( buck型)電路 ,輸入電壓由6腳輸入,經(jīng)電流取樣電阻Rsc給芯片內(nèi)部達(dá)林頓管供電,達(dá)林頓管導(dǎo)通時(shí),電源通過1腳和2腳經(jīng)電感L給電容C3 充電。達(dá)林頓管截止時(shí),電感L兩端感應(yīng)電壓極性變?yōu)樽筘?fù)右正,

12、通過續(xù)流二極管VD1 給電容C3 補(bǔ)充電,從而保持C3 電壓穩(wěn)定。輸出電壓再經(jīng)反饋電阻R1、R2 取樣反饋至芯片第5腳(Ufb ) ,經(jīng)芯片內(nèi)部電壓比較器控制內(nèi)部達(dá)林頓管的導(dǎo)通時(shí)間,達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓目的。輸出電壓Uout = 1. 25 (1+ R2 /R1 ) ,而Uout = ( ton /T)Uin ,式中, ton為導(dǎo)通時(shí)間; T為周期。 如果對(duì)輸出電流較大的要求，我們還可以在電路中加上一個(gè)擴(kuò)流電路?，F(xiàn)在我們以一個(gè)降壓擴(kuò)流電路為例，講解實(shí)際降壓電路。降壓電路技術(shù)要求為：輸入12V，輸出5V，最大負(fù)載電流1.5A(需擴(kuò)流) 。 我們已經(jīng)知道MC34063內(nèi)部的達(dá)林頓管的極限飽和電流為1.

13、5A，若要最大負(fù)載電流也要達(dá)到1.5A，那么在電流外部就必須要進(jìn)行擴(kuò)流，使得在從管腳1輸出電流遠(yuǎn)小于1.5A的情況下，最大負(fù)載電流能夠達(dá)到1.5A。電路如 圖9。圖9 MC34063組成的降壓擴(kuò)流電路 降壓擴(kuò)流電路圖如 圖9，現(xiàn)在我們通過MC34063的外圍電路元器件的計(jì)算方法來(lái)計(jì)算各元件的參數(shù)指標(biāo)。元件參數(shù)計(jì)算表容易 圖10。2、電路元器件參數(shù)計(jì)算輸入電壓：in輸出電壓：out輸出開關(guān)管飽和壓降：sat(0.95+0.45)V=1.4V整流二極管正向壓降：f電路工作頻率：in（）開關(guān)管開通開通與關(guān)閉時(shí)間比：Ton/Toff=(5+0.6)/(12v-5v-0.95v)=5.6/6.05=1周

14、期：（Ton+Toff）max=1/Fin=1/30000s定時(shí)電容：Ct=4*10-5*(1/6)*10-9=6.67*10-10F = 667PF 取樣電阻：Rsc=0.22開關(guān)管飽和電流：Ipk=1.5A 電感：L=(Vin(max)-Vsat)/Ipk*ton(max)=(12-1.4)/1.5*(1/3000)=460uh電阻：Rs=1.2k,Rb=3.6k,R1=1K，R2=0.47K紋波系數(shù)：Vripple(p-p)=200mv濾波電容：C1=100uf,C2=Ipk*(Ton+Toff)/(8*Vripple(p-p)=470uf五、總結(jié)： 本次課程設(shè)計(jì)是我的第一次模電課程設(shè)計(jì)

15、，所以在完成過程中遇到了許多困難，但由于有師兄們的幫助和自己的堅(jiān)持不懈，最終還是能夠較為滿意的完成本次課程設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在對(duì)課程設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下: 集成芯片的PDF介紹一定要認(rèn)認(rèn)真真的看。在電路設(shè)計(jì)之初，由于對(duì)模電課程設(shè)計(jì)的陌生，只是在網(wǎng)上胡亂的看資料，浪費(fèi)了大量的時(shí)間與精力，卻獲得的較少。但我認(rèn)真看完MC34063的PDF之后，收益非常多。集成芯片的PDF一般都會(huì)對(duì)該芯片內(nèi)部電路、各種參數(shù)的極限指標(biāo)、基本用法以及用法電路都會(huì)有所介紹。 在使用MC34063PDF內(nèi)的計(jì)算公式表的時(shí)候一定要注意各個(gè)參數(shù)的計(jì)算，不要出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤。焊接電路一定要注意不要燒壞元器件。我在焊接電路的過程，由于焊接功夫不夠和烙鐵的溫度過高，出現(xiàn)了幾次燒壞電器元件的事情發(fā)生。所以在焊接的過程，“點(diǎn)焊”是非常重要的。在調(diào)試電路的過程中要注意MC34063的溫度，以防溫度過高，燒壞芯