今天將以一款開關(guān)電源控制器(MC34063)作為示例來(lái)說(shuō)明前兩節(jié)所敘述的內(nèi)容,該芯片可以說(shuō)是MOTOROLA公司一款很簡(jiǎn)單耐用的控制器了,對(duì)于電源帶寬要求不高的用戶可以考慮這款芯片,電路也有成熟的設(shè)計(jì),網(wǎng)上有很多設(shè)計(jì)的典型例子,我們主要采用這款芯片,圖1是該芯片的結(jié)構(gòu)框圖。
圖1 MC34063芯片結(jié)構(gòu)圖
可以看到該芯片內(nèi)部集成了電壓基準(zhǔn)、振蕩器以及一組達(dá)林頓管用于后級(jí)驅(qū)動(dòng),詳情請(qǐng)查看相關(guān)的文件或直接向博主索要資料。
圖2 升壓電路的典型設(shè)計(jì)
如圖2是一種典型的升壓(boost,step up)設(shè)計(jì),芯片的輸入12V電源,在達(dá)林頓管開啟時(shí),電源向電感充電,當(dāng)電感上的電流達(dá)到最大值時(shí)(這個(gè)值是根據(jù)負(fù)載環(huán)境人為設(shè)定的,在后續(xù)的峰值電流控制方法中將會(huì)提及),達(dá)林頓管關(guān)閉,此時(shí)電感向儲(chǔ)能電容供電。
2、達(dá)林頓管開啟和關(guān)閉過(guò)程中的能量守恒
當(dāng)開關(guān)開啟時(shí),電流在電感中建立,該過(guò)程在電感不飽和且嚴(yán)格線性的情況下,電流隨時(shí)間勻速增加,因此,當(dāng)達(dá)到最大電流
時(shí),電感中的能量為:
(1)
對(duì)于輸出端,在關(guān)斷時(shí)刻,電流將逐漸下降為0,電感此時(shí)釋放全部能量到電容,此時(shí)電感將釋放W的能量到儲(chǔ)能電容端。設(shè)輸出端電勢(shì)為
,則在輸出端可以將能量W用輸出電壓及輸出電流的形式(“流入”電容的電流)
(2)
該式子與第一節(jié)利用點(diǎn)單的楞次定律推導(dǎo)的結(jié)果一致但是亦有不同,這兩個(gè)式子更為形象,它表明,當(dāng)電感輸出端與儲(chǔ)能電容上的電壓鉗位時(shí),來(lái)自電容的電壓會(huì)阻止電感上的電流流動(dòng)(注意不是電感上的感應(yīng)反壓,該反電動(dòng)勢(shì)只有非鉗位情形才有),如果不對(duì)占空比進(jìn)行控制,則當(dāng)電流減小到0后只能一直維持0電流,直到下一個(gè)開關(guān)周期開始對(duì)電感充電。如圖3。
圖3 電感電流的變化情況(這里假定電流最終減少到0)
因此,由于輸出電壓較高,則由于該電壓作為電流的反壓抑制電流流動(dòng),一定程度上會(huì)使電流迅速減少至0,因此即使不控制占空比也能使電壓升高(或者說(shuō)是輸入輸出決定了占空比)
本例中,當(dāng)輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí),按照比較運(yùn)放comp虛斷原理,則輸出電壓與參考電壓之間有如下關(guān)系(式3):
(3)
因此只需調(diào)整R1,R2的阻值即可獲取任意輸出電壓。本例中,帶入阻值可以獲得輸出電壓為27.9545V,datasheet給出結(jié)果為28V實(shí)際為工程方便而給出的參數(shù)。
評(píng)論
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