基于MC34063芯片DC-DC(20-5)降压型变换电路

为了使得芯片内部与外围元件的作用关系更加直观，现就针对上面的理论分析绘制了如图12的逻辑流程图。

图12 整体逻辑关系

5.2.3、电路各参数分析 1）占空比

本设计本身就是采取脉冲宽度调制（简称PWN）去控制的占空比进行开关控制，这里面的脉冲宽度即在一个周期内输出高电平的时间，如图13周期为T，脉冲宽度为t，则占空比D就为 ：

图13 占空比

tD? (5-1)

T脉冲宽度调整就是占空比D的调整，在忽略开关管T和续流二级管D的正向压降的情况下，输出电压Uo为：

Uo?Ton?Ui (5-2)

Ton?Toff其中式中Ton为开关管T的导通时间Toff为T的截止时间，Ton/ (Ton+Toff)也为为占空比D，由于Ui=20V,要求输出的电压为5V，那么由上式可知占空比D

大约为0.25即开关管在一个周期中导通时间约占1/4个周期，为了要求较高时就不能忽略开关管T和续流二级管D的正向压降，根据开关电源降压理论可知Ton 与Toff 的关系有：

Uo?VfTon (5-3) ?ToffUi?Vsat?Vo其中式中Vf为续流二极管正向导通压降、Vsat为开关管的饱和压降，Ui为输入电压综合(1-1)、（1-2）、（1-3）三公式可知精确占空比为：

D?2) LC滤波电路的周期

Uo?VfUi?Vsat?Vf (5-4)

当开关管开启时电感存储电能并给电容充电，当开关管闭合时电感开始放出电能续流使电容保持原有电压值，当开关管再次开启时给电感继续充电使电感又一次存储电能位开关管闭合时续流用，所以LC电路的周期也就是开关管的周期即

Ton?Toff?1 （5-5） f3) Ton 和 Toff 的值

通过上面的公式，可以计算得到Ton、Toff。但是应该注意Ton、Toff分别代表了开关管导通的时间和截止的时间，而有前面理论可知Ton、Toff大小由定时电容（定时电容就是指用在定时电路中的电容器，在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路，电容起控制时间常数大小的作用）的充、放电决定。定时电容一个周期的充、放电时间一般最大为6:1，所以占空比的最大比值不能超过6/7或者0.875。 4) 峰值电流Ipk

峰值电流表示最大荷载时的电流值。由MC34063参数手册可知降压变换时

Ipk?2?Iomax (5-6)

则意味输出电流为0.5A就能向负载提供1A的电流。 5) 采样回路的电阻R1、R2

由于采样电路决定了输出电压大小并时刻对输出电压进行检测和调试使输出达到恒定状态，又因为本设计采样电路为并联式的电阻可知并联电流要对输出

的电流分流，为尽可能使分流较小不会影响系统的性能，经过测试当它的分流电流值低于100uA时，对系统的性能不会产生明显影响。 5.2.4、电路中各参数理论公式及计算

1）根据MC34063 DC-DC降压的参数手册对外围元件取值的计算公式：

?R2? 输出电压Vo： Uo?1.25?? （5-7） ?1???R1?? 定时电容Ct： Ct?4?10?5?Ton(ma x （5-8） 峰值电流Ipk： Ipk?2?Ioma x （5-9） 限流电阻Rsc： Rsc?电 感Lmin： Lmin?0.33 （5-10） Ipk(Uimax?Vsat)?Tonmax （5-11）

IpkI?(Ton?Tof)f滤波电容Co： Co?pk （5-12）

8?Up?p开关导通与关闭时间比：

Uo?VfTon （ 5-13） ?ToffUimax?Vsat?Uo1 （5-14）

开关管周期最大值： Tmax?(Ton?Tof)?fmaxfmin固定值参数值及一些说明

开关管的饱和压降：Vsat=1.0V ； 开关二极管正向压降：Vf=1.2V 其中Up-p波纹系数即输出电压纹波峰-峰值；Vimax输入电压范围的最大值。 2）电路的参数理论值计算 ① 采样回路的电阻R1和R2

输出电压Uo的稳压值由R1和R2决定，由于本设计要求Uo=20V，则由公式(5-7)代入实际电路可知：

5?1.25(1?R2) （5-15） R1

采样回路电阻R1和R2要对输出回路分流，为了减少功耗，有前面可知其分流电流值应低于100uA即0.001A ，才不会影响系统的性能。则有R2+R1= Uo/0.001 由实际电路可知:

R1?R2?5 (5-16) 0.001 由（5-15）、（5-16）可得R1=1.2k ； R2=3.6k ② Ton与Toff 值

开关管的导通时间Ton与截止时间Toff的值理论上可以由公式（5-13）（5-14）、求得，在（5-13）式里面的Uimax由设计要求已给定了输入电压Ui那么就把可输入电压得最大值改成定值Ui，已知Uo=5V、Vf= 1.2V（为整流二极管正向压降）、U i=20V、Vsat=1.0V（为开关管的饱和压降）代入(5-13)可知

Ton5?1.2 (5-17) ?Toff20?1.0?5 又由公式（5-14）可知一个周期的时间长度取决于振荡频率f，而频率的最小值fmin它决定开关管的通断频率。一般选20KHz Ton?Toff?1 42?10 （5-18）

Toff=3.46×10-5s ；

由（5-17）、（5-18）两式可得： Ton=1.54×10-5s ；

现在理论验证此占空比是否能够实现，有前面可知定时电容的放电充电周期最大为1/6，那么代入计算可知

Ton1.54?10?5 D???0.308 （5-19）

Ton?Toff1.54?10?5?3.46?10?5即占空比没有超过6/7（即0.857），所以此占空比可以实现。 ③ 电流限制电阻Rsc

由公式（5-10）可算出电流限制电阻，其中Ipk为负载峰值电流，又由公式（5-9） 可知峰值电流Ipk为2倍的最大输出电流Iomax ，为了保证MC34063芯片的峰值电流不超出1.5A，当电路取取峰值电流为1.5A，输出最大电流Iomax为0.75A，则代入公式（5-10）可得电流限制电阻Rsc