《PC电源入门详解图文》.docx

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《PC电源入门详解图文》

在论坛经常看到有人在应用MC34063的时候会遇到这样那样的问题，特别的电路中的参数计算上很是不太明了，我会陆续贴上一些相关的计算公式及相关应用数据，欢迎大家与讨论。

外围元件标称含义和它们取值的计算公式：

Vout（输出电压）＝1.25V（１＋R1／R2）

Ct（定时电容）：

决定内部工作频率。

Ct=0.000004*Ton（工作频率）

Ipk=2*Iomax*T/toff

Rsc（限流电阻）：

决定输出电流。

Rsc＝0.33／Ipk

Lmin（电感）：

Lmin＝（Vimin－Vces）*Ton/Ipk

Co（滤波电容）：

决定输出电压波纹系数，Co＝Io*ton/Vp-p（波纹系数）

固定值参数：

ton/toff=（Vo+Vf－Vimin）/（Vimin－Vces）

Vces=1.0V

Vimin:

输入电压范围的最小值

Vf=1.2V快速开关二极管正向压降

在实际应用中的注意：

1、快速开关二极管可以选用IN4148，在要求高效率的场合必须使用IN5819（贴片为SS14）；

2、34063能承受的电压，即输入输出电压绝对值之和不能超过40V，否则不能安全稳定的工作；

3、输出功率达不到要求的时候，比如＞1A时，可以通过外接扩功率管的方法扩大输出电流，三极管、双极型或MOS管均可，一般的芯片PDF资料上都会有典型扩流电路介绍；

MC34063斩波型电源结构

 图1中，T为开关管，L1为储能电感，C1为滤波电容，D1为续流二极管。

当开关管导通时，电感被充磁，电感中的电流线性增加，电能转换为磁能存储在电感中。

设电感的初始电流为iL0，则流过电感的电流与时间t的关系为：

 iLt=  iL1+（Vi-Vo-Vs）t/L，Vs为T的导通电压。

当T关断时，L1通过D1续流，从而电感的电流线性减小，设电感的初始电流为iL1，则则流过电感的电流与时间t的关系：

iLt=iL1-（Vo+Vf）t/L，Vf为D1的正向饱和电压。

MC34063的扩展输出电流的应用

   DC/DC转换器34063开关管允许的峰值电流为1.5A，超过这个值可能会造成34063永久损坏。

由于通过开关管的电流为梯形波，所以输出的平均电流和峰值电流间存在一个差值。

如果使用较大的电感，这个差值就会比较小，这样输出的平均电流就可以做得比较大。

例如，输入电压为9V，输出电压为3.3V，采用220μH的电感，输出平均电流达到900mA，峰值电流为1200mA。

   单纯依赖34063内部的开关管实现比900mA更高的输出电流不是不可以做到，但可靠性会受影响。

要想达到更大的输出电流，必须借助外加开关管。

    图2和图3是外接开关管降压电路和升压电路。

采用非达林顿接法，外接三极管可以达到饱和，当达到深度饱和时，由于基区存储了相当的电荷，所以三极管关断的延时就比较长，这就延长了开关导通时间，影响开关频率。

达林顿接法虽然不会饱和，但开关导通时压降较大，所以效率也会降低。

   图4所示，可以采用抗饱和驱动技术，此驱动电路可以将Q1的Vce保持在0.7V以上，使其导通在弱饱和状态。

MC34063三路电压输出的实例，如图5所示。

+VO的输出电压峰值可达2倍V_IN，-VO的输出电压可达-V_IN。

需要注意的是，3路的峰值电流不能超过1.5A，同时两路附加电源的输出功率和必须小于V_IN*I*（1-D），其中I为主输出的电流，D为占空比。

我也顶你一下，支持刘工！

具有关断功能的34063电路

 34063本身不具有关断功能，但可以利用它的过流饱和功能，增加几个器件就可以实现关断功能。

图6是具有关断功能的34063电路，R4取510Ω，R6取3.9kΩ。

当控制端加一个高电平，则34063的输出就变成0V，同时不影响它的过流保护功能的正常工作。

具有延时启动功能的34063电路

将26楼的电路稍加改动，就可以得到具有延时启动功能的34063电路，如图7所示。

取C11为1μF，R10为510Ω，就可以达到200～500ms的启动延时（延时时间和输入电压有关）。

这个电路的缺点就是当峰值电流过流时无法起到保护作用，只能对平均电流过流起保护作用。

MC34063引脚图及原理框图：

3MC34063应用电路图：

  3.1MC34063大电流降压变换器电路

3.2MC34063大电流升压变换器电路

3.3MC34063反向变换器电路

3.4MC34063降压变换器电路

3.5MC34063升压变换器电路

恒流恒压充电电路

如图8所示，可用于给蓄电池进行充电，先以500mA电流恒流充电，充到13.8V后变为恒压充电，充电电流逐渐减小。

单端初级电感式转换器（SEPIC）

　　电感式DC/DC转换器是SEPIC结构。

其特点是输出的稳压电压既能够高于输入电压，也可以低于输入电压。

　　如图6所示，SEPIC与传统降压转换器和升压转换器的区别在于，采用两个外部电感（L1和L2）以及两个外部电容（CP和COUT）。

SEPIC电源的工作也包括两个阶段，但对其工作方式的讨论不是非常广泛，因为相对更为复杂，而其应用也是近期才流行起来。

　　同样，为简化分析，我们考察一个L1和L2都工作在连续电流模式的固定频率SEPIC稳压器。

　　为理解SEPIC稳压器的工作，我们首先从平衡状态开始，这时开关都是关断的。

没有直流电流通过CP。

CP端的电压（从左到右）是VIN，其左侧通过L1连接到VIN，右侧通过L2连接到地。

　　在开关导通阶段，L1右侧连接到地，VIN就是其两端的电压。

CP左侧电平转接到地，由于CP两端的电压是VIN，因此CP右侧的电压是−VIN。

L2的下端接地，同时与CP并联，因此其上端电压为−VIN。

二极管D1现在是反向偏置，因此没有电流通过。

　　在此阶段，L1由VIN充电，L2由CP进行充电。

由于D1是反向偏置的，两个电感都不对COUT进行充电或为负载供电。

负载电流由COUT提供。

因此，两个电感的电流都以线性方式上升，在开关导通阶段的开始初始值为iL1和iL2,在开关导通阶段结束时的最终值分别为iH1和iH2（参考图6）。

　　电感两端电压与通过电感的电流之间的关系为：

　　V=L（di/dt）                               方程（3）

　　从公式3推导出，在开关导通阶段电感L1和L2的电压-电流关系如下：

　　iH1-iL1=（VIN-0）tON/L1=VINtON/L1          方程（4a）

　　iH2-iL2=（0-（-VIN））tON/L2=VINtON/L2       方程（4b）

　　在开关导通阶段，由于通过L1的电流不能瞬时变化，因此同样的电流流出L1的右侧，迫使L1右侧电平从地上升到高于VIN。

这同时将CP左侧的电平移至高于VIN，从而导致电流从其右侧流出，使D1处于正向偏置。

这样CP右侧的电压，即L2上端的电压，也等于VOUT（忽略二极管的小压降）。

此外，我们已经确定CP两端（从左到右）的电压为VIN，因此CP和L1之间结点的电压现在为VIN+VOUT。

　　来自L1和L2电感的电流现在开始对COUT充电并为负载提供电流。

因此，两个电感的电流都以线性方式下降，在开关断开阶段的开始初始值为iH1和iH2,在开关断开阶段结束时的最终值分别为iL1和iL2（参考图6）。

　　在开关断开阶段，L1和L2电感上的电压-电流关系为：

　　iL1-iH1=（VIN-（VIN+VOUT））（T-tON）/L1=-VOUT（T-tON）/L1   方程（5a）

　　iL2-iH2=（0-VOUT）（T-tON）/L2=-VOUT（T-tON）/L2           方程（5b）

　　从方程4a和5a，或方程4b和5b，可以导出VOUT：

　　VOUT=VINtON/（T-tON）                           方程（6a）

　　方程6a还可以表示为：

　　VOUT=VIND/（1-D）                                   方程（6b）

　　其中D为占空比，等于tON/T。

　　从方程6a和6b，我们可以看出，SEPIC稳压器的输出电压既可以高于输入电压，也可以低于输入电压，因为D/（1-D）的值既可大于1，也可小于1。

一些典型的MC34063实例应用电路：

1、升压变换器

2、降压变换器

3、升压变换器（大电流）

4、降压变换器（大电流）

5、反向变换器

器件选择要点

（1）只如果外接开关管，最好选择开关三极管或功率MOS管，注意耐压和功耗。

（2）如果开关频率很高，电感可选用多线并绕的，以降低趋肤效应的影响。

（3）续流二极管一般选恢复时间短、正向导通电压小的肖特基二极管，但要注意耐压。

如果输出电压很小（零点几伏），就必须使用MOS管续流。

输出滤波电容一般使用高频电容，可减小输出纹波同时降低电容的温升。

在取样电路的上臂电阻并一个0.1～1μf电容，可以改善瞬态响应。

PCB布局和布线的要点

开关导通和关断都存在一个电流环路，这两个环路都是高频、大电流的环路，所以在布局和布线时都要将此二环路面积设计得最小。

用于反馈的取样电压要从输出电容上引出，并注意芯片或开关管的散热。

关于MC34063的占空比

如主题贴中的两个公式：

{对占空比有疑问的朋友证明没仔细用心看}

1、Rosc=0.33/Ipk

即 Ipk=0.33/Rosc

2、Ipk=2*Iomax*T/toff   

{Iomax为输出最大电流}

即Ipk=2*Iomax*（ton/toff+1）

即Iomax=Ipk/2/（ton/toff+1）

即ton/toff=Ipk/2/Iomax-1

从以上两个公式中不难看出，影响34063占空比的只有两个参数：

Lomax和Rosc，而这两个参数又是相互关联的，这就需要在设计过程中根据实际情况来具体应用了。

因为MC34063采用的是开环电流反馈模式，控制占空比的实时变化{可细看资料里面的方框图结构}，其占空比的调整范围大约在15%--80%。

频率是不是固定的？

要看你怎么理解，解释如下：

34063的工作频率是由Ct的容量来决定的，也就是Ton；

在输出负载变化时，经反馈会调节Toff，负载变大时，Toff变小，Ton/Toff变小。

负载变时小，Toff变大，Ton/Toff变大。

同理，负载不变化，输入电源电压变化Ton/Toff也变化。

电压降低，Toff变大，Ton/Toff变小，反之。

而产生上述变化时，不变的是Ton，产生变化的是Toff及Ton/Toff。