34063由于價(jià)格便宜,，開關(guān)峰值電流達(dá)1.5A,，電路簡單且效率滿足一般要求,，所以得到廣泛使用。在ADSL應(yīng)用中,，34063的開關(guān)頻率對傳輸速率有很大影響,，在器件選擇及PCB設(shè)計(jì)時(shí)需要仔細(xì)考慮。
線性穩(wěn)壓電源效率低,，所以通常不適合于大電流或輸入,、輸出電壓相差大的情況。開關(guān)電源的效率相對較高,，而且效率不隨輸入電壓的升高而降低,，電源通常不需要大散熱器，體積較小,，因此在很多應(yīng)用場合成為必然之選,。開關(guān)電源按轉(zhuǎn)換方式可分為斬波型、變換器型和電荷泵式,，按開關(guān)方式可分為軟開關(guān)和硬開關(guān),。
斬波型開關(guān)電源
斬波型開關(guān)電源按其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常可以分為3種：降壓型(Buck),、升壓型(Boost),、升降壓型(Buck-boost)。降壓型開關(guān)電源電路通常如圖1所示,。圖1中,，T為開關(guān)管，L1為儲能電感,，C1為濾波電容,，D1為續(xù)流二極管
,。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感被充磁,，電感中的電流線性增加,，電能轉(zhuǎn)換為磁能存儲在電感中。設(shè)電感的初始電流為iL0,，則流過電感的電流與時(shí)間t的關(guān)系為：
iLt= iL1+(Vi-Vo-Vs)t/L,，Vs為T的導(dǎo)通電壓。
當(dāng)T關(guān)斷時(shí),，L1通過D1續(xù)流,，從而電感的電流線性減小，設(shè)電感的初始電流為iL1,，則則流過電感的電流與時(shí)間t的關(guān)系：
iLt="iL1"-(Vo+Vf)t/L,，Vf為D1的正向飽和電壓。
圖1 降壓型開關(guān)電源基本電路
34063的特殊應(yīng)用
● 擴(kuò)展輸出電流的應(yīng)用
DC/DC轉(zhuǎn)換器34063開關(guān)管允許的峰值電流為1.5A,，超過這個(gè)值可能會造成34063永久損壞,。由于通過開關(guān)管的電流為梯形波，所以輸出的平均電流和峰值電流間存在一個(gè)差值,。如果使用較大的電感,，這個(gè)差值就會比較小，這樣輸出的平均電流就可以做得比較大,。例如,，輸入電壓為9V，輸出電壓為3.3V,，采用220μH的電感,，輸出平均電流達(dá)到900mA，峰值電流為1200mA,。
單純依賴34063內(nèi)部的開關(guān)管實(shí)現(xiàn)比900mA更高的輸出電流不是不可以做到,，但可靠性會受影響。要想達(dá)到更大的輸出電流,，必須借助外加開關(guān)管,。圖2和圖3是外接開關(guān)管降壓電路和升壓電路。
圖2 升壓型達(dá)林頓及非達(dá)林頓接法
圖3 降壓型達(dá)林頓及非達(dá)林頓接法
采用非達(dá)林頓接法,，外接三極管可以達(dá)到飽和,，當(dāng)達(dá)到深度飽和時(shí)，由于基區(qū)存儲了相當(dāng)?shù)碾姾?，所以三極管關(guān)斷的延時(shí)就比較長,，這就延長了開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，影響開關(guān)頻率,。達(dá)林頓接法雖然不會飽和,，但開關(guān)導(dǎo)通時(shí)壓降較大,，所以效率也會降低,?？梢圆捎每癸柡万?qū)動技術(shù)，圖4所示,，此驅(qū)動電路可以將Q1的Vce保持在 0.7V以上,，使其導(dǎo)通在弱飽和狀態(tài)。
圖4 抗飽和驅(qū)動電路
利用一片34063就可以產(chǎn)生三路電壓輸出,，如圖5所示,。
圖5 輸出3路電壓的34063電路
+VO的輸出電壓峰值可達(dá)2倍V_IN，-VO的輸出電壓可達(dá)-V_IN,。需要注意的是,，3路的峰值電路不能超過1.5A，同時(shí)兩路附加電源的輸出功率和必須小于V_IN·I·(1-D),，其中I為主輸出的電流,，D為占空比。在此兩路輸出電流不大的情況下,，此電路可以很好地降低實(shí)現(xiàn)升壓和負(fù)壓電源的成本,。
● 具有關(guān)斷功能的34063電路
34063本身不具有關(guān)斷功能，但可以利用它的過流飽和功能,，增加幾個(gè)器件就可以實(shí)現(xiàn)關(guān)斷功能,，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)延時(shí)啟動。圖6是具有關(guān)斷功能的34063電路,，R4取510Ω,，R6取3.9kΩ。當(dāng)控制端加一個(gè)高電平,，則34063的輸出就變成0V,，同時(shí)不影響它的過流保護(hù)功能的正常工作。將此電路稍加改動,，就可以得到具有延時(shí)啟動功能的34063電路,，如圖7所示。取C11為1μF,，R10為510Ω,，就可以達(dá)到200～500ms的啟動延時(shí)(延時(shí)時(shí)間和輸入電壓有關(guān))。這個(gè)電路的缺點(diǎn)就是當(dāng)峰值電流過流時(shí)無法起到保護(hù)作用,，只能對平均電流過流起保護(hù)作用,。
圖6 具有關(guān)斷功能的34063電路
圖7 具有延時(shí)啟動功能的34063電路
● 恒流恒壓充電電路
恒壓恒流充電電路如圖8所示，可用于給蓄電池進(jìn)行充電,，先以500mA電流恒流充電,，充到13.8V后變?yōu)楹銐撼潆?，充電電流逐漸減小。
圖8 恒壓恒流充電電路
34063的局限性
由34063構(gòu)成的開關(guān)電源雖然價(jià)格便宜,、應(yīng)用廣泛,，但它的局限性也是顯而易見的。主要有以下幾點(diǎn)：
(1)效率偏低,。對于降壓應(yīng)用,，效率一般只有70%左右，輸出電壓低時(shí)效率更低,。這就使它不能用在某些對功耗要求嚴(yán)格的場合,，比如USB提供電源的應(yīng)用。
(2)占空比范圍偏小,，約在15%～80%,，這就限制了它的動態(tài)范圍，某些輸入電壓變化較大的應(yīng)用場合則不適用,。
(3)由于采用開環(huán)誤差放大,，所以占空比不能鎖定，這給電路參數(shù)的選擇帶來麻煩,，電感量和電容量不得不數(shù)倍于理論計(jì)算值,，才能達(dá)到預(yù)期的效果。雖然34063有許多缺點(diǎn),，但對產(chǎn)品利潤空間十分有限的制造商來說,，它還是設(shè)計(jì)開關(guān)電源的很好選擇。
開關(guān)電源的頻率和ADSL性能
對于ADSL來說,，上行信道分布在30～100kHz之間,，下行信道分布在100kHz～1.1MHz之間。長線連接速率常常是衡量ADSL性能的一個(gè)重要指標(biāo),，但在線路很長的時(shí)候,，下行信道中高頻信道衰減得很厲害，所以此時(shí)下行低頻段的信噪比對長線連接速率就起著至關(guān)重要的作用,。開關(guān)電源的輸出含有開關(guān)頻率基頻及其諧波的紋波成分,，一般從基波到10次諧波的能量都比較大。如果開關(guān)頻率為20kHz,，它的諧波為40kHz,、60kHz、80kHz…,。這樣,，從100～300kHz的下行信道中就會有10個(gè)干擾的頻率點(diǎn)。而如果開關(guān)頻率為100kHz，則干擾點(diǎn)就下降為2個(gè),，如果開關(guān)頻率為1MHz,，則下行信道就不會受到干擾，這樣就能極大提高下行信道的性能,。
器件選擇要點(diǎn)
(1)只如果外接開關(guān)管,，最好選擇開關(guān)三極管或功率MOS 管，注意耐壓和功耗,。
(2)如果開關(guān)頻率很高,，電感可選用多線并繞的,，以降低趨膚效應(yīng)的影響,。
(3)續(xù)流二極管一般選恢復(fù)時(shí)間短、正向?qū)妷盒〉男ぬ鼗O管,，但要注意耐壓,。如果輸出電壓很小(零點(diǎn)幾伏)，就必須使用MOS管續(xù)流,。輸出濾波電容一般使用高頻電容,，可減小輸出紋波同時(shí)降低電容的溫升。在取樣電路的上臂電阻并一個(gè)0.1～1μf電容,，可以改善瞬態(tài)響應(yīng),。
PCB布局和布線的要點(diǎn)
開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷都存在一個(gè)電流環(huán)路，這兩個(gè)環(huán)路都是高頻,、大電流的環(huán)路,，所以在布局和布線時(shí)都要將此二環(huán)路面積設(shè)計(jì)得最小。用于反饋的取樣電壓要從輸出電容上引出,，并注意芯片或開關(guān)管的散熱,。
參考文獻(xiàn)
1 張占松,蔡宣三．開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社,1998
2 Motorola Inc.．MC34063A DC-DC Converter Control Circiuts． Motorola Inc.,1996