实验六 BOOST 升压电源

实验六 BOOST 升压电源
一、实验目的
1. 了解Boost DC/DC 升压变换器的功能和原理。

2. 了解MC34063 电源芯片的功能和工作原理。

3. 掌握用MC34063 芯片构成Boost 升压变换器的方法，以及元件参数的计算。

二、实验材料、仪器与用具
PCB 板、元器件、焊锡丝、导线；电烙铁、镊子、稳压限流直流电源、VC890C+数字万
用表、非接触式调光控制模块、CD4017 分段调光模块、PT4115 恒流驱动模块、LED 灯板。

图1 MC34063 升压Boost 变换器电路原理及PCB 布局
实验材料：
三、实验原理
1. Boost 升压式DC/DC 变换器
使用Boost DC/DC 变换器是开关型DC/DC 变换器的一种，它可以把一种电压的直流
电升至比它更高的直流电压，通过改变开关导通时间的占空比即可改变升压的比例，但一般升压幅度不宜超过输入电压的2 倍。

图2 BOOST 升压DC/DC 变换器原理
如图所示，当开关闭合时，电感电流增大，产生的磁通增加，电感储能，同时产生感生电动势，其极性为左正右负（阻碍电流的增加），该电动势与输入电压相等；而在下一时刻开关断开时，由于电感电流下降，磁通减小，电感产生的感生电动势极性反转（阻碍电流的减小），因此电感就与电源一起向负载释放能量，由此可见，输出电压等于输入电压与电感产生的感生电动势之和，因此输出电压高于输入电压，实现了DC/DC 升压变换。

输出电压的表达式为
其中，D 为开关导通时间占空比：即开关导通的时间占开关周期的比值。

由式（s6-1）可见，分母总是一个小于1 的数，故输出电压始终高于输入电压。

2. MC34063
该器件本身包含了DC/DC 变换器所需要的主要功能的单片控制电路，价格便宜，适用
于简单小功率的各种DC/DC 变换器。

它由具有温度自动补偿功能的基准电压发生器、比较器、占空比可控的振荡器，R—S 触发器和大电流输出开关电路等组成。

该器件可用于升压变换器、降压变换器、反向器的控制核心，由它构成的DC/DC 变换器仅用少量的外部元器件。

MC34063 的基本结构及引脚如图s6-3 所示。

图三MC34063 基本结构及引脚图
MC34063 构成的升压电路原理如图s6-4 所示，当芯片内开关管(T1)导通时，电源经取样电阻R1、电感L1、MC34063 的1 脚和2 脚接地，此时电感L1 开始存储能量（不向负载供电），而由C2 对负载提供能量。

当T1 断开时，电源和电感同时给负载和电容C2 提供能量。

电感在释放能量期间，由于其两端的电动势极性与电源极性相同，相当于两个电源串联，因而负载上得到的电压高于电源电压。

开关管导通与关断的频率称为芯片的工作频率。

只要此频率相对负载的时间常数足够高，负载上便可获得连续的直流电压。

图5 MC34063 构成的Boost 升压DC/DC 变换器原理
输出电压值的设置：采样电压经R3、R4 分压，由5 脚输入，与内部参考电压1.25V 进行误差计算，自动调节开关导通时间占空比，使5 脚电压被稳定在1.25V 附近，因此输出电压被稳定在
可以通过设置输入电流限值来限制电源的功率，实现过流保护功能：电流限制检测端Is 通过检测连接在V＋和7 脚之间电阻上的压降来完成功能，当检测到电阻上的电压降接近超过300mV 时，电流限制电路开始工作。

这时通过CT 管脚（3 脚）对定时电容进行快速充电，以减少充电时间和输出开关管的导通时间，结果是使得输出开关管的开关时间延长。

限流值的计算
故此电源的输入功率最大为
能够满足本实验的要求。

图4 测试电路实物图
四、实验过程
1.电路安装焊接
（1）我负责拿实验仪器、实验材料，分辨电阻、电容的阻值、二极管的极性和工作电压与元件的焊接位置。

而我边分辨，边焊接。

（3）这次焊接过程中没有问题。

图5成品照片
2.电路测试
（1）焊接好Boost升压电源板后，我们单独测了其电压输出为11.7V左右，以及随着输入电压升高，其周期变大，峰值电压有较小幅度的升高。

图6 电压测试
图7 波形变化情况
（2）没问题后，把板焊接在一起
图8 成品
（3）测试各项功能都正常。

实验照片：
电位器调光
分级调光
红外感应调光
口吹熄灯实验
【思考问题】
（1）Boost 升压式DC/DC 变换的基本原理是什么？
答：当芯片内开关管(T1)导通时，电源经取样电阻R1、电感L1、MC34063 的1 脚和2 脚接地，此时电感L1 开始存储能量（不向负载供电），而由C2 对负载提供能量。

当T1 断开时，电源和电感同时给负载和电容C2 提供能量。

电感在释放能量期间，由于其两端的电动势极性与电源极性相同，相当于两个电源串联，因而负载上得到的电压高于电源电压。

（2）实验中MC34063 芯片构成的升压式DC/DC 变换器，输出电压若要改为15V，
应如何修改元件的参数？
（2）如何测试实验中的MC34063 构成的升压电源的效率？
答：测出了MC34063输出的电压后，再测出其输出电流，然后除以电源最大功率P in(MAX)=4.5W，再乘以100%所得值就是升压电源效率。

五、心得体会
此次试验，了解了Boost升压电源的原理，知道了电感的实际用处是储能，老师也在课上让同学说出自己不懂的地方，经过老师的讲解后，我对占空比的概念更清晰了。