基于MC34063芯片DC-DC(20-5)降压型变换电路

Rsc?④ 定时电容Ct

0.33?0.22? (5-20) 1.5由公式（5-8）可知定时电容与开关管的导通时间成正比，已算得Ton=1.54×10-5s，那么代入Ton的值到公式（5-8）中可得定时电容Ct

Ct?4?10?5?Ton?4?10?5?1.54?10?5?616?10?12F (5-21)

那么Ct的理论值大小为616pf，本设计选择Ct为681pf ⑤ 电感L

有公式（5-11）可知电感的最小值与输入电压、开关管的饱和压降、开关管导通时间及峰值电流有关，那么代入这些值到公式（5-11）可得电感最小值

Lmin(Ui?Vsat)?Ton(20?1)?1.54?10?5???195.06?10?6H (5-22)

Ipk1.5⑥ 滤波电容Co

由公式(5-12) 可知滤波电容Co与峰值电流、开关管的导通时间、截止时间及纹波系数有关，取纹波为1%时，则代入这些值到公式（5-12）则可得滤波电容

Co?Ipk?(Ton?Toff)8?Up?p1.5?(1.54?10?5?3.46?10?5)??187.5?10?6F (5-23)

8?5?0.01Up-p(输出电压纹波峰-峰值)：该参数用于决定输出滤波电容Co的数值 ⑦ 输入端滤波电容C1

对于输入端来说，输入端电容要求大一点，由本设计输入电压为20V，取电容耐压值为50V且电容值为1000uf 即可满足。 5.2.5、外围元器件分析及选择

选择合适的电感、电容、肖特基二极管就可以更好的起到高转换效率、低纹波、低噪声的效果，所以下面就对外围的元件在已得出的理论值基础上进一步分

析和择优选取。 1）电感选择

首先是需要保证能够使得在DC-DC降压变换器在能够正常工作需要的最小电感值Lmin

Lmin?(Uimax?Vsat)?Tonmax （5-24）

Ipk这个公式已忽略其它诸如寄生电阻的情况下推导出的，实际的值还要大一些。如果电感小于Lmin，电感会发生磁饱和，造成DC-DC电路的效率大大下降，甚至不能正常输出稳定电压。其次，考虑到通过电感的电流纹波问题，当L过小时，会造成电感上的电流纹波过大，造成通过电感、肖特基二极管和芯片中的开关管的最大电流过大。由于开关管的不是理想的，所以在特别大的电流时在开关管上的功率损耗会加大，导致整个DC-DC 电路的转换效率降低。第三，一般来说，不考虑效率问题，小电感可以带动的负载能力强于大电感。但是由于在相同负载条件下，大电感的电流纹波和最大的电流值小，所以大电感可以使得电路在更低的输入电压下启动。MC34063的工作频率可高达100KHz, MC34063只需要3.3uH 以上的电感就可以保证正常工作，但是输出端如果需要输出大电流负载（例如：输出电流大于50mA），为了提高工作效率，建议使用较大电感。同时，在大负载下，电感上的串联电阻会极大地影响转换效率，假设电感上的电阻为rL，负载电阻为Ro，D为占空比，那么在电感上的功率损耗大致如下式计算 ???rL (5-25)

Ro(1?D)?2经过前面的理论计算最小电感Lmin=195uH，综合考虑，尽量减小功耗和转换提高效率需要，使用更大电感值本设计选择440uH电感。 2）输出电容选择

首先，不考虑电容的等效串联电阻RESR时，输出电压的纹波为： r??UoD? (5-26) UoRo?C?f所以为了减小输出的纹波，需要比较大的输出电容值。但是输出电容过大，就会使得系统的反应时间过慢。所以建议使用100uF 电容，如果需要更小的纹波，则需要更大的电容。如果负载较小（10mA 左右），可以使用较小电容。其次，考虑电容的等效串联电阻RESR时,输出纹波就会增加,起波纹为：

r??r?Iomax?RESR (5-27)

UO当大负载的时候，由于RESR造成的纹波将成为最主要的因素，可能会大大超过100mV。同时，RESR 又会增加效率损耗，降低转换效率。所以建议使用ESR 低的钽电容，或者多个电容并联使用。最后，经综合考虑，为了减小输出的纹波及降低电容等效串联电阻的效率损耗，本设计选用四个470uF电解电容并联（多电容器并联计算公式：C=C1+C2+C3+…+Cn）。 3）二极管

用于整流的二极管对DC-DC 的效率影响很大，虽然普通的二极管也能够使得DC-DC 电路工作正常，但是会降低5~10%的效率，所以建议使用正向导通电压低(一般在0.5V左右)、反应时间低（一般小于10ns）的肖特基二极管，例如1N5817、1N5819、1N5821、1N5822 等，本设计最终选择开关二极管IN4148。 4）输入电容

当输入电源稳定，即使没有输入滤波电容，DC-DC 电路也可以输出低纹波、低噪声的电流电压。但是当电源离DC-DC 电路较远，建议在DC-DC 的输入端加上10uF 以上的滤波电容，用于减小输出的噪声。对输入电容来说，输入电容的容量要求大一点，这样可以对Res的要求可以适量降低。因为输入电容主要是耐压，其次是吸收MOSFET的开关脉冲，最后考虑到如果输入源含有部分交流成分时还可以滤波。所以因为输入电压最大为20V，所以取电容的耐压值为35V，由MC34063的资料上得知对它输入电容值没有严格要求这里选成100Uf。 5）采样回路的电阻R1和R2

由于上面的理论计算除了R1=1.2K，R2=3.6K，输出电压由R1和R2决定所以为了是输出准确，本设计选择了理论的值 6）电流限制电阻Rsc

电流限制电阻用于检测开关管输出电流，如果当Rsc上的压降大于300mv芯片MC34063将启动电流保护，使得电路处于安全状态，从上面的理论计算可知道Rsc=0.33欧，这个电阻本身参数太小，实际购买困难，由于脚7与开关管直接相连，所以开关管的输出电流可以通过脚7直接让MC34063里面的峰值电流检测Ipk检测到，那样也会起到防止电流过大的作用，所以可以不用电阻Rsc，虽然这样会略微影响输出电压，但是影响不是很大，从改进仿真结论来看：最准的输出稳定性没有很大影响，而且还使得输出的电流最大值有所增大。

6 电路仿真

6.1、proteus仿真软件介绍

Proteus软件的功能强大，它集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身，不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析，还能够对微处理器进行设计和仿真，并且功能齐全，界面多彩，是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款新型电子线路设计与仿真软件。

Proteus是一个基于Pro-SPICE混合模型仿真器的、完整的嵌入式系统软硬件设计仿真平台。它包含ISIS和ARES应用软件。ISIS-智能原理图输入系统，系统设计与仿真的基本平台。ARES-高级PCB布线编辑软件。在Proteus中，从原理图设计、单片机编程、系统仿真到PCB设计一气呵成，真正实现了从概念到产品的完整设计。 6.2、仿真电路及测试图

图14 空载电路

图14为空载时利用proteus仿真电路，输出端利用示波器A通道和直流电压表对输出的电压进行测量。