深圳创客公司:MC34063芯片设计的计算公式及应用讲解

MC34063芯片设计的计算公式及应用讲解

    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，欢迎大家参与讨论。

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=0.000 004*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

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220 μH 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。

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 510 Ω，R6 取 3.9k Ω。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。

MC34063引脚图及原理框图

MC34063应用电路图：

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。

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%。