MC34063芯片应用

 

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

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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