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目录 1、MC34063芯片特点 2、芯片内部框架图 3、5V输出原理图 4、外围器件标称含义和他们的取值公式 5、在实际应用中需要注意的事 6、各个参数的含义 7、设计流程 8、关于dc-dc的频率 9、纹波抑制 10、损耗 1、MC34063芯片特点 MC34063是一款集Boost变换器、BUCK变换器、电源反向器于一身的电源芯片,该芯片在实际应用当中很广泛,不仅由于自身独有的特点,同时也因为价格不是很高,因此得到很多应用。 输入电压:2.5~40V 输出电压:1.25~40V 最大输出电流:1.5A 工作频率范围:100HZ~100KHZ 工作温度:0℃~70℃ 2、芯片内部框架图介绍引脚之前先看一下芯片内部框架图
引脚分配情况: 1脚SC:内部开关管Q1集电极C极引出端; 2脚SE:内部开关管Q1发射极E引出端; 3脚TC:定时电容CT引出端,调节电容大小可使工作频率在100—100kHz范围内变化; 4脚GND:电源接地端; 5脚COMP:比较器反相输入端/输出电压取样端; 6脚VCC:电源接线端; 7脚IS:与振荡器相连接,峰值电流取样端; 8脚DC:内部开关管Q2集电极C引出端。 3、5V输出原理图
下面是24V输入、5V输出的具体原理图,工作过程: 首先取样电阻R1以及R2对输出电压波动进行监控,引脚5 COMP输入得到的电压与1.25V参考源进行电压比较。例如当引脚5 COMP电压值低于1.25V时,触发器触发,开关管Q2导通,继而Q1导通,使24V输入电压不断向电容充电,最终达到控制电压稳定输出目的,其他情况类似。 其中: ①电容C1:由于是24V输入,耐压要大于24V,这里取两倍于输入电压; ②限流电阻R:这个电阻调节输出负载电流同时当6,7脚之间电压超过300mV时,内部限流功能将开启; ③电容CT:这个电容与GND相连接,决定工作频率; ④二极管D1:这个一般用快速开关二极管,但是对于在高效率应用时候必须使用肖特基二极管 ⑤电感L1:储能电感 ⑥取样电阻R1、R2:输出电压Vout=1.25V(1+R2/R1),共同决定输出电压大小 ⑦电容C2:输出电容,耐压足够就可以了,电容要大一点 ⑧电阻R4:放电电阻,电阻越大放电越慢 4、外围器件标称含义和他们的取值公式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=0.000 004*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 5、在实际应用中需要注意的事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; 6、各个参数的含义注:Ipk升压变换的公式是Ton+Toff,不是Ton-Toff。 7、设计流程8、关于dc-dc的频率 34063的频率为24k-42k 典型工作在33k,频率太高,和太低,效率都降低。 DC/DC的开关频率取得越高则纹波容易去除,电感、电容都可以取值小,有利于减小体积降低成本。不过频率太高也有缺点,就是损耗会增加,电源效率下降。(转换器的损耗主要就在开关切换的过渡过程中。) 9、纹波抑制 对于开关纹波,理论上和实际上都是一定存在的。通常抑制或减少它的做法有五种: (1)加大电感和输出电容滤波 根据开关电源的公式,电感内电流波动大小和电感值成反比,输出纹波和输出电容值成反比。所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。 同样,输出纹波与输出电容的关系:vripple=Imax/(Co×f)。可以看出,加大输出电容值可以减小纹波。 通常的做法,对于输出电容,使用铝电解电容以达到大容量的目的。但是电解电容在抑制高频噪声方面效果不是很好,而且ESR 也比较大,所以会在它旁边并联一个陶瓷电容,来弥补铝电解电容的不足。 同时,开关电源工作时,输入端的电压Vin 不变,但是电流是随开关变化的。这时输入电源不会很好地提供电流,通常在靠近电流输入端(以BucK 型为例,是SWITcH 附近),并联电容来提供电流。 上面这种做法对减小纹波的作用是有限的。因为体积限制,电感不会做的很大;输出电容增加到一定程度,对减小纹波就没有明显的效果了;增加开关频率,又会增加开关损失。所以在要求比较严格时,这种方法并不是很好。关于开关电源的原理等,可以参考各类开关电源设计手册。 (2)二级滤波,就是再加一级LC 滤波器 LC 滤波器对噪纹波的抑制作用比较明显,根据要除去的纹波频率选择合适的电感电容构成滤波电路,一般能够很好的减小纹波。 采样点选在LC 滤波器之前(Pa),输出电压会降低。因为任何电感都有一个直流电阻,当有电流输出时,在电感上会有压降产生,导致电源的输出电压降低。而且这个压降是随输出电流变化的。 采样点选在LC 滤波器之后(Pb),这样输出电压就是我们所希望得到的电压。但是这样在电源系统内部引入了一个电感和一个电容,有可能会导致系统不稳定。关于系统稳定,很多资料有介绍,这里不详细写了。 (3)开关电源输出之后,接LDO 滤波 这是减少纹波和噪声最有效的办法,输出电压恒定,不需要改变原有的反馈系统,但也是成本最高,功耗最高的办法。任何一款LDO 都有一项指标:噪音抑制比。是一条频率-dB 曲线。 对减小纹波。开关电源的PCB 布线也非常关键,这是个很赫手的问题。有专门的开关电源PCB 工程师,对于高频噪声,由于频率高幅值较大,后级滤波虽然有一定作用,但效果不明显。这方面有专门的研究,简单的做法是在二极管上并电容C 或RC,或串联电感。 (4)在二极管上并电容C 或RC 二极管高速导通截止时,要考虑寄生参数。在二极管反向恢复期间,等效电感和等效电容成为一个RC 振荡器,产生高频振荡。为了抑制这种高频振荡,需在二极管两端并联电容C或RC 缓冲网络。电阻一般取10Ω-100Ω,电容取4.7pF-2.2nF。 在二极管上并联的电容C 或者RC,其取值要经过反复试验才能确定。如果选用不当,反而会造成更严重的振荡。 对高频噪声要求严格的话,可以采用软开关技术。关于软开关,有很多书专门介绍。 (5)二极管后接电感(EMI 滤波) 这也是常用的抑制高频噪声的方法。针对产生噪声的频率,选择合适的电感元件,同样能够有效地抑制噪声。需要注意的是,电感的额定电流要满足实际的要求。 10、损耗开关电源的损耗一般在:(1)开关器件的损耗 (2)二极管传导损耗 (3)开关动态损耗 |
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