MC34063芯片原理與應用技巧(車充)

1、MC34063芯片原理與應用技巧(車充)1. MC34063 DC/DC變換器控制電路簡介： MC34063是一單片雙極型線性集成電路，專用于直流-直流變換器。它能使用很少的外接元件構(gòu)成開關式升壓變換器、降壓變換器和電源反向器。 特點： 價格便宜0.2元,電路簡單,且效率滿足一般要求*能在3-40V的輸入電壓下工作； *低靜態(tài)電流；*電流限制；*輸出電壓可調(diào) *輸出開關電流峰值可達1.5A（平均0.8A）（無外接三極管時） *工作振蕩頻率從100HZ到100KHZ 2.MC34063引腳圖及原理框圖 MC34063 電路原理      振蕩器通

2、過恒流源對外接在CT 管腳(3 腳)上的定時電容不斷地充電和放電以產(chǎn)生振蕩。充電和放電電流都是恒定的，振蕩頻率僅取決于腳外接的定時電容。與門的C 輸入端在定時電容充電時為高電平，D 輸入端在比較器的輸入電平低于閾值電平時為高電平。當C 和D輸入端都變成高電平時觸發(fā)器被置為高電平，輸出開關管導通;反之當振蕩器定時電容（腳上）在放電期間，C 輸入端為低電平，觸發(fā)器被復位，使得輸出開關管處于關閉狀態(tài)。電流限制通過檢測連接在VCC（即6腳）和7 腳之間安全電阻（Rsc）上的壓降來實現(xiàn)，當檢測到電阻上的電壓降接近超過0.3V 時，電流限制電路開始工作，這時通過CT 管腳(3 腳) 對定時電容進行快速充電

3、以減少充電時間和輸出開關管的導通時間，結(jié)果是使得輸出開關管的關閉時間延長。如兩腳直接連到電源的正負極上，那么， T2上將承受很高的壓降：為防T2因承壓發(fā)熱過大，應在或外接電阻|電感等負載。線性穩(wěn)壓電源效率低，通常不適合于大電流或輸入、輸出壓差大的情況。開關電源的效率相對較高，按轉(zhuǎn)換方式可分為斬波型、變換器型和電荷泵式，按開關方式可分為軟開關和硬開關。MC34063屬于低成本斬波型硬開關。有一個車用手機充電器（車充），芯片是MC34063，MicroUSB接口。MC34063 1. MC34063實現(xiàn)的低端車充方案優(yōu)點:：低成本，接駁靈活缺點：(1) 可靠性差，功能單一；沒有過溫度保護

4、，短路保護等安全性措施；(2) 輸出雖然是直流電壓，但控制輸出恒流充電電流的方式為電流峰值限制，精度不夠高；(3) 由于34063開關電流PWM+PFM模式（PWM是利用波脈沖寬度控制輸出,PFM是利用脈沖的有無控制輸出），其車充方案輸出電壓紋波較大，不夠純凈；輸出電流能力也非常有限；（常見于300ma600ma之間的低端車充方案中）2. MC34063應用電路圖：2.1 MC34063基本降壓變換器電路（圖中安全電阻Rsc=0.3故電流峰值被限在0.3V/0.3=1A，設50%占空比，則平均0.5A）。當降壓壓差大時，也可在集電極外加線繞電阻幫助降壓，但效率降低。  &#

5、160;       利用MC34063降壓原理制作的多檔電源輸出電路，比LM317更省電，效率更高，電流也更大！2.2MC34063基本升壓變換器電路如在D1前加上一個電容和一個大些的電感（也有在外接PNP三極管控制Vin的），即可改為升降壓均可的電路，輸入電壓的范圍更廣了，幾乎通吃了該芯片的3-40V范圍輸入，電路如下圖。進一步改為“指針萬用表電源”。當指針萬用表打到10k檔時9V接通，打到*1*10*100*1k等檔時1.5V接通，電路輸出從9V降為1.5V（R1上的電壓為1.25V，4148小電流時的壓降約為0.25

6、V，加起來剛好約為1.5V)。2.3 MC34063大電流升壓電路用場效應管擴流時，不用其內(nèi)部的開關管（斷開腳），而直接用其推動管防發(fā)熱。-jrq2.4 MC34063大電流降壓變換器電路（注意測試PMOS能否完全關斷！否則換回腳）2.5 MC34063反向變換器電路34063的特殊應用 擴展輸出電流的應用（基本用不著，可不看）    DC/DC轉(zhuǎn)換器34063開關管允許的峰值電流為1.5A，由于通過開關管的電流為梯形波，所以輸出的平均電流和峰值電流間存在一個差值。如果使用較大的電感，這個差值就會比較小，這樣輸出的平均電流就可以做得比較大。例如，輸入電壓為9V，輸

7、出電壓為3.3V，采用220H的電感，輸出平均電流達到0.9A，峰值電流為1.2A。   要實現(xiàn)>0.9A的輸出電流，應進行擴流，圖2和圖3是外接開關管降壓電路和升壓電路。圖2. 升壓接法,達林頓及非達林頓均用N型(需外加下拉電阻) 示意圖圖3. 降壓型達林頓（用N型）及非達林頓（P型）接法 示意圖采用非達林頓接法，外接三極管可以達到飽和，當達到深度飽和時，由于基區(qū)存儲了相當?shù)碾姾?，所以三極管關斷的延時就比較長，這就延長了開關導通時間，影響開關頻率。達林頓接法雖然不會飽和，但開關導通時壓降較大，所以效率也會降低?？梢圆捎每癸柡万?qū)動技術，如下圖所示，此驅(qū)動電路可以將Q1

8、的Vce保持在 0.7V以上，使其導通在弱飽和狀態(tài)。此驅(qū)動電路能防止Q1的Vce過低， 使其導通在弱飽和狀態(tài)（負反饋）。   利用一片34063就可以產(chǎn)生三路電壓輸出，如圖5所示。圖5 輸出3路電壓的34063電路   +Vo的輸出電壓峰值可達2倍V_IN，-Vo的輸出電壓可達-V_IN。需要注意的是，3路的峰值電路不能超過1.5A，輸出功率合計PV_IN·I·r，其中I為主輸出的電流，r為占空比。在此兩路輸出電流不大的情況下，此電路可以很好地降低實現(xiàn)升壓和負壓電源的成本。 具有“關斷”功能的34063電路  &#

9、160; 34063本身不具有關斷功能，但可以利用它的過流飽和功能，增加幾個器件就可以實現(xiàn)關斷功能，同時還可以實現(xiàn)延時啟動。圖6是具有關斷功能的34063電路，R3取510，R4取3.9k。當控制端加一個高電平，則34063的輸出就變成0V，同時不影響它的過流保護功能的正常工作?！袄湍_”？能夠完全關斷。圖6.具有關斷功能的34063電路,(拉低腳)將此電路稍加改動，就可以得到具有延時啟動功能的34063電路，如圖7所示。圖7. 具有延時啟動功能的34063電路(暫時拉低腳)取C11為1F，R10為5K，就可以達到200500ms的啟動延時(jrq:延時時間主要與三極管放大倍數(shù)有關，因C11的

10、充電電流約為流過R10總電流的1/(+1)，故相當于充電時間被延長約倍，或相當于接了個倍的電容或電阻)。這個電路的缺點就是當峰值電流過流時無法起到保護作用，只能對平均電流過流起保護作用。 恒流恒壓充電電路恒壓恒流充電電路如圖8所示，可用于給蓄電池進行充電，先以500mA電流恒流充電，充到13.8V后變?yōu)楹銐撼潆?，充電電流逐漸減小。Q1導通，電流通過R3抬高腳電壓限流。-jrq圖8. 恒壓恒流充電電路34063的局限性由34063構(gòu)成的開關電源雖然價格便宜、應用廣泛，但它的局限性也是顯而易見的。主要有以下幾點：(1)效率偏低。對于降壓應用，效率一般只有70%左右，輸出電壓低時效率更低。這就使它不

11、能用在某些對功耗要求嚴格的場合，比如USB提供電源的應用。(2)占空比范圍偏小，約在15%80%，這就限制了它的動態(tài)范圍，某些輸入電壓變化較大的應用場合則不適用。(3)由于采用開環(huán)誤差放大，所以占空比不能鎖定，這給電路參數(shù)的選擇帶來麻煩，電感量和電容量不得不數(shù)倍于理論計算值，才能達到預期的效果。雖然34063有許多缺點，但對產(chǎn)品利潤空間十分有限的制造商來說，它還是設計開關電源的很好選擇。開關電源頻率和對ADSL的影響 對于ADSL來說，上行信道分布在30100kHz之間，下行信道分布在100kHz1.1MHz之間。長線連接速率常常是衡量ADSL性能的一個重要指標，但在線路很長的時候，下行信道中

12、高頻信道衰減得很厲害，所以此時下行低頻段的信噪比對長線連接速率就起著至關重要的作用。開關電源的輸出含有開關頻率基頻及其諧波的紋波成分，一般從基波到10次諧波的能量都比較大。如果開關頻率為20kHz，它的諧波為40kHz、60kHz、80kHz。這樣，從100300kHz的下行信道中就會有10個干擾的頻率點。而如果開關頻率為100kHz，則干擾點就下降為2個，如果開關頻率為1MHz，則下行信道就不會受到干擾，這樣就能極大提高下行信道的性能。器件選擇要點(1)續(xù)流二極管一般選肖特基二極管，正向壓降低，但要注意耐壓。如果輸出電壓很小(零點幾伏)，就必須使用壓降更低的MOS管續(xù)流（以便降耗）。輸出濾波

13、電容一般使用高頻電容，可減小輸出紋波同時降低電容的溫升。在取樣電路的上臂電阻并一個0.11nf電容，可以改善瞬態(tài)響應（即所謂“加速電容”或“補償電容”）。PCB布局和布線的要點開關導通和關斷都存在一個電流環(huán)路，這兩個環(huán)路都是高頻、大電流的環(huán)路，所以在布局和布線時都要將此二環(huán)路面積設計得最小。用于反饋的取樣電壓要從輸出電容上引出，并注意芯片或開關管的散熱。MC34063接成標準的DCDC電路斬波型開關電源   斬波型開關電源按其拓撲結(jié)構(gòu)通?？梢苑譃?種：降壓型(Buck)、升壓型(Boost)、升降壓型(Buck-boost)。降壓型開關電源電路通常如圖1所示。圖1中，T為開

14、關管，L1為儲能電感，C1為濾波電容，D1為續(xù)流二極管。當開關管導通時，電感被充磁，電感中的電流線性增加，電能轉(zhuǎn)換為磁能存儲在電感中。設電感的初始電流為iL0，則流過電感的電流與時間t的關系為：   iLt= iL0+(Vi-Vo-Vs)t/L，電流漸增，Vs為“開關管T”的導通壓降。   當T關斷時，L1通過D1續(xù)流，從而電感的電流線性減小，設電感的初始電流為iL1，則則流過電感的電流與時間t的關系：   iLt="iL1"- (Vo+Vf)t/L，電流漸小，Vf為D1的正向飽和電壓。這種用于DCDC電源變換的集

15、成電路，應用比較廣泛，通用廉價易購。極性反轉(zhuǎn)效率最高65，升壓效率最高90，降壓效率最高80，變換效率和工作頻率濾波電容等成正比。另外，輸出功率達不到要求的時候，比如250300MA時，可以通過外接擴功率管的方法擴大電流，雙極型或MOS型擴流管均可，計算公式和其他參數(shù)及其含義詳見最下部詳細介紹即可。外圍元件標稱含義和它們?nèi)≈档挠嬎愎剑篤out(輸出電壓)1.25V(R2/R1)Ct(定時電容)：決定內(nèi)部工作頻率。Ct=0.000 004*Ton(工作頻率）Ipk=2*Iomax*T/toffRsc(限流電阻)：決定輸出電流。Rsc0.33/IpkLmin(電感)：Lmin(ViminVces)*Ton/IpkCo(濾波電容)：決定輸出電壓波紋系數(shù)，CoIo*ton/Vp-p(波紋系數(shù)）固定值參數(shù)