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功率电感:DC/DC转换器MC34063的应用

2015/5/23 9:13:20

  斩波型开关电源

  斩波型开关电源按其拓扑结构通常可以分为3种:降压型(Buck)、升压型(Boost)、升降压型(Buck-boost)。降压型开关电源电路通常如图1所示。

  图1中,T为开关管,L1为储能电感,C1为滤波电容,D1为续流二极管。当开关管导通时,电感被充磁,电感中的电流线性增加,电能转换为磁能存储在电感中。设电感的初始电流为iL0,则流过电感的电流与时间t的关系为:

  iLt= iL1 (Vi-Vo-Vs)t/L,Vs为T的导通电压。

  当T关断时,L1通过D1续流,从而电感的电流线性减小,设电感的初始电流为iL1,则则流过电感的电流与时间t的关系:

  iLt=iL1-(Vo Vf)t/L,Vf为D1的正向饱和电压。

  MC34063的特殊应用

  ● 扩展输出电流的应用

  DC/DC转换器MC34063开关管允许的峰值电流为1.5A,超过这个值可能会造成MC34063损坏。由于通过开关管的电流为梯形波,所以输出的平均电流和峰值电流间存在一个差值。如果使用较大的电感,这个差值就会比较小,这样输出的平均电流就可以做得比较大。例如,输入电压为9V,输出电压为3.3V,采用220μH功率电感,输出平均电流达到900mA,峰值电流为1200mA。

  单纯依赖MC34063内部的开关管实现比900mA更高的输出电流不是不可以做到,但可靠性会受影响。要想达到更大的输出电流,必须借助外加开关管。图2和图3是外接开关管降压电路和升压电路。

  VO的输出电压峰值可达2倍V_IN,-VO的输出电压可达-V_IN。需要注意的是,3路的峰值电路不能超过1.5A,同时两路附加电源的输出功率和必须小于V_INoIo(1-D),其中I为主输出的电流,D为占空比。在此两路输出电流不大的情况下,此电路可以很好地降低实现升压和负压电源的成本。

  ● 具有关断功能的MC34063电路

  MC34063本身不具有关断功能,但可以利用它的过流饱和功能,增加几个器件就可以实现关断功能,同时还可以实现延时启动。

  图6是具有关断功能的34063电路,R4取510Ω,R6取3.9kΩ。当控制端加一个高电平,则MC34063的输出就变成0V,同时不影响它的过流保护功能的正常工作。

  将此电路稍加改动,就可以得到具有延时启动功能的MC34063电路,如图7所示。

  取C11为1μF,R10为510Ω,就可以达到200~500ms的启动延时(延时时间和输入电压有关)。这个电路的缺点就是当功率电感峰值电流过流时无法起到保护作用,只能对平均电流过流起保护作用。

  ● 恒流恒压充电电路

  恒压恒流充电电路如图8所示,可用于给蓄电池进行充电,先以500mA电流恒流充电,充到13.8V后变为恒压充电,充电电流逐渐减小。

  MC34063的局限性

  由MC34063构成的开关电源虽然价格便宜、应用广泛,但它的局限性也是显而易见的。主要有以下几点:

  1)效率偏低。对于降压应用,效率一般只有70%左右,输出电压低时效率更低。这就使它不能用在某些对功耗要求严格的场合,比如USB提供电源的应用。

  2)占空比范围偏小,约在15%~80%,这就限制了它的动态范围,某些输入电压变化较大的应用场合则不适用。

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