dc-dc變換器畢業(yè)論文

1、<p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　開關(guān)電源概述</b></p><p>　　開關(guān)電源（Switch Mode Paver Supply,即SMPS） 被譽(yù)為高效節(jié)能型電源，它代表著穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。半個(gè)世紀(jì)以來，開關(guān)電源大致經(jīng)歷了四個(gè)階段。早期的開關(guān)電源全部有分立元件構(gòu)成，不僅開關(guān)頻率低，效率高，而且

2、電路復(fù)雜，不宜調(diào)試。在20世紀(jì)70年代研制出的脈寬調(diào)制器集成電路，僅對開關(guān)電源中的控制電路實(shí)現(xiàn)了集成化；80年代問世的單片開關(guān)穩(wěn)壓器，從本質(zhì)上講仍DC/DC電源變換器。隨著各種類型單片開關(guān)電源集成電路的問世，AC/DC電源變換器的集成化才變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。</p><p>　　穩(wěn)壓電源是各種電子的動力源，被人稱為電路的心臟，所有用電設(shè)備，包括電子儀器儀表，家用電器。等對供電電壓都有一定的要求。至于精密的電子儀器，對供電電

3、壓的要求更為嚴(yán)格。所謂的DC——DC直流穩(wěn)壓是指電壓或電流的變化小到可允許的程度，并不是絕對的不變。</p><p>　　目前，隨著單片開關(guān)電源集成電源的應(yīng)用，開關(guān)電源正朝著短、小、輕、薄的方向發(fā)展。單片開關(guān)電源自20世紀(jì)90年代中期問世以來便顯示出來強(qiáng)大的生命力，它作為一項(xiàng)頗具發(fā)展和影響力的新產(chǎn)品，引起了國內(nèi)外電源界的普遍重視。尤其是最近兩年來，國外一些著名的芯片廠家又競相推出了一大批單片開關(guān)電源集成電路，更為

4、新型開關(guān)電源的推廣及奠定了良好的基礎(chǔ)。單片開關(guān)電源具有集成度高、高性價(jià)化、最簡外圍電路，最佳性能等指標(biāo)，現(xiàn)已成為開發(fā)中小功率開關(guān)電源、精密開關(guān)電源及電源模塊的優(yōu)選集成電路。</p><p>　　二. 開關(guān)電源的技術(shù)追求</p><p>　　1.小型化、薄型化、輕量化、高頻化——開關(guān)電源的體積、重量主要是由儲能元件（磁性元件和電容）決定的，因此開關(guān)電源的小型化實(shí)質(zhì)上就是盡可能減小儲能元件的體

5、積。在一定范圍內(nèi)，開關(guān)頻率的提高，不僅能有效地減小電容、電感和變壓器的尺寸，而且還能抑制干擾，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。因此高頻化是開關(guān)電源的主要發(fā)展方向。</p><p>　　2.高可能性——開關(guān)電源使用的元器件比連續(xù)工作電源少數(shù)十倍，因此提高了可靠性。從壽命角度出發(fā)，電解電容、光電偶合器及排風(fēng)扇等器件的壽命決定著電源的壽命。所以要從設(shè)計(jì)方面著眼，盡可能使用較少的器件，提高集成度。這樣不但解決了電路復(fù)雜、可靠性差的問

6、題，也增加了保護(hù)等功能，簡化了電路，提高了平均無故障時(shí)間。</p><p>　　1.低噪聲——開關(guān)電源的缺點(diǎn)之一是噪聲大。單純地追求高頻化，噪聲也會增大。采用部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)，在原理上既可以提高頻率又可以降低噪聲。所以，盡可能地降低噪聲影響是開關(guān)電源的有一發(fā)展方向。</p><p>　　2. 采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與控制——采用CAA和CDD技術(shù)設(shè)計(jì)最新變換拓?fù)浜妥罴褏?shù)，使開關(guān)電源具有最簡結(jié)

7、構(gòu)和最佳工況。在電路中引人微機(jī)檢測和控制，可構(gòu)成多功能監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)施檢測、記錄并自動報(bào)警等。</p><p>　　三.DC/DC變換器的應(yīng)用范圍及發(fā)展趨勢</p><p>　?。?） DC/DC變換器將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵、列車、電動車的無級變速和控制，同時(shí)使上述控制具有加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波

8、器代替變阻器可節(jié)約20％～30％的電能。直流斬波器不僅能起到調(diào)壓的作用(開關(guān)電源),同時(shí)還能起到有效抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。</p><p>　?。?） DC/DC變換器是一種能高效地實(shí)現(xiàn)直流到直流功率變換的混合集成功率器件，主要采用了高頻功率變換技術(shù)，即將直流電壓通過功率開關(guān)器件變換成高頻開關(guān)電壓，且輸入與輸出之間完全隔離。該產(chǎn)品主要應(yīng)用于航空、航天、通信、雷達(dá)、以及其他所有采用分布式供電體系的領(lǐng)域。其主

9、要發(fā)展方向是：采用多芯片組件技術(shù)和新型高導(dǎo)熱基板（如AIN金剛石和金屬等），進(jìn)一步提高功率密度（3W/cm3以上）和輸出功率（達(dá)200W以上），工作頻率達(dá)1MHZ，效率為90%以上，實(shí)現(xiàn)多路智能化混合集成DC/DC變換器組件。</p><p>　?。?） 直流-直流變換器（DC/DC）變換器廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程及數(shù)據(jù)通訊、計(jì)算機(jī)、辦公自動化設(shè)備、工業(yè)儀器儀表、軍事、航天等領(lǐng)域，涉及到國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)。按額定功率的大小

10、來劃分，DC/DC可分為750W以上、750W～1W和1W以下3大類。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，DC/DC變換器在低功率范圍內(nèi)的增長率大幅度提高，其中6W～25WDC/DC變換器的增長率最高，這是因?yàn)樗鼈兇罅坑糜谥绷鳒y量和測試設(shè)備、計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)和軍事通訊系統(tǒng)。由于微處理器的高速化，DC/DC變換器由低功率向中功率方向發(fā)展是必然的趨勢，所以251W～750W的DC/DC變換器的增長率也是較快的，這主要是它用于服務(wù)性的醫(yī)療和實(shí)驗(yàn)設(shè)備、

11、工業(yè)控制設(shè)備、遠(yuǎn)程通訊設(shè)備、多路通信及發(fā)送設(shè)備，DC/DC變換器在遠(yuǎn)程和數(shù)字通訊領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　四.本設(shè)計(jì)要解決的主要問題、采用的手段和方法</p><p>　　（1）本設(shè)計(jì)要解決的主要問題是加入輸入電壓為3V的電源電壓，使用 DC/DC變換器實(shí)現(xiàn)輸出為±12V和3.6V的電壓。</p><p>　?。?）本設(shè)計(jì)采用的手

12、段和方法是采用核心集成電路MC34063作為控制部分，外圍加少量元器件組成DC/DC升壓、反轉(zhuǎn)電路。</p><p>　　五.本設(shè)計(jì)課題的意義、目的以及應(yīng)達(dá)到的要求</p><p>　?。?）本設(shè)計(jì)課題的意義：使我們了解了DC/DC變換的發(fā)展趨勢和用途，并掌握了如何利用集成器件實(shí)現(xiàn)高效率、小型化、薄型化、輕量化、高頻化的開關(guān)穩(wěn)壓電源。</p><p>　?。?） 本

13、設(shè)計(jì)的目的：最直接目的是實(shí)現(xiàn)直流到直流的開關(guān)穩(wěn)壓變換，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單而又低成本的電源；另外，在于幫助讀者了解MC34063新型集成器件，增加電子技術(shù)知識，鍛煉動手能力，培養(yǎng)和提高創(chuàng)新能力；為電子愛好者增添一技之長提供技術(shù)資料；使有一定電子理論基礎(chǔ)知識的讀者閱讀本設(shè)計(jì)后，理論水平有進(jìn)一步的提高，激發(fā)動手制作的欲望，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。</p><p>　?。?） 本設(shè)計(jì)的應(yīng)達(dá)到的要求：輸入加3V直流電壓實(shí)現(xiàn)輸出為&

14、#177;12V、（電流是100mA）和3.6V(電流是500mA)的電壓。</p><p>　　第一章 DC/DC變換器的基礎(chǔ)知識</p><p>　　1.1 DC/DC變換器的含義、分類、應(yīng)用范圍及優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　1.1.1 DC/DC變換的含義</p><p>　　DC/DC變換即直流斬波，就是將直流電壓變換成固定的或可

15、調(diào)的直流電壓。</p><p>　　1.1.2 DC/DC變換器的分類</p><p>　　變換器有兩種類型：線性變換器開關(guān)變換器。開關(guān)變換器有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：降壓變換器（開關(guān)穩(wěn)壓器將一輸入電壓變換成一較低的穩(wěn)定的輸出電壓）；升壓 變換器（開關(guān)穩(wěn)壓器將一輸入電壓變換成一較高的穩(wěn)定的輸出電壓）；反激變換器（開關(guān)穩(wěn)壓器將一輸入電壓變換成一較低的穩(wěn)定反相輸出電壓）。</p><

16、p>　　1.1.3 DC/DC變換技術(shù)的應(yīng)用范圍</p><p>　　主要應(yīng)用于已具有直流電源需要調(diào)節(jié)直流電壓的場合，廣泛應(yīng)用于無軌電車、有軌電車、地鐵列車、蓄電池供電的機(jī)車車輛的無級變速以及20世紀(jì) 80年代興起的電動汽車的調(diào)速及控制等。</p><p><b>　　DC變換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)</b></p><p>　　此技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)調(diào)壓

17、的功能，而且還可以達(dá)到改善網(wǎng)側(cè)諧和提高功率因數(shù)的目的。</p><p>　　1.2 DC/DC變換器的基本工作原理及控制方式</p><p>　　1.2.1 DC/DC變換器的工作原理</p><p>　　如圖是最基本的直流斬波電路，負(fù)載為純電阻R。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，負(fù)載電壓U。=Ud，并持續(xù)時(shí)間ton;這T=ton+toff為斬波電路的工作周期，斬波器的輸出電壓波

18、形如圖（b）設(shè)斬波其的占空比K=ton/T，則由波形圖上可得輸出電壓的平均值為U。=ton/T*Ud=Kud，只要調(diào)節(jié)K，即可調(diào)節(jié)負(fù)載的平價(jià)電壓。</p><p>　　DC/DC變換器的控制方式</p><p>　　其控制方式為PWM、 PFM控制和調(diào)頻調(diào)寬混合控制。</p><p>　　PWM控制即定頻調(diào)寬控制，這種控制方法是保持?jǐn)夭ㄖ芷赥不變，只改變斬波器的導(dǎo)通

19、時(shí)間ton。其特點(diǎn)為：斬波器的基本頻率固定，所以濾除高次諧波的濾波器設(shè)計(jì)比較容易。PFM控制即定寬調(diào)頻控制，這種控制方式是保持導(dǎo)通時(shí)間ton不變，而改變斬波周期T。其特點(diǎn)為：斬波回路和控制電路變得簡單，只有頻率是變化的。</p><p>　　PWM控制、PFM控制和PWM/PFM切換控制模式比較</p><p>　　這三種控制方式各有各的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)：DC/DC變換器是通過與內(nèi)部頻率同步開關(guān)

20、進(jìn)行升壓或降壓，通過變化開關(guān)次數(shù)進(jìn)行控制，從而得到對于設(shè)定電壓相同的輸出電壓。PFM控制時(shí)，當(dāng)輸出電壓下降達(dá)到在設(shè)定電壓以上時(shí)即停止開關(guān)，在下降到設(shè)定電壓前，DC/DC變換器不會進(jìn)行任何操作。但如果輸出電壓下降到設(shè)定電壓以下，DC/DC變換器會再次開始開關(guān)，使輸出電壓達(dá)到設(shè)定電壓，PWM控制也是與頻率同步進(jìn)行開關(guān)，但它會在達(dá)到設(shè)定值時(shí)，盡量減少流人線圈的電流，調(diào)整升壓使其與設(shè)定電壓保持一致。與PWM相比，PFM的輸出電流小，但因PFM控

21、制的DC/DC變換器在達(dá)到設(shè)定電壓以上時(shí)就會停止動作，所以消耗上午電流就會變得很小。因此消耗電流的減少可改進(jìn)低負(fù)荷時(shí)的效率。PWM在低負(fù)荷時(shí)雖然效率較遜色，但是因其紋波電壓小，且開關(guān)頻率固定，所以噪聲濾波器設(shè)計(jì)比較容易，消除噪聲也較簡單。</p><p>　　第二章 DC/DC變換器主回路使用的元件選擇及其特性與質(zhì)量指標(biāo)的含義</p><p><b>　　2.1 三種元件&

22、lt;/b></p><p><b>　　2.1.1開關(guān)</b></p><p>　　無論哪一種DC/DC變換器主回路使用的元件只是電子開關(guān)、電感、電容。電子開關(guān)只有快速地開通、快速地關(guān)斷這兩種狀態(tài)。只有快速狀態(tài)轉(zhuǎn)換引起的損耗才小，目前使用的電子開關(guān)多是雙極型晶體管、功率場效應(yīng)管，逐步普及的有IGBT管，還有各種特性較好的新式的大功率開關(guān)元件。</p>

23、;<p><b>　　2.1.2 電感</b></p><p>　　電感是開關(guān)電源中常用的元件，由于它的電流，電壓相位不同，因此理論損耗為零。電感常為儲能元件，也常與電容公用在輸入濾波器和輸出濾波器上，用于平滑電流，也稱它為扼流圈。其特點(diǎn)是流過它上的電流有“很大的慣性”。換句話說，由于“磁通連續(xù)性”，電感上的電流必須是連續(xù)的，否則將會產(chǎn)生很大的電壓尖峰波。</p>

24、<p>　　電感為磁性元件，自然有磁飽和的問題，多數(shù)情況下，電感工作在線性區(qū)，此時(shí)電感值為一常數(shù)，不隨端電壓與流過的電流而變化。但是，在開關(guān)電源中有一個(gè)不可忽視的問題，就是電感的繞線所引起的兩個(gè)分布參數(shù)（或稱寄生參數(shù)）的現(xiàn)象。其一是繞線電阻，這是不可避免的；其二是分布式雜散電容，隨繞線工藝、材料而定。雜散電容在低頻時(shí)影響不大，隨頻率提高而漸顯出來，到一頻率以上時(shí)，電感也許變成電容的特性了。如果將雜散電容集成為一個(gè)，則從電感的

25、等效電路可看出在一角頻率后的電容性。</p><p><b>　　2.1.3 電容</b></p><p>　　電容是開關(guān)電源中常用的元件，它與電感一樣也是儲存電能和傳遞電能的元件。但對頻率的特性卻剛好相反。應(yīng)用上，主要是“吸收”紋波，具平滑電壓波形的作用。實(shí)際上的電容并不是理想的元件。電容器由于有介質(zhì)、接點(diǎn)與引線，形成一個(gè)等效串聯(lián)內(nèi)電阻ESR。這種等效串聯(lián)內(nèi)電阻在開

26、關(guān)電源中小信號控制上，以及輸出紋波抑制的設(shè)計(jì)上，起著不可忽視的作用。另外電容等效電路上有一個(gè)串聯(lián)的電感，它在分析電路器濾波效果時(shí)非常重要。有時(shí)加大電容值并不能使電壓波形平直，就是因?yàn)檫@個(gè)串聯(lián)寄生電感起著副作用。</p><p>　　電容的串聯(lián)電阻與接點(diǎn)和引出線有關(guān)，也與電解液有關(guān)。常見鋁電解電容的成分為AL2O3，導(dǎo)電率比空氣的大七倍，為了能提高電容量，把鋁箔表面做成有規(guī)律的凸凹不平狀，使氧化膜表面積加大，加入的

27、電解液可在凸凹面上流動。普通的鋁電解電容在高頻脈動電流大幅度增加下，高頻阻抗溫度上升較大，成了開關(guān)電源長壽命的瓶頸。</p><p>　　所謂好電容耐反波電流，耐溫升，ESR值小。電容電解液受溫度影響，溫度升高，電阻減小，即電容串聯(lián)電阻減小，則是理想的。</p><p>　　溫度升高，等效串聯(lián)電阻加大，導(dǎo)致電容壽命減短，這是普通鋁電解電容的缺點(diǎn)。為改善這一缺點(diǎn)，將電解液覆蓋在氧化膜表面后將

28、 其干燥形成固體式電解質(zhì)電容，即“鉭電容”。</p><p>　　2.1.4器件選擇要點(diǎn)</p><p>　　只如果外接開關(guān)管，最好選擇開關(guān)三極管或功率MOS 管，注意耐壓和功耗。如果開關(guān)頻率很高，電感可選用多線并繞的，以降低趨膚效應(yīng)的影響。續(xù)流二極管一般選恢復(fù)時(shí)間短、正向?qū)妷盒〉男ぬ鼗O管，但要注意耐壓。如果輸出電壓很小(零點(diǎn)幾伏)，就必須使用MOS管續(xù)流。輸出濾波電容一般使用高頻

29、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)0.1～1μf電容，可以改善瞬態(tài)響應(yīng)。</p><p>　　2.1.5 電源設(shè)計(jì)的器件選擇需要注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1）選擇設(shè)計(jì)靈活性較大的DC/DC變換器，擴(kuò)大電路設(shè)計(jì)的范圍。 2） 低消耗電流、高效率可延長電池的使用壽命。 3） 可使用小型的外接元器件，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品小型化。 4）有力的技術(shù)支持工具。<

30、;/p><p>　　2.1.6 元器件的選用</p><p>　　因?yàn)樵骷苯記Q定了電源的可靠性，所以元器件的選用非常重要。元器失效主要集中在以下四個(gè)方面。</p><p>　　質(zhì)量問題造成的失效與工作應(yīng)力無關(guān)。質(zhì)量不符合的可以通過嚴(yán)格的檢查加以剔除，在工程應(yīng)用時(shí)應(yīng)選用定點(diǎn)生產(chǎn)廠家的成熟產(chǎn)品。</p><p>　　(1)元器件可靠問題</

31、p><p>　　元器件可靠性問題，即基本失效率的問題，這是一種隨機(jī)性質(zhì)的失效，與質(zhì)量問題的區(qū)別是元器件的失效率取決于工作應(yīng)力水平。在一定的應(yīng)力水平下，元器件的失效率會大大下降。電源設(shè)備主要元器件的篩選試驗(yàn)一般要求：</p><p>　　a.電阻在濕溫下按技術(shù)條件進(jìn)行100%的測試，剔除不合格品。</p><p>　　b.普通電容器. 按技術(shù)條件進(jìn)行100%的測試，剔除不

32、合格品。</p><p>　　c.接插件按技術(shù)條件抽樣檢測各種參數(shù)。</p><p>　　d.半導(dǎo)體器件按以下程序進(jìn)行篩選：目檢、初測、高溫儲存、高低溫沖擊、電功率老化、高溫測試、低溫測試、常溫測試。篩選結(jié)束后應(yīng)計(jì)算剔除率：Ｑ=n/N*100%式中：N——受試樣品總數(shù)； n——被剔除的樣品數(shù)。</p><p>　　如果Ｑ超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上限值，則本批元器件全部不準(zhǔn)上機(jī)

33、，并按規(guī)定處理。</p><p><b>　　(2) 設(shè)計(jì)問題 </b></p><p>　　首先是恰當(dāng)?shù)剡x用合適的元器件：</p><p>　　a.盡量選用硅半導(dǎo)體器件，少用或不用鍺半導(dǎo)體器件。</p><p>　　多采用集成電路，減少分離器件的數(shù)目。</p><p>　　開關(guān)管選用MOSFET

34、能簡化驅(qū)動電路，減少損耗。</p><p>　　輸出整流管盡量采用具有軟恢復(fù)特性的二極管。</p><p>　　應(yīng)選擇金屬封裝、陶瓷封裝、玻璃封裝的器件。禁止選用塑料封裝的器 件</p><p>　　集成電路必須是一類品或符合MIL-M-38510、MIL-S-19500標(biāo)準(zhǔn)封裝B-1 以上質(zhì)量等級的軍品。</p><p>　　設(shè)

35、計(jì)時(shí)盡量少用繼電器，確有必要時(shí)選用接觸良好的密封繼電器。</p><p>　　原則上不選用繼電器，必須保留的應(yīng)進(jìn)行固封處理。</p><p>　　吸收電容器與開關(guān)整流管的距離應(yīng)當(dāng)接近，因流過高頻電流，鼓易升溫， 所以要求這些電容器具有高頻低損耗和耐高溫的特性。</p><p>　　2.2 技術(shù)指標(biāo)含義</p><p><b>　　2

36、.2.1 含義</b></p><p>　　1）穩(wěn)壓系數(shù) </p><p>　　穩(wěn)壓系數(shù)有絕對系數(shù)和相對系數(shù)兩種。絕對系數(shù)表示 負(fù)載不變是，穩(wěn)壓電源輸出直流變化量Uo與輸出電壓變換量Ui 引起多大的輸 出電壓的變換，所以絕對穩(wěn)壓系數(shù)K值越小越好，K小時(shí)說明同一UI引起的U0越小，也就輸出的電壓越穩(wěn)定，這種表示方法在工程設(shè)計(jì)中常用到，但是穩(wěn)定電壓中更重視相對穩(wěn)壓系數(shù)。

37、相對穩(wěn)壓系數(shù)S表示在負(fù)載不變時(shí)，穩(wěn)壓器輸出直流電壓Uo的相對變化量△Uo與輸入電網(wǎng)電壓Ui的相對變化倆量△Ui之比即S=△Uo/Uo/△Ui/Ui，一般不特別說明，穩(wěn)壓系數(shù)通常是指相對穩(wěn)壓系數(shù)S，而不是絕對穩(wěn)壓系數(shù)K。</p><p><b>　　2）輸入電壓調(diào)整率</b></p><p>　　輸入電壓調(diào)整率用于衡量當(dāng)負(fù)載和環(huán)境不變時(shí)，因輸入電壓的變化而引起的輸出電壓

38、的改變。它是一個(gè)直流參說，不包括輸入電壓紋波或瞬間變化電壓產(chǎn)生的影響，通過在輸入端串聯(lián)一個(gè)預(yù)置穩(wěn)壓器或一個(gè)低成本的RC濾波器，既可有效的改善總體的輸入電壓調(diào)整率。</p><p><b>　　3）導(dǎo)通建立時(shí)間</b></p><p>　　導(dǎo)通建立時(shí)間是指系統(tǒng)加電后基準(zhǔn)輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間。該參數(shù)對于采用電池供電的便攜式系統(tǒng)來說是重要的，因?yàn)檫@類系統(tǒng)為節(jié)省電能，長時(shí)間

39、或間隙方式供電。</p><p>　　2.2.2負(fù)載對輸入電壓影響的幾種指標(biāo)形式</p><p>　　1）負(fù)載調(diào)整（也稱電流調(diào)整率）</p><p>　　在額定電壓下，負(fù)載電流從0便到最大時(shí)，輸入電壓的最大相對變化量，常用百分說表示，又是也用絕對變化兩表示。</p><p>　　2）輸出電阻（也稱等效電阻）</p><p&

40、gt;　　在額定電網(wǎng)電壓下，由于負(fù)載電流變化△Il引起輸出電壓變化△Uo，則輸出電阻為Ro=|△Uo/△Il|</p><p><b>　　3）最大波紋電壓</b></p><p>　　在額定輸出電壓和負(fù)載電流下，輸出電壓的波紋（包括噪聲）的絕對值大小，通常一峰——峰值或有效值表示。</p><p>　　4）紋波系數(shù)R(%)</p>

41、<p>　　在 額定負(fù)載電流下，輸出波紋電壓的有效值Ums與輸出直流電壓之比 </p><p>　　5) 波紋電壓抑制比</p><p>　　波紋電壓抑制比是指在規(guī)定的紋波頻率（例如50HZ）下輸入電壓重的紋波電壓Ui與輸出電壓中的紋波電壓Uo之比，即紋波電壓抑制比＝Ui/Uo</p><p>　　6)溫度漂移合溫度系數(shù)</p><

42、p>　　環(huán)境的溫度變化影響元器件的參說得變化，從而引起穩(wěn)壓器輸出的電壓變化，稱為溫度漂移。常用溫度系數(shù)表示溫度飄逸的大小，溫度每變化一度引起輸出電壓只得變化△Uo稱為絕對溫度系數(shù)，單位是V/℃或mv/℃溫度每變化一度引起的輸出電壓相對變化△U/Uo稱為溫度相對系數(shù)，單位％℃</p><p><b>　　7)漂移</b></p><p>　　穩(wěn)壓器在輸入電壓負(fù)載電

43、流和環(huán)境溫度保持一定的情況下，元器件參說得不穩(wěn)定也會造成輸出電壓得變化。慢變化叫做漂移，快變化叫做噪聲，介于而這之間叫做起伏，在一般使用中只考慮飄逸就可以了。</p><p>　　表示漂移的方法有兩種。一種是在指定時(shí)間內(nèi)輸出電壓之的變化△U；另一種是用在指定時(shí)間那輸出電壓的相對變化△Uo/Uo,考慮漂移的時(shí)間可以定為、1min,10min,8h或更長。只有在精度較高的穩(wěn)壓器中，才有溫度系數(shù)和溫漂系數(shù)兩項(xiàng)指標(biāo)。&l

44、t;/p><p>　　2.2.3 三個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)</p><p>　?。?）電壓調(diào)整率S </p><p>　　電壓調(diào)整率又稱之為穩(wěn)壓系數(shù)，用S表示。若由于輸入電壓Vs的相對變化而引起的輸出電壓的相對變化，則定義為在負(fù)載電流和環(huán)境溫度不變的情況下，輸出相對變化與輸入相對變化的比值。S的大小反映了一個(gè)穩(wěn)壓電源克服輸入電壓變化影響的能力。顯然S的越小，即在同樣的輸入

45、電壓條件下，輸出電壓變化越小，即電源穩(wěn)定性越好。通常S的值在1%～0.01%范圍內(nèi)。</p><p>　?。?）負(fù)載調(diào)整率（輸出內(nèi)阻R0）</p><p>　　負(fù)載調(diào)整率又稱電流調(diào)整率，它是在規(guī)定輸入電壓下，用負(fù)載電流從零（空載）到最大值（滿載）時(shí)，輸出電壓的相對變化率來表示的。負(fù)載調(diào)整率也可用動態(tài)輸出內(nèi)阻R0來表示。若負(fù)載電流的變化引起輸出電壓的變化，則R0定義為在輸入電壓及環(huán)境溫度不變

46、的條件下，V0與I0的比值。R0反映了負(fù)載變動時(shí)，輸出電壓V0維持穩(wěn)定的能力。顯然，R0越小，則當(dāng)I0變化時(shí)，輸出電壓變化越小，即越穩(wěn)定。</p><p>　　輸出紋波電壓V01 </p><p>　　整流輸出的紋波電壓Vs1，經(jīng)過穩(wěn)定電壓的穩(wěn)壓作用，使穩(wěn)壓電源的穩(wěn)波輸出電壓V0大大地降低。而穩(wěn)波輸出降低的程度與穩(wěn)壓電路的穩(wěn)定系數(shù)S有關(guān)，其關(guān)系式V01=S*V0*Vs1/Vs.</

47、p><p>　　2.2.4 PCB布局和布線的要點(diǎn)</p><p>　?。?）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輸出電容上引出，并注意芯片或開關(guān)管的散熱。</p><p>　?。?）電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。</p><p&g

48、t;　?。?）DC/DC變換器、開關(guān)元件和整流器應(yīng)盡可能靠近變壓器放置，以使其導(dǎo)線長度最小。</p><p>　　第三章 芯片 MC34063的簡介</p><p>　　3.1 MC34063集成電路簡介 </p><p>　　3.1.1 集成電路MC34063概述 </p><p>　　MC34063是有UA78S40進(jìn)一步簡化的來的，

49、由于 UA78S40內(nèi)部設(shè)置了與主穩(wěn)壓系統(tǒng)無關(guān)的運(yùn)算放大器，及開關(guān)性能，正相壓降都不如意的續(xù)流二極管，使其引出腳增多，加上一些不必要的引出端，比如基準(zhǔn)電壓的輸出端等，不得已采用16腳封裝，其后，美國摩托羅拉公司對UA78S40加以簡化，取出了內(nèi)部運(yùn)算放大器和續(xù)流二極管，改為雙列8腳PIC和SMD兩種封裝形式，型號為MC34063，其技術(shù)參數(shù)基本與UA78S40相同。MC34063和UA78S40除作降壓開關(guān)電源外，兩者可作升壓極性反轉(zhuǎn)和

50、多組輸出的電壓開關(guān)電源。由于MC34063體積小，且又SMD封裝形式，故應(yīng)用較廣。</p><p>　　34063一種用于DC－DC電源變換的集成電路，應(yīng)用比較廣泛，通用廉價(jià)易購?？捎糜陔妷旱纳龎海祲阂约皹O性的反轉(zhuǎn)。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＞250～300MA時(shí)，可以通過外接擴(kuò)功率管的方法擴(kuò)大電流，雙

51、極型或MOS型擴(kuò)流管均可。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（１＋R1／R2）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。Rsc＝0.33／IpkLmin(電感)：Lmin＝(Vimin－Vces)*Ton/ IpkCo(濾波電容)：決定輸出電壓波紋系數(shù)，Co＝Io*ton/Vp-p

52、(波紋系數(shù))固定值參數(shù)：Vces=1.0V　　ton/toff=(Vo+Vf－Vimin)/(Vimin－Vces)　　Vimin:輸入電壓不穩(wěn)定時(shí)的最小值　　Vf=1.2V 快速開關(guān)二極管正向壓降其他手冊參數(shù)：參數(shù)名稱  符號 </p><p>　　最高頻率  f  kHz  0.1～100KHZ   0.1

53、～100KHZ       0.1～100KHZ 功 率        P         W      1.25W       1.25W    

54、60;        0.9W 工作溫度     Ta        度     0～70度     0～70 0～70度 在實(shí)際應(yīng)用中的注意：· 快速開關(guān)二極管可以選用IN4148，在要求高效率的場

55、合必須使用IN5819！· 34063能承受的電壓，即輸入輸出電壓絕對值之和不能超過40V，否則 不能安全穩(wěn)定的工作</p><p>　　3.1.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳概述</p><p>　　核心元件MC34063是一種微功耗的集成穩(wěn)壓器，不僅效率高，而且能方便地實(shí)現(xiàn)降壓、升壓、反轉(zhuǎn)等多種功能。</p><p>　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)：它是一種單片雙極型

56、線性集成電路，專用于直流-直流變換器控制部分,片內(nèi)包含有溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源、一個(gè)占空比周期控制振蕩器驅(qū)動器和大電流輸出開關(guān)，能輸出1.5A的開關(guān)電流。 </p><p>　　管腳引線與外形封裝：</p><p><b>　　a.管腳引腳功能</b></p><p>　　外接定時(shí)電容Ct用于振蕩器的定時(shí)，調(diào)節(jié)Ct可使振蕩頻率在100HZ~100K

57、HZ范圍內(nèi)變化；Ipk電流取樣其作用是保證片內(nèi)開關(guān)功率管的電流不超過其最大允許電流。</p><p>　　參考電壓源是溫度補(bǔ)償?shù)膸痘鶞?zhǔn)源，振蕩器的振蕩頻率由腳的外接定時(shí)電容決定，開關(guān)晶體管由比較器的反向輸入端和與振蕩器相連的邏輯控制線路置成ON，并由與振蕩器輸出同步的下一個(gè)脈沖置成OFF。  b.外形封裝MC34063的管腳引線和外形封裝如下圖. </p><p>　　對

58、于不同形狀的外形封裝,其熱敏特性、產(chǎn)品標(biāo)記、工作溫度范圍等見下表</p><p>　　3.1.3 主要性能:</p><p>　　a.具有精度高并且?guī)囟妊a(bǔ)償?shù)?.25V基準(zhǔn)電壓源.</p><p>　　b.內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源的精度可達(dá)2%. </p><p>　　c.可以構(gòu)成輸出電壓可調(diào)的DC/DC變換器.</p><p&g

59、t;　　d.可以構(gòu)成升壓式、降壓式和極性反相式DC/DC變換器.</p><p>　　e.內(nèi)部的輸出級含有一個(gè)中功率的開關(guān)管,不需外加功率管就直接構(gòu)成中功率的DC/DC變換器.</p><p>　　f.具有雙列直插式和表面封裝形式.</p><p>　　3.1.4 技術(shù)指標(biāo):</p><p><b>　　A. 輸入電源電壓</

60、b></p><p>　　MC34063的輸入電源電壓范圍為3～40V.</p><p><b>　　B. 輸入開關(guān)電流</b></p><p>　　MC34063的輸入開關(guān)電流≥1.5A.</p><p><b>　　C. 振蕩頻率</b></p><p>　　MC3

61、4063的振蕩頻率為100KHZ.</p><p>　　D. 基準(zhǔn)電壓源的精度</p><p>　　MC34063的基準(zhǔn)電壓源的精度為2%.</p><p><b>　　E. 靜態(tài)工作電流</b></p><p>　　MC34063的靜態(tài)工作電流為2.5mA.</p><p>　　F. 主要電參數(shù)

62、的極限值</p><p>　　1.輸入電源電壓的極限值:50V</p><p>　　2.內(nèi)部比較器輸入電壓范圍的極限值:-0.3～40V.</p><p>　　3.振蕩器電源電壓的極限值:40V.</p><p>　　4.輸出功率開關(guān)發(fā)射極電源電壓的極限值:40V.</p><p>　　5.輸出功率開關(guān)發(fā)射極與集電極電

63、壓的極限值:40V.</p><p>　　6.驅(qū)動級集電極電壓的極限值:40V.</p><p>　　7.驅(qū)動級集電極電流的極限值:100mA.</p><p>　　8.功率開關(guān)的輸出電流極限值:1.5A.</p><p>　　9.具有DIP-8和SO-8兩種外形封裝,可工使用者靈活選用.</p><p>　　10.耗

64、散功率的極限值(25℃的環(huán)境溫度):DIP-8型封裝為1.25W,SO-8型封裝為0.625W.</p><p>　　11.工作溫度范圍極限值:AC級的為0～70℃,AB級的為-40～85℃.</p><p>　　12.儲存溫度范圍的極限值:-40～85℃.</p><p>　　G. 1. 振蕩器的技術(shù)參數(shù)</p><p>　　2.輸出開關(guān)

65、的技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　比較器的技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　H. 輸入電源電流 </p><p>　　當(dāng)輸入電源電壓為5～40V，Ct=1Nf，第7端與Vin端短路，第5端電壓大于比較器的門限電壓，第2端接地，其余的管腳懸空時(shí)，輸入電源電流為2.5mA。</p><p>　　3.2

66、 電路原理解釋、功能、應(yīng)用、及計(jì)算</p><p>　　3.2.1 內(nèi)部原理框圖：</p><p><b>　　內(nèi)部電路工作原理</b></p><p>　　振蕩器通過恒流源對外接在CT管腳(3腳)上的定時(shí)電容不斷地充電和放電以產(chǎn)生振蕩波形。充電和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輸入端在振蕩器對外充電時(shí)

67、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SI檢測端(5腳)通過檢測連接在V+和5腳之間電阻上的壓降來完成功能。當(dāng)檢測到電阻上的電壓降接近超過300mV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)行快速充電以減少充電時(shí)間和輸出開關(guān)管的

68、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。</p><p><b>　　3.2.3 功能</b></p><p>　　不僅可以構(gòu)成具有各種輸出形式的DC/DC電壓變換器，它能使用最少的外接元件構(gòu)成開關(guān)式升壓變換器、降壓式變換器和反向器。 還有就是在開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中承擔(dān)PWM控制器。</p><p>　　3.2.4 典型應(yīng)用 &l

69、t;/p><p>　　圖二是進(jìn)行降壓式的DC-DC轉(zhuǎn)換應(yīng)用。其輸出電壓值可通過改變R4、R5電阻值來進(jìn)行調(diào)整，其輸出電壓符合以下公式：Vout=(1+R4/R5)*1.25V 電路中限流電阻取值為0.15Ω,因此輸入電流被限流在0.3V/0.15Ω=2A。改變限流電阻即可改變限流值。（注：下同） </p><p>　　圖三是進(jìn)行升壓式的DC-DC轉(zhuǎn)換應(yīng)用。其輸出電壓值也是通

70、過改變R4、R5電阻值來進(jìn)行調(diào)整，其輸出電壓符合以下公式：Vout=(1+R4/R5)*1.25V 。</p><p>　　圖四是反轉(zhuǎn)式的DC-DC轉(zhuǎn)換應(yīng)用。其輸出電壓值也是通過改變R2、R3電阻來進(jìn)行調(diào)整，其輸出電壓符合以下公式：Vout=(1+R3/R2)*1.25V  電路中限流電阻取值為0.3Ω,因此輸入電流被限流在0.3V/0.3Ω=1A。  電路中限流電阻取值為0.3Ω,

71、因此輸入電流被限流在0.3V/0.3Ω=1A。 </p><p>　　3.2.5 MC34063的特殊應(yīng)用</p><p>　　● 擴(kuò)展輸出電流的應(yīng)用</p><p>　　DC/DC轉(zhuǎn)換器34063開關(guān)管允許的峰值電流為1.5A，超過這個(gè)值可能會造成34063永久損壞。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

72、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，輸出電壓為3.3V，采用220μH的電感，輸出平均電流達(dá)到900mA，峰值電流為1200mA。</p><p>　　單純依賴34063內(nèi)部的開關(guān)管實(shí)現(xiàn)比900mA更高的輸出電流不是不可以做到，但可靠性會受影響。要想達(dá)到更大的輸出電流，必須借助外加開關(guān)管。圖2和圖3是外接開關(guān)管降壓電路和升壓電路。</p><p

73、>　　圖2 升壓型達(dá)林頓及非達(dá)林頓接法</p><p>　　圖3 降壓型達(dá)林頓及非達(dá)林頓接法</p><p>　　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?，所以三極管關(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)，圖4所示，此驅(qū)動電路可以將Q1

74、的Vce保持在 0.7V以上，使其導(dǎo)通在弱飽和狀態(tài)。</p><p>　　圖4 抗飽和驅(qū)動電路</p><p>　　利用一片34063就可以產(chǎn)生三路電壓輸出，如圖5所示。</p><p>　　圖5 輸出3路電壓的34063電路</p><p>　　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

75、不能超過1.5A，同時(shí)兩路附加電源的輸出功率和必須小于V_IN·I·(1-D)，其中I為主輸出的電流，D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。</p><p>　　● 具有關(guān)斷功能的34063電路</p><p>　　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

76、時(shí)啟動。圖6是具有關(guān)斷功能的34063電路，R4取510Ω，R6取3.9kΩ。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。</p><p>　　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。</p><p>　　取C11為1μF，R10為510Ω，就可以達(dá)到200～500ms的啟動延時(shí)(延時(shí)時(shí)間和輸入電壓有關(guān))。這

77、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。</p><p>　　● 恒流恒壓充電電路</p><p>　　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?，充電電流逐漸減小。</p><p>　　圖6 具有關(guān)斷功能的34063電路</p><p>

78、;　　圖7 具有延時(shí)啟動功能的34063電路</p><p>　　圖8 恒壓恒流充電電路</p><p>　　開關(guān)電源的頻率和ADSL性能</p><p>　　3.2.6 主要參數(shù)的計(jì)算方法</p><p>　　Vsat為輸出功率開關(guān)的飽和壓降。</p><p>　　Vf為輸出整流器的導(dǎo)通壓降</p>&

79、lt;p>　　Vin為輸入電源電壓</p><p>　　Vout為輸出電壓，其計(jì)算公式為Vout=1.25（1+R2/R1）</p><p><b>　　Iout為輸出電流</b></p><p>　　Fmin為在固定的輸入電源電壓和輸出電流的條件下，芯片內(nèi)部振 蕩器的工作頻率。</p><p>　

80、　Vripple為輸出紋波電壓的峰峰值。</p><p>　　功能：不僅可以構(gòu)成具有各種輸出形式的DC/DC電壓變換器，它能使用最少的外接元件構(gòu)成開關(guān)式升壓變換器、降壓式變換器和反向器。 還有就是在開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中承擔(dān)PWM控制器。</p><p>　　3.2.7 MC34063的局限性</p><p>　　1)效率偏低。對于降壓應(yīng)用，效率一般只有70%左右，輸

81、出電壓低時(shí)效率更低。這就使它不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。</p><p>　　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。</p><p>　　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)

82、，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。</p><p><b>　　第四章 電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　4.1.1 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求</p><p>　　在輸入電壓為3～40V的條件下</p&

83、gt;<p>　　本設(shè)計(jì)輸入電壓選擇3V。</p><p>　　a.輸出電壓為±12V時(shí)，輸出電流為100mA ；輸出電壓為3.6V時(shí)，輸出電流為500mA。</p><p>　　b.振蕩頻率10HZ～100KHZ，本設(shè)計(jì)振蕩頻率選擇20 KHZ。</p><p>　　c.電壓調(diào)整率≤1%（輸入電壓范圍為3～40V）。</p>

84、<p>　　d.負(fù)載調(diào)整率≤1%（輸入電壓3V下，空載到滿載）。</p><p>　　e.紋波電壓（峰峰值）≤100mV，本設(shè)計(jì)選擇40mV.</p><p><b>　　設(shè)計(jì)電路要求</b></p><p>　　此設(shè)計(jì)在輸出電流、高效率、小型化，輸出電壓的要求：1.需求的輸出電流較小，可選擇FET內(nèi)置型；輸出電流需要較大時(shí)，選擇外接

85、FET類型。2.關(guān)于效率有如下考慮：如果需優(yōu)先考慮重負(fù)荷時(shí)的紋波電壓及消除噪聲音，可選擇PWM控制型；如果同時(shí)亦需重視低負(fù)荷時(shí)的效率，即可選擇PFM/PWM切換控制型。3.如果要求小型化，則可選擇能使用小型線圈的高頻產(chǎn)品。通過使用高效率的產(chǎn)品，相對可使用較低電感值的線圈。即使用小型線圈，即使用的是小型線圈也可得到相同的效率及輸出電流。但是因?yàn)楫?dāng)DC/DC變換器高頻化后由于開關(guān)次數(shù)隨之增加的原因。開關(guān)損失也會增大，從而導(dǎo)致效率會有所降低。

86、因此效率是由線圈性能提升與開關(guān)損失增加兩方面折中決定的。線圈：如果追求高效率，最好選擇直流電阻和電感值較小的線圈。但是如果電感值較小的線圈由于頻率較低的DC/DC，就會超過線圈的額定電流，線圈會產(chǎn)生磁飽和現(xiàn)象，引起效率惡化或損壞線圈。而且如果電感值太小，也會引起紋波電壓變大。所以在選擇線圈時(shí)，則流向線圈的電流不要超過線圈的額定電流。4.在輸出電壓方面，如果輸出電壓需要達(dá)到固定電壓以上，或需要不固定的輸出電壓時(shí)，則可選擇輸出可變的VDD&

87、lt;/p><p>　　4.1.3 電路器件的參數(shù)選擇 </p><p>　　1） 如何選擇電感 </p><p>　　DC-DC變換器的本質(zhì)是將電能以磁通量的形式儲存在電感中，然后再將該能量轉(zhuǎn)移到負(fù)載上。正因?yàn)閮Υ娴氖谴磐浚皇浅潆婋姾?，所以只要選擇恰當(dāng)?shù)拈_關(guān)策略，就能使輸出電壓比輸入電壓高、低或者極性相反。為實(shí)現(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)移，配合MC34063使用的電感應(yīng)該滿

88、足三個(gè)要求：首先，電感的感應(yīng)系數(shù)應(yīng)當(dāng)很小，以保證在最差情況下(輸入電壓最低、功率開關(guān)打開的時(shí)間最短)電感中能存儲到足夠的能量，但感應(yīng)系數(shù)也不是越小越好，因?yàn)檫€要保證在另一極端情況下(輸入電壓最高、開關(guān)打開時(shí)間最長)MC34063及電感的最大(開關(guān))電流指標(biāo)不至于被突破；其次，電感必須能夠存得下需求的磁通量，也就是電感不能進(jìn)入飽和狀態(tài)。在基于MC34063的常規(guī)設(shè)計(jì)中，可以使用鐵氧體工藝制造的可表面貼裝的小型電感，只要它們滿足飽和電流為3

89、00mA～1A，同時(shí)直流電阻小于0.4Ω的條件；最后，電感的直流電阻越小越好，以保證電感線圈不會消耗過多的能量，因?yàn)檫@會使電感產(chǎn)生過多熱量。在選用電感時(shí)還應(yīng)考慮到電磁干擾的問題，一般圓弧形狀的電感對減少電磁干擾有比較好的作用。還有一點(diǎn)也是最重要的，就是在選擇電感前一定要先確定整個(gè)電源電路的輸入電壓、輸出電壓</p><p>　　a.在升壓變換器設(shè)計(jì)中如何選擇電感 </p><p>　　在一

90、個(gè)升壓變換器中，電感中存儲的能量如下式所示： PL=(VOUT+VD-VIN MIN)(IOUT) 式中，VD是二極管的壓降(對1N5818肖特基二極管來說是0.5V)。為保證變換器能調(diào)整輸出電壓，每個(gè)周期中由電感提供的能量必須不小于： E7 PL/fOSC 其中fOSC即為LT1111內(nèi)置振蕩器的固有振蕩頻率72kHz。當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，電感中的電流可由下式表示： </p><p>　　其中R'表示功率開

91、關(guān)的等效電阻(25℃時(shí)的典型值為0.8Ω)與電感直流電阻的和。如果功率開關(guān)上的壓降和VIN相比很小，則可得到一個(gè)簡化的公式： </p><p>　　上面這個(gè)公式假設(shè)的前提是t=0，而且電感中的電流為0。這種情況的電感工作于“不連續(xù)模式”，因?yàn)殡姼兄械碾娏鞅晃覀兗僭O(shè)為0了。實(shí)際上，電感中的電流是不可能突然降至0的。將t的取值改為MC34063參數(shù)表中所示的開關(guān)打開的時(shí)間(典型值為7μs)，就可以求出針對某個(gè)特定的L

92、值和VIN的IPEAK值。求出IPEAK值后，在開關(guān)即將關(guān)閉前電感中存儲的能量就可以用下式求出： </p><p>　　式中，EL的值必須大于PL/fOSC以保證變換器能傳遞(或者說轉(zhuǎn)移)需求的能量。為提高效率，IPEAK值必須保持在1A以下，更高的開關(guān)電流只會導(dǎo)致開關(guān)上的壓降增加而使總的效率降低?？傊?，開關(guān)電流應(yīng)盡可能小，這樣會使開關(guān)、二極管及電感上的損耗也會相應(yīng)低一些。</p><p>

93、;　　b. 正壓變負(fù)壓的設(shè)計(jì)如何選擇電感 </p><p>　　所有的輸出功率都來自電感L1。這時(shí)： </p><p>　　在這種變換器模式下，功率開關(guān)被接成共集電極接法(與降壓模式相同)。功率開關(guān)上的壓降可以等效為一個(gè)0.75V的電壓源和一個(gè)0.65Ω電阻的串聯(lián)電路。 </p><p>　　當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，電感中的電流可以表示為： </p><p

94、>　　其中R'為電感的直流電阻值加上0.65Ω，而VL為輸入電壓VIN減去0.75V。 </p><p>　　2） 如何選擇電容 </p><p>　　選擇合適的輸出電容和選擇合適的電感同等重要。如果這個(gè)濾波電容選擇得不好，那么變換器的效率可能會降低，輸出紋波也有可能比較大。我們通常使用的普通鋁電解電容，雖然比較便宜而且容易買到，但它的等效串聯(lián)阻抗(ESR)和等效串聯(lián)電感(E

95、SL)的特性都比較差，不適合配合MC34063使用。市場上有專為開關(guān)式的DC-DC變換器設(shè)計(jì)的ESR值較小的鋁電解電容，它們的特性比普通的鋁電解電容好很多，特別是ESR值可以做得很小。鉭電容的特性也非常好，只是價(jià)格比較高。通過實(shí)驗(yàn)得知，在基于MC34063的變換器中，使用上述三種容量均為100μF的電容(假設(shè)變換器的最大開關(guān)電流為500mA)，不同的電容表現(xiàn)是不一樣的。使用普通鋁電解電容的變換器的輸出過沖最高達(dá)到120mV，而使用專用鋁

96、電解電容及鉭電容的變換器的輸出過沖最高就只有35mV左右。 </p><p>　　設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該充分利用ILIM特性來降低輸出紋波的幅值。以變換器工作于連續(xù)模式為例，如果是升壓變換器，其連續(xù)工作模式的條件是： </p><p>　　一旦輸入、輸出電壓滿足上式的關(guān)系，在開關(guān)關(guān)閉時(shí)電感的電流就不會回到零。而等到開關(guān)再次打開時(shí)，電感中的電流將從這個(gè)非零值開始增長。電感中的電流在比較器關(guān)閉振蕩器之

97、前已經(jīng)增長到一個(gè)相當(dāng)高的值了，這個(gè)較高的電流值將會造成輸出紋波過大，這顯然需要更大的輸出濾波電容和電感來抑制。不過，由于有了ILIM特性的支持，開關(guān)電流可以在到達(dá)一個(gè)用戶預(yù)先設(shè)定的值處觸發(fā)功率開關(guān)關(guān)閉。這樣，輸出紋波就能減小到最小的程度，對輸出濾波電容的要求也就會低得多。 </p><p>　　3） 如何選擇二極管在MC34063的應(yīng)用中，選擇箝位二極管時(shí)必須遵循的三條準(zhǔn)則包括開關(guān)速度、正向?qū)〞r(shí)的壓降、漏電流。

98、我們通常用來作整流器的二極管，如1N4001是絕不適于開關(guān)型電壓變換器的，它們的額定電流雖然可以達(dá)到1A，但開關(guān)時(shí)間卻長達(dá)10μs～50μs，這是不可接受的。如果用戶使用這種整流管，那么變換效率將受到嚴(yán)重影響，甚至完全不能工作。 </p><p>　　大多數(shù)MC34063的應(yīng)用電路中可以使用1N5818肖特基二極管，或是它的可表面貼裝的互換型號MBRS130T3。1N5818在通過1A電流的情況下，其正向?qū)〞r(shí)的

99、壓降為500mV，1N5818的開關(guān)時(shí)間較快，漏電流只有4μA～10μA，這使得1N5818比較適合MC34063的需要。如果變換器的最大開關(guān)電流不超過100mA，那么用戶也可以選擇1N4148，這種二極管在25℃時(shí)的漏電流只有1nA～5nA，而且比1N5818更便宜，只是它的通過電流較小，因而不允許在1A的開關(guān)電流下工作。</p><p>　　4.2 升壓電路圖設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算</p><p

100、>　　4.2.1 升壓電路原理圖及原理解釋</p><p>　　當(dāng)開關(guān)S接通時(shí)，供電電源E接于電源L兩端，使流經(jīng)電感的電流逐漸增大并儲存能量。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電感L和電源同時(shí)向負(fù)載和電容提供能量，此時(shí)電流經(jīng)二極管Vd流向負(fù)載電阻RL并向電容充電。由電感L在釋放能量期間，其兩端的電動勢的極性為右正左負(fù)，故負(fù)載上得到的電壓將高于電源電壓Vin，若開關(guān)S反復(fù)接通與關(guān)斷，只要其頻率高于RC乘積的倒數(shù)，即可使負(fù)載電阻

101、RL兩端獲得連續(xù)的直流電壓。片內(nèi)開關(guān)管VT1即起圖（b）的作用。</p><p>　　4.2.2 升壓電路的相關(guān)計(jì)算公式 </p><p>　　圖（a）中過流保護(hù)是依靠接在6、7腳之間的外接電阻Rs上的電壓降來實(shí)現(xiàn)的，限流動作電壓為330mV，則限流電阻Rs=330mV/ Ipk，式中Ipk為限流值。外圍電路的其余元件參數(shù)按式（4～26）～（4～32）進(jìn)行計(jì)算。</p>&l

102、t;p>　　即V0=1.25*（1+R2/R1） （4～26）</p><p>　　Ton/Toff=[ V0+ Vf –Vin]/[ Vin-Vces] （4～27）</p><p>　　T= Ton+ Toff=1/f （4～28）</p><p>　　Ipk=2I0[T/Toff] （4～29） C0=[I0* Ton]/ △V

103、op-p （4～30）</p><p>　　L=[( Vin-Vces) Ton]/ Ipk （4～31） Ct=(2.5～4)*105 * Ton（43～32）</p><p>　　式中Vces為開關(guān)功率管的飽和壓降，一般取0.1V；Vf為續(xù)流二極管Vd的正向壓降，對于肖特基二極管取0.5V；對于快速恢復(fù)二極管取1.2V；Vin為輸入電壓，當(dāng)Vin為非穩(wěn)定電壓時(shí)，應(yīng)取其最小值

104、；△Vop-p為輸出紋波電壓的峰峰值。要特別注意對續(xù)流二極管的選用，其耐壓值應(yīng)大于2Vin，正向電流應(yīng)大于1.2I0，反向恢復(fù)時(shí)間應(yīng)小于開關(guān)功率管開啟時(shí)的一半。此時(shí)還要求續(xù)流二極管Vd正向電壓降小，反向電流小，存儲時(shí)間短，以及具有軟恢復(fù)特性等。</p><p>　　此設(shè)計(jì)要求中升壓的相關(guān)計(jì)算</p><p>　　由Vin=3V V0=12 V I0=100mA △Vop-

105、p=40mV f=20KHZ 時(shí)</p><p>　　電路元件參數(shù)計(jì)算如下：</p><p>　　取樣電阻R1和R2 的確定：由式（4～26）V0=1.25*（1+R2/R1）知12=1.25*（1+ R2/R1），則可得R2/R1=7，為降低功耗，一般取R2+ R1支路的電流IR=（0.002～0.004）I0，現(xiàn)取IR=0.4mA，可得R2+ R1= V0/IR=12/0.4=3

106、0KΩ，則可得R1=3.75 KΩ（實(shí)際上取3.8 KΩ）R2=36.2 KΩ（實(shí)際上取37 KΩ）。</p><p>　　限流電阻Rs的確定：由式（4～27）Ton/Toff=[ V0+ Vf –Vin]/[ Vin-Vces]可算出Ton/Toff=（12+0.5-3）/（3-1）=4.75，則T= Ton+ Toff=1/f=1/20KHZ=50us，Ton=41.5us，Toff=8.75us.再由式（4

107、～29）Ipk=2I0[T/Toff]計(jì)算出Ipk=2*100mA[50/8.75]=1143mA。如根據(jù)Ipk確定Rs，則Rs=330mV/ Ipk=0.33/1.143=0.289 Ω；如根據(jù)MC34063中開關(guān)功率最大允許電流1.5A來確定Rs，則Rs=0.22Ω。 </p><p>　　濾波電容C0的確定：由式（4～30）C0=[I0* Ton]/ △Vop-p可得C0=[=0.1 *41.5 us]/

108、40mA=103.7uF，實(shí)選C0=120 uF。</p><p>　　電感L的確定，由式（4～31）L=[( Vin-Vces) Ton]/ Ipk，可取Ipk==1.5A可計(jì)算出L=[（3-1）*41.5 us]/1.5A=55.3 uH，實(shí)選55 uH。</p><p>　　電容Ct的確定，由式（4～32）Ct=(2.5～4)*I 05* Ton 可得Ct=(2.5～4)* 10

109、5*41.5 us=12.45PF.計(jì)算的元件參數(shù)標(biāo)在圖（a）中，選用肖特基二極管IN5818。</p><p>　　4.3反轉(zhuǎn)電路圖設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算</p><p>　　4.3.1 反轉(zhuǎn)電路原理圖及原理解釋</p><p>　　下圖是采用MC34063構(gòu)成的正電源轉(zhuǎn)換為負(fù)電源的極性反轉(zhuǎn)電路。其特點(diǎn)是芯片接地端（4腳）和定時(shí)電容Ct的接地端均未接到地電位上，而是懸浮

110、在輸出端電位上。由圖可見，電感L上端的負(fù)電壓可通過二極管VD送至輸出端，從而獲得負(fù)極性輸出電壓，從輸出端可得到從-1.25V至- Vin之間的任意負(fù)電壓。應(yīng)注意的是該集成穩(wěn)壓器所承受的最大電壓，即不是輸入電壓Vin，也不是輸出電壓V0，此值應(yīng)小于MC36043的耐壓值（40V）。</p><p>　　4.3.2 反轉(zhuǎn)式電路的相關(guān)計(jì)算公式 </p><p>　　圖（a）中過流保護(hù)是依靠接在6