基于MC34063的12V至5V降压转换器电路

众所周知，精确的5V电池并不总是可用的，有时我们需要更高的电压和更低的电压同时驱动电路的不同部分，因此我们使用更高电压（12v）的电源作为主要电源，并在需要时将该电压降压到较低的电压（5v）。为此，降压转换器电路用于许多电子应用，可根据负载要求降低输入电压。

这一部分有很多选择;如上一个教程所示，MC34063是此类细分市场中最受欢迎的开关稳压器之一。MC34063可配置为三种模式：降压、升压和反相。我们将使用降压配置将12V DC 电源转换为具有 1A 输出电流能力的 5V DC。

集成电路 MC34063

MC34063引脚排列图如下图所示。左侧显示MC34063的内部电路，另一侧显示引脚排列图。

MC34063是1.5A升压或降压或反相稳压器，由于直流电压转换特性，MC34063是一款DC-DC转换器IC。

该 IC 在其 8 引脚封装中提供以下特性-

温度补偿基准

限流电路

受控占空比振荡器，带有源高电流驱动器输出开关。

接受 3.0V 至 40V DC。

可在 100 KHz 开关频率下工作，容差为 2%。

极低的待机电流

可调输出电压

此外，尽管具有这些特性，但它是广泛使用的，并且比此类细分市场中可用的其他IC更具成本效益。

计算升压转换器的元件值

如果我们检查数据表，我们可以看到完整的公式图表存在，以根据我们的要求计算所需的所需值。这是数据表中提供的公式表，还显示了升压电路。

以下是不含这些元件值的原理图，将与MC34063一起使用。

我们将计算设计所需的值。我们可以根据数据表中提供的公式进行计算，也可以使用安森美半导体网站提供的Excel表进行计算。

计算这些组件值的步骤-

步骤1：- 首先，我们需要选择二极管。我们将选择广泛使用的二极管1N5819。根据数据表，在1A正向电流下，二极管的正向电压为0.60V。

步骤2：- 我们首先计算电感和开关电流，因为进一步计算需要它。我们的平均电感电流将是峰值电感电流。因此，在我们的例子中，电感电流为：

IL(avg) = 1A

步骤3：- 现在是电感的纹波电流的时候了。典型电感器使用平均输出电流的20-40%。因此，如果我们选择电感纹波电流的30%，它将是1A * 30% = 0.30A

步骤 4：- 开关峰值电流将为IL（平均） + Iripple/2 = 1 + .30/2 = 1.15A

第 5 步：- 我们将计算t上/吨关闭使用以下公式

为此，我们的Vout为5V，二极管（Vf）的正向电压为0.60V。我们的最小输入电压Vin（最小值）为12V，饱和电压为1V（数据表中为1V）。通过，把这一切放在一起，我们得到

(5+0.60) / (12-1-5) = 0.93 

So,  

tON/tOFF

= 

.93uS

第 6 步：- 现在我们将根据公式计算 Ton +Toff 时间 Ton + Toff = 1 / f

我们将选择较低的开关频率，40Khz。

So, 

Ton + Toff = 1 / 40Khz = 25us

步骤7：- 现在我们将计算托夫时间。正如我们之前计算的 Ton + Toff 和Ton / Toff一样，现在计算会更容易，

步骤8：-现在下一步是计算吨，

Ton = (Ton + Toff) – Toff = 25us – 12.95us = 12.05us 

步骤9：- 我们需要选择定时电容器Ct，这是产生所需频率所必需的。

Ct = 4.0 x10-5 x Ton = 4.0 x 10-5  x 12.05uS

=

482pF 

步骤10：-根据这些值，我们将计算电感值
 

步骤11：- 对于1A电流，Rsc值将为0.3 / Ipk。因此，对于我们的要求，它将是rsc = .3/1.15 = .260 欧姆

步骤12：- 让我们计算输出电容值，我们可以从升压输出中选择100mV（峰峰值）的纹波值。

我们将选择470uF，25V。使用的电容器越多，减少的纹波就越大。

步骤13：- 最后我们需要计算电压反馈电阻值。我们将选择 R1 值2k，因此，R2值将计算为

Vout = 1.25 (1 + R2/R1) 

5 = 1.25 (1 + R2 / 2K) 

R2 =

6.2k

降压转换器电路图

所以在计算完所有值之后。这是更新的原理图

必需组件

2 个用于输入和输出的常开连接器

2k 电阻 - 1 常开

6.2k 电阻 - 1 常开

1N5819- 1 否

100uF、25V 和 359.37uF、25V 电容器（470uF，使用 25V，选择接近值）- 各 1 个。

62.87uH 电感器，1.5A 1 个 （使用 100uH 2.5A，在市场上很容易买到）

482pF（使用470pF）陶瓷盘式电容器 - 1 否

12V 电源单元，额定电流为 1.5A。

MC34063 开关稳压器 IC

.26欧姆电阻（.3R，使用2W）

1 个 nos veroboard（可以使用虚线或连接的 vero）。

烙铁

助焊剂和焊丝。

如果需要，还可以使用其他电线。

注意：我们使用了100uh电感器，因为它很容易在额定电流为2.5A的本地供应商处获得。 此外，我们还使用.3R电阻代替.26R。

排列组件后，将组件焊接在 Perf 板上

 

测试降压转换器电路

在测试电路之前，我们需要可变直流负载来从直流电源吸收电流。在我们测试电路的小型电子实验室中，测试公差要高得多，因此，很少有测量精度达不到标准。

示波器经过正确校准，但人工噪声、EMI、RF 也会改变测试结果的准确性。此外，万用表具有 +/-1% 的容差。

在这里，我们将测量以下内容

各种负载下的输出纹波和电压高达1000mA。此外，在此满负载下测试输出电压。

电路的效率。

电路的空闲电流消耗。

电路的短路情况。

另外，如果我们使输出过载会发生什么？

当我们测试电路时，我们的室温是26摄氏度。

在上图中，我们可以看到直流负载。这是一个阻性负载，正如我们所看到的，十个不。并联的 1 欧姆电阻是实际负载，它连接在 MOS-FET 上，我们将控制 MOSFET 栅极并允许电流流过电阻器。这些电阻器将电能转化为热量。结果包括 5% 的公差。此外，这些负载结果包括负载本身的功耗，因此当负载上没有连接负载并使用外部电源供电时，将显示默认的70mA负载电流。在本例中，我们将从外部台式电源为负载供电并测试电路。最终输出将是（结果 – 70mA）。

以下是我们的测试设置;我们已经将负载连接到电路上，我们测量降压稳压器两端的输出电流以及它的输出电压。降压转换器上还连接了一个示波器，因此我们还可以检查输出电压。我们从台式电源单元提供12V输入。

我们正在画.88A或952mA-70mA = 来自输出的 882mA电流。输出电压为5.15V。

此时，如果我们检查示波器中的峰到峰纹波。我们可以看到输出波，纹波为60mV（峰峰值）。这适用于 12V 至 5V 开关降压转换器。

输出波形如下所示：

这是输出波形的时间范围。它是每格500mV和500uS的时间范围。

这是详细的测试报告

 

时间 （秒）	负载（毫安）	电压 （V）	纹波（峰峰值） （毫伏）
180	0	5.17	60
180	200	5.16	60
180	400	5.16	60
180	600	5.16	80
180	800	5.15	80
180	982	5.13	80
180	1200	4.33	120

 

我们更改了负载，并在每一步中等待大约 3 分钟，以检查结果是否稳定。982mA负载后，电压显著下降。在其他情况下，从0负载到940 mA，输出电压下降约为.02V，在满负载时稳定性相当好。此外，在982mA负载之后，输出电压会显著下降。我们在需要.26R的地方使用了.3R电阻，因此，我们可以吸收982mA的负载电流。MC34063电源无法在满1A负载下提供适当的稳定性，因为我们使用的是.3R而不是.26R。但982mA非常接近1A输出。此外，我们使用了容差为 5% 的电阻器，这在当地市场上最常见。

我们计算了12V固定输入和改变负载的效率。这是结果

 

输入电压 （V）	输入电流 （A）	输入 功率（W）	输出电压 （V）	输出 电流 （A）	输出功率（W）	效率 （n）
12.04	0.12	1.4448	5.17	0.2	1.034	71.56699889
12.04	0.23	2.7692	5.16	0.4	2.064	74.53416149
12.04	0.34	4.0936	5.16	0.6	3.096	75.6302521
12.04	0.45	5.418	5.16	0.8	4.128	76.19047619
12.04	0.53	6.3812	5.15	0.98	5.047	79.09170689

 

正如我们所看到的，平均效率约为75%，这在现阶段是一个很好的输出。

当负载为0时，电路的空闲电流消耗记录为3.52mA。

此外，我们检查了短路，并在短路中观察到正常。

在最大输出电流阈值之后，输出电压明显降低，一段时间后，输出电压接近于零。

可以在此电路中进行改进;我们可以使用低ESR高值电容器来降低输出纹波。也， 适当的PCB设计是必要的.