基于MC34063的开关电源设计

正文

一、设计任务与要求

2．掌握开关电源的设计、组装与调试方法。

3．研究开关电源的实现方法，并按照设计指标要求进行电路的设计与仿真。

具体要求如下：

分析、掌握该课题总体方案，广泛阅读相关技术资料，并提出见解。

掌握开关电源的工作原理。

主要技术指标

直流输入电压：15~30V；

输出电压：8V；

输出电流：0.5A；

效率：≥80%。

二．BUCK型电路

在实际应用中我们对电压有很重要的应用，而且很多时候我们对电压的值有十分严格的要求，所以有时在电路中也要求我们使用一些方法来达到升压或者降压的目的，以完成自己设计的要求，故对升压与降压电源电路的认识有着重要的意义。

开关电源实质就是一个振荡电路，这种转换电能的方式，不仅应用在电源电路，在其它的电路应用也很普遍，如液晶显示器的背光电路、日光灯等。

开关稳压电源分为三种，即BUCK型电路（降压）、 BOOST型电路(升压)、Buck-Boost型电路(降压-升压混合)。现在我对基本电路BUCK做简要说明，以方便大家对基于MC34063开关稳压电源设计的理解。

2.1.线路组成

图1（a）所示为由单刀双掷开关S、电感元件L和电容C组成的Buck变换器电路图。图1(b)所示为由以占空比D工作的晶体管T r、二极管D1、电感L、电容C组成的Buck变换器电路图。电路完成把直流电压V s转换成直流电压V o的功能。

图１Buck变换器电路

当开关S在位置a时，有图2 (a)所示的电流流过电感线圈L，电流线性增加，在负

载R上流过电流I

o ，两端输出电压V

o

，极性上正下负。当i

s

>I

o

时，电容在充电状态。这时

二极管D

1承受反向电压；经过时间D

1

T

s

后（，t

on

为S在a位时间，T

s

是周期），

当开关S在b位时，如图2（b）所示，由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性，

以保持其电流i

L 不变。负载R两端电压仍是上正下负。在i

L

o

时，电容处在放电状态，有

利于维持I

o 、V

o

不变。这时二极管D

1

，承受正向偏压为电流i

L

构成通路，故称D

1

为续流二

极管。由于变换器输出电压V

o 小于电源电压V

s

，故称它为降压变换器。工作中输入电流is，

在开关闭合时，i

s >0，开关打开时，i

s

=0，故i

s

是脉动的，但输出电流I

o

，在L、D

1

、C作用

下却是连续的，平稳的。

图２Buck变换器电路工作过程

三、开关电源的分类：

（1）按开关管的连接方式，开关电源可分为串联型开关电源和并联型开关电源。串联型开关电源的开关管是串联在输入电压和输出负载之间，属于降压式稳压电路；而并联型开关电源的开关管是在输入电压和输出负载之间并联的，属于升压式稳压电路。

（2）按激励方式，开关电源可分为自激式和他激式。在自激式开关电源中，由开关管和高频变压器构成正反馈环路，来完成自激振荡，类似于间歇振荡器；而他激式开关电源必须附加一个振荡器，振荡器产生的开关脉冲加在开关管上，控制开关管的导通和截止，使开关电路工作并有直流电压输出。

（3）按调制方式，开关电源可分为脉宽调制（PWM）方式和脉频调制（PFM）方式。PWM是通过改变开关脉冲宽度来控制输出电压稳定的方式，而PFM是当输出电压变化时，通过取样比较，将误差值放大后去控制开关脉冲周期（即频率），使输出电压稳定。

（4）按输出直流值的大小，开关电源可分为升压式开关电源和降压式开关电源，也可分为高压开关电源和低压开关电源。

（5）按输出波形，开关电源可分为矩形波和正弦波电路。

（6）按输出性能，开关电源可分为恒压恒频和变压变频电路。

（7）按开关管的个数及连接方式又可将开关电源分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式等。单端式仅用一只开关管，推挽式和半桥式采用两只开关管，全桥式则采用四只开关管。

（8）开关电源按能量传递方式又可分为正激式和反激式。

（9）按软开关方式分，开关电源有电流谐振型、电压谐振型、E类与准E类谐振型和部分谐振型等

四．MC34063的基本知识

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且价格便宜。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。主要应用于以微处理器(MPU)或单片机(MCU)为基础的系统里。

5.1、MC34063的内部结构

图7 MC34063内部逻辑结构

1脚：开关管T1集电极引出端；

2脚：开关管T1发射极引出端；

3脚：定时电容ct接线端；调节ct可使工作频率在100—100kHz范围内变化；

4脚：电源地；

5脚：电压比较器反相输入端，同时也是输出电压取样端；使用时应外接两个精度不低于1％的精密电阻；

6脚：电源端；

7脚：负载峰值电流（Ipk）取样端；6，7脚之间电压超过300mV时，芯片将启动内部过流保护功能；

8脚：驱动管T2集电极引出端。

5.2、MC34063的主要参数与特点

★能在3.0V至40V的输入电压下工作

★短路电流限制

★低静态电流

★输出开关电流可达1.5A（无外接三极管）

★输出电压可调

★工作振荡频率100HZ至100KHZ

★可构成升压、降压或反相电源变换器

5.3、MC34063的工作原理及内部电路说明

由于内置有大电流的电源开关，MC34063的能够控制的开关电流达到1.5A。该芯片由内部线路由参考电压源、振荡器、转换器、逻辑控制线路和开关晶体管等几部分组成（如图7所示）。

参考电压源是用于温度补偿的带隙基准源。振荡器的震荡频率由3脚的外接定时电容决定。开关晶体管由比较器的反向输入端与振荡器相连的逻辑控制线置路成ON，并由与震荡器输出同步的想下一个脉冲置成OFF。

振荡器通过恒流源对外接在CT管脚（3脚）上的定时电容不断的充电