基于MC34063的開關電源設計*

程桂仙，肖文君，劉萬松（1.貴州師范大學　物理與電子科學學院，貴州　貴陽　550001；2.貴陽市汽車電子技術重點實驗室，貴州　貴陽　550001；3.電子科技大學　通信與信息工程學院，四川　成都　611731）

基于MC34063的開關電源設計*

程桂仙1，2，3，肖文君1，2，劉萬松1，2
（1.貴州師范大學物理與電子科學學院，貴州貴陽550001；2.貴陽市汽車電子技術重點實驗室，貴州貴陽550001；3.電子科技大學通信與信息工程學院，四川成都611731）

基于DC/DC轉換芯片MC34063，設計了一種將正電壓轉化為負電壓的電源變換。詳細介紹了此電源轉換電路的硬件設計過程及測試結果。測試結果表明，此電源轉化電路具有較小的紋波以及較高的穩壓精度。

MC34063；開關電源；DC/DC

0　引言

電源作為各種電子設備的動力源，是各電子設備的重要組成部分［1］。開關電源源于20世紀60年代，經過幾十年的發展，已經成為穩壓型電源的主流產品。開關電源一般由脈沖寬度調制（PWM）控制芯片和功率開關管構成，通過調節開關晶體管接通和關斷的時間比，對輸入電壓進行脈沖調制，從而實現電壓變換。伴隨著電力電子與集成電路技術的迅猛發展，開關電源正朝著小型化、高頻化、低損耗、低噪聲的方向不斷發展［2-3］。

DC/DC轉換器又叫直流斬波，屬于開關電源，可將輸入的直流電壓轉換成不同的直流輸出電壓供用電電路使用。本文介紹一種基于DC/DC轉換器的開關電源的設計過程，核心器件采用MC34063，可將正的直流電源轉化成負的直流電源。該電源轉換電路不僅穩定性高，且具有較大的輸出電流。

1　MC34063芯片簡介

MC34063是一種單片雙極性集成電路，輸入電壓范圍為3～40V，輸出電壓范圍為1.25～40V，當電路外部增加NPN或PNP及相應擴展電路時，MC34063的輸出電流可擴展為1.5A。片內振蕩器的最高震蕩頻率為42kHz。MC34063內部含有DC/DC變換器所需的基本控制電路，并可與少量的外部元器件一起構成升壓式變換器、降壓式變換器、反向器三種不同的DC/DC變換器。

MC34063具有DC/DC變換器所需要的主要功能，由溫度補償的基準電壓發生器、比較器、占空比可控的振蕩器、RS觸發器和大電流輸出開關管等部分組成［2］。MC34063通常與開關管一起配合使用，外圍電路簡單。MC34063的工作原理為：通過對輸出電壓取樣接至內部誤差放大器反向輸入端，通過對取樣電壓與內部1.25V基準電壓源進行比較，控制脈沖寬度，達到調節輸出電壓的目的［3］。

2　電路參數設計

本文中將輸入電壓為8V的直流電壓轉化為輸出電壓為-8.3V，輸出最大電流1.5A的直流電，設計的電路圖如圖1所示。圖中的D1采用型號為1N5819的二極管，此二極管為硅管，正向壓降為0.6V。Q1是型號為2SA1020的PNP型三極管，其飽和壓降為1 V。下面介紹電路中其他參數的計算。

圖1　MC34063擴展電流圖

計算中所需的電源特性參數介紹如下。Vsat為開關管Q1的飽和電壓，由于設計中采用型號為2SA1020的PNP管來擴展電流，此管的飽和壓降Vsat為1V。VF為整流二極管D1的正向壓降，1N5819型二極管正向壓降為0.6V。VIN為輸入電壓標稱值，本設計中取8V。VOUT為輸出電壓標稱值，設為-8.3V。IOUT為電路的輸出電流值，設為200mA。Vripple（pp）為輸出電壓紋波的峰峰值，由于紋波電壓將直接影響電路的線性調整和負載調整率，其產生的影響不可忽視，本設計中將Vripple（pp）的值設為100mV。

2.1定時電容設定

MC34063可在24～42kHz的頻率范圍內工作，其工作頻率可通過外部調節電容CT設置，本文選取此芯片的典型工作頻率33kHz。將f為33kHz代入如下4個公式中：

計算可得定時電容 CT為532pF，在實際應用中，由于電容的等效串聯電阻以及印制電路板上布線等因素的影響，電容的取值應比計算所得的值大一些，所以實際中選用容值為680pF的定時電容。

2.2限流保護設定

限流保護電路是指在電源過載或輸出短路時保護電源裝置，防止負載損壞。MC34063芯片可通過電阻RSC的阻值大小來控制最大電流以保護芯片。將計算得到的ton和 toff以及IOUT、Vsat、VIN值帶入式（5）中，其中Vsat為開關管 Q1的飽和電壓，由于設計中采用型號為2SA1020的PNP管來擴展電流，此管的飽和壓降Vsat為1V。計算得峰值電流 Ipk（switch）為720mA。將Ipk（switch）為720mA代入式（6）中，得到感應電阻RSC為0.47Ω，實際中選用阻值為0.02Ω的精密電阻。

2.3儲能電感及輸出電容的設定

將Vsat、VF、VIN、f、Vripple（pp）、IOUT的值代入式（7）可得儲能電感L（min）為203μH，實際中選取電感值為330μH的屏蔽電感。將已知值帶入式（8），計算得輸出電容CO為240μF，本設計中CO選取容值為470μF、耐壓為20V的鉭電容。

2.4輸出電壓設定

經過以上步驟可得到圖1中所設計的電源轉換電路中每個元件的值。

3　測試結果

本文采用示波器對輸出電壓的紋波進行測試。當負載為220Ω時，利用示波器對輸出電壓進行測試，電路輸出電壓測試圖如圖2所示。從圖2中可讀出輸出電壓為-8.32V，輸出電壓紋波的峰峰值為400mV，都與設定值相近。測試結果表明，本設計電路滿足基本設計要求，不僅達到了電壓的極性變換，并且具有較小的紋波。

圖2　MC34063A的輸出電壓紋波測試圖

4　結論

本文利用開關電源芯片MC34063作為核心器件，采用少量的外部器件將其設置為反相器結構，設計了一種負電源產生電路。實驗結果表明，此變換電路具有體積小、輸出電壓穩定性高、紋波小的特點。文章詳細介紹了此電源轉換電路的設計過程、電路測試結果及分析，對設計其他開關電源設計具有參考價值。

［1］屠徑，趙玉龍.某型彈載二次電源設計［J］.現代電子技術，2012，35（10）：139-141.

［2］孫智，張道信.基于MC34063的大電流負電源設計［J］.微型機與應用，2009，28（23）：14-16.

［3］謝亞偉.開關電源中混沌現象的建模與仿真研究及小型電源的研制［D］.成都：電子科技大學，2010.

A power supply based on MC34063

Cheng Guixian1，2，3，Xiao Wenjun1，2，Liu Wansong1，2
（1.School of Physics and Electronic Science，Guizhou Normal University，Guiyang 550001，China；2.Key Laboratory of Automotive Electronics Technology of Guiyang，Guiyang 550001，China；3.School of Communication and Information Engineering，University of Electronic Science and Technology of China，Chengdu 611731，China）

This paper presents a design of a power supply based on MC34063，which converts the positive power to the negative power.This paper details in the hardware circuit of the design and the corresponding test results.The test results show that the designed circuit has a small ripple and high voltage accuracy.

MC34063；switch power supply；DC/DC

TN86

A

1674-7720（2015）12-0033-02

2015-01-16）

程桂仙（1986-），通信作者，女，碩士，講師，主要研究方向：射頻與電源研究。E-mail：chgx86@126.com。

肖文君（1985-），男，博士，副教授，主要研究方向：嵌入式系統。

劉萬松（1968-），男，碩士，副教授，主要研究方向：電技術應用。

貴州省科技廳自然科學基金項目（黔科合J 字［ 2013 ］ 2228 ）