基于升壓芯片MC34063的升壓電源設(shè)計(jì)

升壓芯片MC34063在電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用范圍非常廣泛，此前我們也曾經(jīng)就這種升壓芯片的驅(qū)動(dòng)電源方案設(shè)計(jì)進(jìn)行過(guò)分享。在今天的分享中，我們將會(huì)為大家分享一種基于MC34063的小體積升壓電源設(shè)計(jì)方案，一起來(lái)看看吧。

想要全面的了解升壓芯片MC34063應(yīng)用于小體積升壓電源設(shè)計(jì)，我們首先需要弄清楚一個(gè)問(wèn)題，那就是MC34063芯片在降壓電源中是如何工作的。眾所周知，MC34063芯片外圍僅需少量元件即可實(shí)現(xiàn)DC-DC變換，多用于降壓變換輸出場(chǎng)合，這種應(yīng)用設(shè)計(jì)大多如下圖圖1所示。

從圖1中可以看到，這種基于MC34063的降壓電路應(yīng)用為典型的串聯(lián)型降壓變換，也就是我們常說(shuō)的buck型，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Q2(Q1)供電，Q2(Q1)導(dǎo)通時(shí)，電源通過(guò)1腳和2腳經(jīng)電感L給電容C3充電。Q2(Q1)截止時(shí)，電感L兩端感應(yīng)電壓極性變?yōu)樽筘?fù)右正，通過(guò)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Q2(Q1)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。

圖1 MC34063應(yīng)用于降壓電路示意圖

在了解了MC34063的工作特性之后，我們接下來(lái)再來(lái)看一下這種升壓芯片是如何在小型升壓電源模塊中進(jìn)行應(yīng)用的。從理論上分析，需ton接近于T，同時(shí)電感量L需很大。在實(shí)際電路中，電感量若做得很大，體積勢(shì)必很大，工程上很難實(shí)現(xiàn)，同時(shí)這樣輸出電壓幅值也不能很大。通過(guò)對(duì)MC34063芯片應(yīng)用研究，我們可以設(shè)計(jì)一種實(shí)用的升壓電源電路，可以實(shí)現(xiàn)快速充電。它只采用少量外圍元件，體積小，調(diào)試方便，克服了以往電源在整機(jī)中所占體積過(guò)大，質(zhì)量較重的缺點(diǎn)。

這種基于升壓芯片MC34063的小型升壓電源電路設(shè)計(jì)，如下圖圖2所示。從圖2所展示的電路系統(tǒng)中我們可以看到，外接電容C4在該系統(tǒng)中主要用于設(shè)定電源振蕩頻率，電容量可根據(jù)芯片振蕩頻率與電容的特性曲線選擇。電阻R2選擇小阻值，作為電流取樣電阻，由R2感應(yīng)的電壓與原邊電流關(guān)系為：URS=I原邊電流R2。通過(guò)電流取樣電阻R2的峰值電流決定于下式：Ipk≈1.0U/R2。

圖2 MC34063應(yīng)用于微型電源電路圖

在圖2所設(shè)計(jì)的這種基于升壓芯片MC34063的微型升壓電源電路中，我們主要利用MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管作為變換管，這是因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)管屬電壓型控制器件，所需驅(qū)動(dòng)電流和功率很小，所以驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單方便。在場(chǎng)效應(yīng)管柵極2源極并聯(lián)電阻R4，這樣的設(shè)計(jì)可使場(chǎng)效應(yīng)管不致產(chǎn)生誤導(dǎo)通。變壓器T是關(guān)鍵器件，原副邊參數(shù)需選擇合理，必須使得變壓器激磁電流小于其最大感應(yīng)峰值電流Ipk，即使得振蕩信號(hào)連續(xù)，同時(shí)要保證輸出電壓的幅值。因此，參數(shù)需和電阻R2配合選取。磁性材料采用MXD2000高頻鐵氧體磁罐，在場(chǎng)效應(yīng)管V1導(dǎo)通期間進(jìn)行儲(chǔ)能，此時(shí)次級(jí)整流二極管VD2截止。而當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管V1截止時(shí)，次級(jí)整流二極管VD2導(dǎo)通，次級(jí)電流ip給電容C3充電。

在這種基于升壓芯片MC34063的微型升壓電源模塊設(shè)計(jì)中，整個(gè)主電路結(jié)構(gòu)采用它激式驅(qū)動(dòng)，反激式變換。MC34063芯片振蕩器頻率由電容C4決定，電容C4選用高品質(zhì)電容。電阻R1、R6、電位器R5組成電壓反饋電路，輸出電壓達(dá)到設(shè)定值Uo時(shí)，經(jīng)該取樣電路電壓取樣，與芯片內(nèi)部精密基準(zhǔn)電壓源進(jìn)行比較后，反饋控制內(nèi)部達(dá)林頓管，形成閉環(huán)控制以達(dá)到穩(wěn)壓效果。調(diào)節(jié)電位器，可使輸出高壓在一定范圍內(nèi)變化，以滿足使用要求。