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输出电容论文范文

摘要：在使用MC34063 芯片的DC-DC 开关电源电路中,根据MC34063 规格说明书设计的论文范文器件往往出现理论计算与实际偏差较大的问题,导致电源工作不稳定.本文采用过渡过程分析的方法对MC34063 的开关电源论文范文电路的几个关键器件参数进行设计计算,并制作电路对其进行验证测试.结果表明,采用此方法设计的电路工作稳定可靠.

关键词：开关电源；MC34063；过渡过程；参数计算

本课题为国家“十二五”科技支撑计划“家电产品绿色制造技术集成开发与示范应用”（2012BAF01B04）资助课题

开关电源以其高效率、小型、重量轻的特点被用于几乎所有的电子设备,是电子信息行业飞速发展中不可缺少的一种电源[1].而在开关电源的设计中,开关电源芯片论文范文电路各参数设计是关系到开关电源稳定可靠工作非常重要的一环.MC34063 是一种振荡频率可变的电流检测型DC-DC 转换芯片,按照其规格书对其论文范文电路设计,当负载较重时,输出电压往往不能稳定在目标电压值.针对此问题,本文对电路参数的设计方法进行改进,并且通过实验验证改进参数的合理性.

1.MC34063 电路介绍

1.1 MC34063 基本特性

MC34063 是一单片双极型线性集成电路,专用于直流- 直流变换器控制部分.片内包含有温度补偿带隙基准源、一个占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关,能输出1.5A 的开关电流[2].通过不同论文范文电路设计,可实现升压、降压、电压反向等功能.其基本特点如下：输入电压在6~40V 之间；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；振荡电容为470pF,当负载较轻时,其工作振荡频率从50KHz 到55KHz,当负载较重时,其工作频率可达80KHz.

1.2 MC34063 的工作原理

MC34063 的内部结构如图1 所示.振荡器通过恒流源对外接在CT 管脚（3 脚）上的定时电容不断地充电和放电以产生振荡波形.充电和放电电流都是恒定的（当负载恒定时）,振荡频率仅取决于外接定时电容的容量.

在图1 中,与门的一端接在振荡器输出端,在振荡器对外充电达到某个阈值电平时振荡器输出翻转为高电平.与门另一端接在比较器的输出端,当比较器的反相输入端低于1.25V 时,比较器输出高电平.当与门的两输入端都变成高电平时触发器被置为高电平,输出开关管导通,反之当振荡器的电容在放电期间输出低电平,触发器被复位,使得输出开关管处于关闭状态.

通过检测连接在VCC（6 脚）和7 脚之间采样电阻上的压降来完成电流限制,当检测到电阻上的电压降达到300 mV 时,电流限制电路将振荡器的充电过程强制成放电过程,迫使振荡器的输出为低电平,使触发器复位,关闭输出开关管.

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2 MC34063 降压电路设计在白色家电中,通常需要将继电器使用的+12V 转化为数字电路使用的+5V 电源.利用MC34063 可以实现高效廉价的转换电路.例如,将+12V 转化+5V、输出电流为0.5A 的电源,其输出的滤论文范文动电压Vop 为50mV.现有的计算方法在对电感及输出端电容的计算上与实际值存在一定差距.本设计通过输出电容上电压的变化,利用过渡过程进行分析,并计算出MC34063 电路中电感L1 以及输出电容C3 两个关键器件的值.

根据要求,由12V 变为5V,则开关电源的占空比为：

D 等于 5 /12 等于 0.42 （1）

MC34063 通过的最大输入电流Iimax为：

Iimax 等于 Iomax/ D 等于 0.5 / 0.42 等于1.19A （2）

MC34063 降压电路如图2 所示.

2.1 电阻参数的选择

降压电路中电阻分为输入端的限流电阻和回路采样电阻.降压电路中限流电阻R1 的阻值[3] 为：

R1 等于Vipk / Iimax 等于 0.3 /1.19 等于 0.252Ω （3）

故,R1 选择1% 精度的0.24Ω 的标准电阻值.采样回路电阻R2 和R3 要对输出回路分流,为了减少功耗,R2 与R3 选择千欧级别电阻[3],因此选择R2 为3.6kΩ（1% 精度）,R3 为1.2kΩ（1% 精度）.

2.2 电感L1 与输出滤波电容C3 的计算

本设计的振荡电容C2 采用推荐的470pF 电容,这样,开关电源芯片的最小工作频率为50kHz.则开通时间Ton与关断时间Toff 分别为：

考虑到铝电解电容有20% 的偏差,则C3 等于 116uF/0.8等于145uF,选择20% 精度的标准容值220uF.在Ton 状态,根据能量守恒（L1 储能,电容C3 充电,负载消耗电能）有：

为避免达到芯片限制电流,电感的电流IL1 按照限制电流的0.8 倍来计算,即,IL1等于1.25*0.8等于1A.这样,对上式整理并计算,得：L等于42.08uH.由于电感有20% 的偏差,则L等于42.08uH/0.8等于52.6uH,选择20% 精度的标准感值68uH.

2.3 其他器件参数选择

续流二极管V1 一般选恢复时间短、正向导通电压小的肖特基二极管,若选择普通的二极管则会使DC-DC 的效率降低5~10%,本设计中选择IF等于1A 的1N5817 肖特基二极管.

3.实验测试

对设计的电路进行实验, 开关电源芯片为ST 的MC34063,输出电容取标准值220uF,电感取68uH.限流电阻及采样电阻均选择1% 精度.对开关电源输出端分别测试其空载、轻载（0.1A）、重载（0.5A）时+5V的输出情况及C2 电容处的振荡周期,波形图如图3、4、5 所示.

输出的波动由滤论文范文动（纹波）和器件的开关噪声两部分组成,其中开关噪声可通过在输出电容C3 两端并联30pF 和4.7nF 的电容来抑制,在本次测试中由于开关噪声对结果影响不大,因此未对输出端的噪声进行处理.从表1 中可知,输出在三种负载下能较好的稳定在+5V,输出波动随着负载的增加而增大,MC34063 的工作频率随负载增加而升高,体现出其频率可变这一优势,三种负载的输出波动小于5%,能够满足开关电源的工作要求.

参考文献

[1] 李真芳,李世雄. MC34063 在嵌入式电源设计中的应用[J]. 国外电子元器件,2005,5:73-74.

[2]A Florescu, DStanciu. Design, modeling, simulation and implementationof a switching power supply[J]. IEEE International Conferenceon Automation, Quality and Testing, Robotics, 2008,3:218-223.

[3]ST.MC34063 规格说明书[Z].