基于MC34063芯片DC-DC(20-5)降压型变换电路

目 录

基于MC34063芯片的DC-DC(20/5)降压型变换电路 ................................................................. 2 1 引言 .............................................................................................................................................. 3 2 设计要求及分析 ........................................................................................................................... 4

2.1、设计要求 .......................................................................................................................... 4 2.2、设计分析 .......................................................................................................................... 4 3 MC34063芯片介绍 ................................................................................................................... 5

3.1、MC34063的引脚图及引脚介绍 ..................................................................................... 5 3.2、MC34063内部组成及示意图 ......................................................................................... 5 3.3、MC4063芯片特点 .......................................................................................................... 6 4 系统整体方案的论证与选择 ....................................................................................................... 6

4.1、外接开关管方案 .............................................................................................................. 6 4.2、不外接开关管方案 .......................................................................................................... 8 5 基于MC34063变换电路的工作原理 ......................................................................................... 9

5.1、DC-DC开关电源的电路组成及工作原理 .................................................................... 9 5.2、基于MC34063降压变换电路原理 .............................................................................. 11 6 电路仿真..................................................................................................................................... 20

6.1、proteus仿真软件介绍 ................................................................................................... 20 6.2、仿真电路及测试图 ........................................................................................................ 20 7 实物测试及结论分析 ................................................................................. 错误！未定义书签。

7.1、实物及测试结果 ............................................................................ 错误！未定义书签。 7.2、结果分析 ........................................................................................ 错误！未定义书签。 参考文献......................................................................................................................................... 22 附 录 .............................................................................................................. 错误！未定义书签。 致 谢 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。

基于MC34063芯片的DC-DC(20/5)降压型变换电路

摘 要：本文设计了一种基于稳压开关芯片MC34063的DC-DC电源变换电路，可将DC/20V变为DC/5V，且输出电压准确、稳定，具有低噪声、低功耗性能。鉴于MC34063芯片具有周期性占空比可控、可实现直流到直流变换的特点，借助于芯片的开关作用，实现将一定幅值的直流输入电压转变为间断特性的脉动直流输出。采用电感、电容组成滤波电路，并在输出端设置由电阻R1、R2组成的取样反馈电路进行实时监测输出端的电压并将信号反馈到开关芯片，进而调节开关的占空比使输出电压准确。运用proteus仿真软件对整体电路及其关键指标进行了优化模拟，并搭建实物电路，经测试。最终电路输出稳定的直流电压5.07V，无明显波动，测试精确度约2%，基本达到设计要求。 关键字：占空比可控；脉动直流；MC34063芯片

Abstract: Is designed based on the regulator switch chip MC34063 DC-DC power conversion circuits, can be DC/20V into DC/5V, and the output voltage accuracy, stability, low noise, low power consumption performance. In view of the MC34063 chip, can be achieved that the DC to DC transform the characteristics of periodic duty cycle controlled by means of the chip switch role in achieving a certain amplitude of the DC input voltage into a pulsating DC output intermittent characteristics. By inductance, capacitance to form a filter circuit, and set in the output sampling feedback circuit composed of resistors R1 and R2, real-time monitoring of output voltage and the signal fed back to the switch chip, and then adjust the duty cycle of the switch so that the output voltage accurately. The use of the Proteus simulation software optimized analog circuit as a whole and its key indicators, and build a physical circuit, has been tested. The stability of the final circuit output DC voltage of 5.07V, no significant fluctuations, test the accuracy of about 2%, basically meet the design requirements.

Keywords: duty cycle controlled; pulsating direct; MC34063 chip

1 引言

近代关于降压电源基本上有开关电源和线性电源两种，线性电源（Linear power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的导通与截止，将直流电转化为高频率的脉冲电流，同时提供给变压器或者整流电路进行变压，从而产生所需要的直流电压，这样的转化往往是高频的。转化为高频电流的原因是高频电流在变压电路中的效率要比50Hz高很多。一般开关电源的控制部分都是在集成片上完成而且工作时不是很热。下面就线性电源与开关电源的效率、经济、适用性等方面作简单的介绍。

线性电源的工作过程是输入电源先经预稳压电路进行初步交流稳压后，

通过主工作变压器隔离整流变换成直流电源，再经过控制电路和单片微处理控制器的智能控制下对线性调整元件进行精细调节，使之输出高精度的直流电压源。线性电源功率器件工作在线性状态，也就是说它一用起来功率器件就是一直在工作，所以也就导致它的工作效率低，一般效率在50%~60%已经可以说是效率很好的线性电源。线性电源的工作方式，从高压变低压必须有降压装置，一般的都是变压器，再经过整流输出直流电压。这样一来它的体积也就很大、笨重、效率低、发热量也大。它也有的优点有纹波小，调整率好，对外干扰小。

开关电源是利用控制开关晶体管导通和关断的时间比率，使维持稳定的输出电压，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制部分和开关器件（MOSFET、BJT等）构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断的创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。开关电源的功率器件工作在频率非常快开关状态，这样它的损耗就小，效率也就相对提高，效率可高达 80％～90％。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。

总之，随着电力电子技术的高速发展，在电力电子设备与人们的工作生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源。从20世纪80年代后期计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入20

世纪90年代，开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，这促进了开关电源技术的迅速发展。并且开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

2 设计要求及分析

2.1、设计要求

本设计要求采用MC34063芯片为核心设计一个由20V变换成5V的DC-DC降压型变换电路，并且要输出的电压准确，性能稳定、低噪声、低功耗。 2.2、设计分析

MC34063芯片为一单片双极型线性集成电路，专用于DC-DC开关型变换器控制部分，既可以用于DC-DC升压又可以用于DC-DC降压。此外芯片本身带有过流保护作用，所以在出现大电流是会自动启动保护功能，安全性较高。

设计理论方面：由于MC34063是属于开关电源控制部分的芯片之一，所以在设计电路之前应对开关电源的工作原理认真研究，并了解到开关电源是通过改变调整管的开和关的时间即占空比来改变输出电压的，并在此基础上在就针对MC34063芯片内部构成及工作原理做详细分析。最后，设计出以MC34063芯片为核心的DC-DC降压型变换器整体电路，并对整体电路的工作流程及输出电压由哪些量来决定，使得最终仿真的实际值尽可能与理论值相符合。

设计实践方面：要使得输出的电压准确、性能稳定、低噪声、低功耗就要在弄明白由于什么原因造成输出误差，对于开关电源的噪声产生主要由于整流谐波、开关频率产生的谐波以及在开关转换中所固有的高速电流和电压瞬变所产生的浪涌。其产生电磁干扰是开关电源本身的特点所决定的，是难以避免的，关键是如何采取有效的措施来减小其干扰程度。本设计在输入电压端接有滤波电容用于抑制开关电源产生噪声并向电网反馈的干扰，也可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害。对于输出纹波是由于随着开关管的开、关，电感中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的，所以在输出端也会出现一个与开关管同频率的纹波。所以开关纹波，理论上和实际上都是存在的。通常抑制或减少它的做法有加大电感和输出电容，这是根据开关电源的公式，电感内电流波动大小和电感值成