34063升压电路报告.doc

电力电子课程设计报告姓 名 阳邹 系 别 物电系 班 级 自动化1班 学 号 201214240133 课 题 名 称 基于MC34063的DCDC升压电路设计 摘要：该升压电源变换器电路采用MC34063芯片作为其电路构成的核心部分，用以对12V的输入电压经过升压电源电路升至33V；定时电容Ct用以控制振荡器的频率，电感L和电阻R1、R2则是用以控制输出端电压；调节电感L的电感量以及电阻R2与R1比值即可控制输出端的电压输出，该电路设计则是输出端的电压升至33V；且要求在输出端带负载时的电压压降尽量小，同时要求输出端的纹波也尽量小。关键字：升压型变换电源 MC34063 12V升至33VEnglish subject：Buck type transform power supplyAbstract:The buck power converter circuit adopts MC34063 chip as its core part of a circuit, which is applied to the 12 V input voltage power supply circuit after the boost to 33 V; Timing capacitance Ct can control the oscillator frequency, inductance L and resistance R1, R2 is used to control the output voltage of the; Adjust the inductance load and inductance L resistance and can control the ratio R2 R1 is the output voltage output, this circuit design is the output voltage to 33V; And require in the output voltage of the load to bring pressure drop as low as possible, also asked the output ripple also as low as possible.Keywords:The boost the power of transformation MC34063 12 V to 33 V目录一.理论分析41、MC34063芯片简介：41.1.1 MC34063的结构组成：41.1.2 MC34063的内部结构图：41.1.3 MC34063的引脚：51.1.4 MC34063的内部电路原理：61.1.5 MC34063芯片的主要电路应用有以下几个方面：62.用MC34063制作的升压型变换电源的设计思路61.2.1 设计题目基本要求：61.2.2 用MC34063制作降压型变换电源的设计思路7二.方案设计与论证82.1.1、设计12V/33V升压电源变换器的思路82.1.2、12V/33V升压电源变换器的电路原理图设计82.1.3 、12V/33V升压电源变换器电路相关参数计算9三. 系统硬件电路设计和实现10四.系统测试104.1.1、调试中用到的仪器：104.1.2、调试方法：104.1.3、调试中出现的问题：114.1.4、调试问题的解决方案：114.1.5、误差分析：11五. 结论12六. 系统使用说明12七. 参考文献12一.理论分析1、MC34063芯片简介：1.1.1 MC34063的结构组成：MC34063是一种开关型高效DC/DC变换集成电路。内设置有大电流的电源开关，34063能够控制的开关电流达到1.5A；它的内部含有具有温度补偿的基准电压源、比较器、具有限电流电路的占空比可控的振荡器、驱动器和大电流输出开关管。参考电压源是温度补偿的带隙基准源，振荡器的振荡频率有3脚的外接定时电容决定；开关晶体管由比较器反向输入端与振荡器相连的逻辑控制线路置成ON，并由与振荡器输出同步的下一个脉冲设置成OFF。1.1.2 MC34063的内部结构图：MC34063的内结构图如下图所示： 图1.1.2 MC34063内部结构图1.1.3 MC34063的引脚：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的接线端，调节电容Ct的电容值可以使工作频率在100100KHz之间变化；4脚：GND：5脚：电压比较器反相输入端同时也是电压输出取样端，使外接电阻精度不低于1%的精度电阻；6脚：Vcc；7脚：负载峰值电流取样端，6.7脚之间的电压超过300mV时芯片启动内部过流保护电路，起到过流保护的作用；8脚：驱动管T2的集电极引出端。1.1.4 MC34063的内部电路原理：内部框图中所表示的电路解释如下：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和放电以产生振荡波形，充电和放电的电流都是恒定的，所以振荡频率取决于外接定时电容的的容量，与门的C输入端在振荡器对外充电时为高电平，D输入端在比较器的输入电平低于阀值电平时为高电平；当C和D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，当振荡器在放电期间C输入端为低电平，触发器被复位，使得输出开关管处于关闭状态；电流限制SI检测端（5脚）通过检测连接在正电源和5脚之间的电阻上压降来完成功能，当检测到电阻上的电压降接近于300mV时，电流限制电路开始工作，这时通过CT管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输出开关的关闭时间延长。1.1.5 MC34063芯片的主要电路应用有以下几个方面：（1） 、MC34063大电流降压变化器电路、大电流升压变换器电路；（2） 、MC34063反向变换器电路；（3） 、MC34063降压变化器电路、升压变换器电路。2.用MC34063制作的升压型DCDC变换的设计思路1.2.1 设计题目基本要求：此次设计的主要设计要求是要求设计用MC34063芯片制作升压型变换电源，因此可以选用上述MC34063芯片应用中的第三个方面；具体设计电路原理图如下图所示，但根据设计要求必须对相关参数进行调整方可实现设计要求的基本功能。基本要求:1) 、要求将12V的输入电源电压经过升压使得输出电压为33V，输出端的电流在200mA左右；2) 、要求振荡器的频率为70KHz，因此需要计算与振荡器频率有关的CT端的电容值；3) 、要求降压后的输出电压的误差范围在00.5V之间，且在带负载的情况下输出电压的压降值不能够太大，尽量使其精度越小越好；4) 、在不带负载的情况下用示波器观测检测输出端的纹波的大小，以及带负载后的纹波的大小，要求纹波越小越好；5) 、误差的允许范围：要求输出端的输出为33V的电压，那么输出端的输出电压的误差范围要求应该在0V0.5V 之间，输出端输出的最大允许电流为300mA.1.2.2 用MC34063制作升压型DCDC变换的设计思路1、 参考MC34063芯片的基本电路应用，用MC34063芯片组成的基本升压变换器电路如下图所示：图1.2.2、升压变换器的基本应用电路2、 如上图所示，工作过程分析如下：MC34063芯片组成的升压电路原理图如图1.2.2所示，当芯片内的开关管（T1晶体管）导通时，电源经取样电阻Rsc、电感L。芯片MC34063的1脚接二极管后通过电容接地，2脚则直接接地；此时电感L开始存储能量，而是由上述电路中的150uF的电容对负载提供能量。当T1开关管关断时，电源和电感同时给负载和150uF的电容提供能量。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，相当于两个电源相串联，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，只要芯片的频率相对负载的时间足够高，负载便可以获得连续的直流电压。二.方案设计与论证2.1.1、设计12V/21V升压电路的思路根据上述关于34063芯片的相关介绍以及升压电路的基本设计可得到如下图所示的12V/21V的升压电源变换器电路。由于3端的时间电容影响到MC34063芯片的内部振荡器的频率，因此在设计时需要对其进行具体的计算设计；而检测电阻以及后面的电感的值都会影响到具体电路的设计，因此也需要具体的设计计算；电阻R1、R2的参数则决定升压后的伏值，因此需要根据具体电路要求进行具体计算。如下图所示就是此次设计的基本电路原理图设计，其中的参数有待计算。2.1.2、12V/21V升压电源变换器的电路原理图设计由上述的相关论述得出如下的12V/33V升压电源变换器的电路原理图：图2.1.2 12V/33V升压变化器设计原理图2.1.3 、12V/21V升压电源变换器电路相关参数计算1）、所设计的升压电源变换器是要求将12V的电压升至33V，因此有如下参数计算：由Uo=1.25*（1+R2/R1），得 R2/R1=15.8，因此可以看出输出端电压只与电阻R1、R2有关，故只要电阻R1、R2符合上述比值即可得到输出端电压为21V的要求，但当电阻R1、R2的阻值太小时，该支路的分流效果将会增大，从而使得输出端的带负载能力降低，因此需要选择适当的阻值；2）、由于设计要求振荡器的频率为70KHz，Vin=12V,Vout=33V,Io=200mA；因此需要计算3端所接的电容Ct的电容值来估算振荡器的频率，相关计算如下：由 式 Ton/Toff=（Vout+Vs-Vin（min）/（Vin（min）-Vs）得，Ton=（2/5）T(T为振荡周期，其中Vs、Vf在计算中可以忽略不计)又要求的振荡频率为70KHz，因此周期T=1/70KHz，将周期T带入上述计算式中得到Ton=2/（5*70*1000）由Ct=（4/100000）*Ton 得，Ct=228pF，因此可以选用瓷片电容201（200pF）的电容来作为该电路中的时间电容；3）、电感量的相关计算如下：由Ipk=2*Iin（max）*（1+Ton/Toff），及要求输出端的电流是200mA左右，因此假设最大的输出电流为300mA,故有Ipk=2*Iout（max）*Ton/Toff）+1=1A；则L(min)=(Vin(max)-Vs)/Ipk*Ton(max)=68.4uH,因此可以选用的电感为100uH的电感；4) 、检测电阻Rsc的相关计算如下：VIpk/Ipk=0.33V/1A=0.33欧姆，因此在电路设计中可以选用1欧姆的电阻作为检测电阻；以上均为电路相关参数的具体计算参数，但考虑到需对电路参数留有余量，因此具体的电路参数定为以下的规格：电阻R1、R2分别选用1K欧姆的电阻和15.8K 的精度为1%电阻；电容Ct选用瓷片电容201（200pF）的电容来作为该电路中的时间电容；电感采用自行绕制的电感，测量其电感值为117uH,接近估算值，可以采用；检测电阻Rsc选用0.22欧姆的电阻。3. 系统硬件电路设计和实现根据上述电路设计方案中的相关叙述，以及电路参数的计算最终确立此次设计的12V/21V的升压变换器的具体电路图，电路原理图如图2.1.2所示。根据设计好的电路原理图焊接电路，等待调试。四.系统测试该设计电路中只涉及到硬件电路，因此只需要对硬件电路进行调试。此次调试的基本组成部分有以下几个方面：调试过程中需要用到的仪器，调试的方法、调试中出现一些问题以及调试中出现的问题的解决方案、误差分析等部分构成。4.1.1、调试中用到的仪器：示波器、数字万用表、负载；4.1.2、调试方法：将焊接好的电路根据电路原理图对电路进行连接，由于输入端电压要求是12V的电压源，因此可选用之前设计电路中的+12V的稳压电源。首先在不带负载的情况下用数字万用表对其输出端电压进行测量，看是否能够达到+33V的输出电压，同时用示波器对其输出端的纹波进行观察；其次在带10欧姆的负载的情况下用数字万用表对其输出端电压进行测量，看是否能够达到+33V的输出电压，如果达不到33V，那么压降测量出其压降有多大，同时还要用示波器观察此刻的输出端的纹波的大小；最后在带20欧姆负载的情况下用数字万用表对其输出端电压进行测量，看是否能够达到+33V的输出电压，如果达不到+33V，那么压降又是多大，同时还要用示波器观察此刻的输出端的纹波的大小。调试时输出端电压的压降越小越好，纹波越小越好。4.1.3、调试中出现的问题：在调试过程中主要遇到以下几个问题：1） 、开始调试时发现原有的升压器的输出功率只有三瓦，不足以带动升压电路使其输出端的电压为33V，输出电流Io=200mA，由于输出端要求的输出功率即为4W，则降压器输出端的功率要求应该有是电路输出端的功率的1.61.8倍之间，因此降压器端的功率应该在68W之间，因此需要选用较大输出功率的降压器；因此很容易损坏设计电路中的元器件。2） 、在调试设计电路的过程中升压电路的在不带负载的情况下，输出端可以稳定输出33V的电压；在带负载的情况下输出端电压虽然也相对稳定，但是芯片34063很容易发烫；3） 、在调试过程中发现升压电路的输出端的纹波比较大，在空载时的纹波电压为50mV，在带负载的情况下纹波电压为175mV；总体设计中纹波相对比较大。4.1.4、调试问题的解决方案：以上的调试问题有如下的解决方案：1） 、降压器的输出功率不够时改用30W输出的降压器来对电路提供电源电压，即可解决第一个问题；2） 、适当的增大电感的电感值可以缓解芯片34063的发烫问题，但是电感量的值不能无限制的增大，应取适当电感值，一般选用150220uH之间的电感。但是仍然不能够很好的解决芯片34063的发烫问题；3） 、由于升压电路的输出端的纹波相对比较大，因此选