开关电源升压电路设计

  作者:fanxiaoxi 时间:2024-07-12

今天将以一款开关电源控制器(MC34063)作为示例来说明前两节所叙述的内容,该芯片可以说是MOTOROLA公司一款很简单耐用的控制器了,对于电源带宽要求不高的用户可以考虑这款芯片,电路也有成熟的设计,网上有很多设计的典型例子,我们主要采用这款芯片,图1是该芯片的结构框图。

图1 MC34063芯片结构图

可以看到该芯片内部集成了电压基准振荡器以及一组达林顿管用于后级驱动,详情请查看相关的文件或直接向博主索要资料

图2 升压电路的典型设计

如图2是一种典型的升压(boost,step up)设计,芯片的输入12V电源,在达林顿管开启时,电源向电感充电,当电感上的电流达到最大值时(这个值是根据负载环境人为设定的,在后续的峰值电流控制方法中将会提及),达林顿管关闭,此时电感向储能电容供电

2、达林顿管开启和关闭过程中的能量守恒

当开关开启时,电流在电感中建立,该过程在电感不饱和且严格线性的情况下,电流随时间匀速增加,因此,当达到最大电流

时,电感中的能量为:

(1)

对于输出端,在关断时刻,电流将逐渐下降为0,电感此时释放全部能量到电容,此时电感将释放W的能量到储能电容端。设输出端电势为

,则在输出端可以将能量W用输出电压及输出电流的形式(“流入”电容的电流)

(2)

该式子与第一节利用点单的楞次定律推导的结果一致但是亦有不同,这两个式子更为形象,它表明,当电感输出端与储能电容上的电压钳位时,来自电容的电压会阻止电感上的电流流动(注意不是电感上的感应反压,该反电动势只有非钳位情形才有),如果不对占空比进行控制,则当电流减小到0后只能一直维持0电流,直到下一个开关周期开始对电感充电。如图3。

图3 电感电流的变化情况(这里假定电流最终减少到0)

因此,由于输出电压较高,则由于该电压作为电流的反压抑制电流流动,一定程度上会使电流迅速减少至0,因此即使不控制占空比也能使电压升高(或者说是输入输出决定了占空比)

本例中,当输出达到稳态时,按照比较运放comp虚断原理,则输出电压与参考电压之间有如下关系(式3):

(3)

因此只需调整R1,R2的阻值即可获取任意输出电压。本例中,带入阻值可以获得输出电压为27.9545V,datasheet给出结果为28V实际为工程方便而给出的参数

关键词: 开关电源 控制器 升压电路 电路设计 MC34063

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