综合实训技术报告-dc-dc电源变换器的设计与制作(编辑修改稿)

综合实训技术报告-dc-dc电源变换器的设计与制作(编辑修改稿)内容摘要：

所以要求这些电容器具有高频低损耗和耐高温的特性。 ，减少分离器件的数目。 (1)如何选择电感 : DCDC变换器的本质是将电能以磁通量的形式储存在电感中，然后再将该能量转移到负载上。 正因为储存的是磁通量，而不是充电电荷，所以只要选择恰当的开关策略，就能使输出电压比输入 电压高、低或者极性相反。 为实现高效的能量转移，配合 MC34063 使用的电感应该满足三个要求：首先，电感的感应系数应南京工业职业技术学院实训技术报告 10 当很小，以保证在最差情况下 (输入电压最低、功率开关打开的时间最短 )电感中能存储到足够的能量，但感应系数也不是越小越好，因为还要保证在另一极端情况下 (输入电压最高、开关打开时间最长 )MC34063 及电感的最大 (开关 )电流指标不至于被突破；其次，电感必须能够存得下需求的磁通量，也就是电感不能进入饱和状态。 在基于 MC34063 的常规设计中，可以使用铁氧体工艺制造的可表面贴装的小型电感，只要它们满足饱和 电流为 300mA～ 1A，同时直流电阻小于 的条件；最后，电感的直流电阻越小越好，以保证电感线圈不会消耗过多的能量，因为这会使电感产生过多热量。 在选用电感时还应考虑到电磁干扰的问题，一般圆弧形状的电感对减少电磁干扰有比较好的作用。 还有一点也是最重要的，就是在选择电感前一定要先确定整个电源电路的输入电压、输出电压、输出电流的最小值和最大值。 在一个升压变换器中，电感中存储的能量如下式所示： PL=(VOUT+VDVIN MIN)(IOUT) 式中， VD是二极管的压 降 (对 1N5818 肖特基二极管来说是)。 为保证变换器能调整输出电压，每个周期中由电感提供的能量必须不小于： E7 PL/fOSC 其中 fOSC即为 LT1111 内置振荡器的固有振荡频率 72kHz。 当开关关闭时，电感中的电流可由下式表示： 其中 R39。 表示功率开关的等效电阻 (25℃时的典型值为 )与电感直流电阻的和。 如果功率开关上的压降和 VIN 相比很小，则可得到一个简化的公式： 上面这个公式假设的前提是 t=0，而且电感中的电流为 0。 这种情况的电感工作于“不连续模式”，因为电感中的电流被我们假设为 0 了。 实际 上，电感中的电流是不可能突然降至 0的。 将 t 的取值改为 MC34063 参数表中所示的开关打开的时间 (典型值为 7μ s)，就可以求出针对某个特定的 L 值和 VIN 的 IPEAK 值。 求出 IPEAK 值后，在开关即将关闭前电感中存储的能量就可以用下式求出： 南京工业职业技术学院实训技术报告 11 式中， EL的值必须大于 PL/fOSC以保证变换器能传递 (或者说转移 )需求的能量。 为提高效率， IPEAK值必须保持在 1A 以下，更高的开关电流只会导致开关上的压降增加而使总的效率降低。 总之，开关电流应尽可能小，这样会使开关、二极管及电感上的损耗也会相应低一些。 b. 正压变负压的设计如何选择电感 所有的输出功率都来自电感 L1。 这时： 在这种变换器模式下，功率开关被接成共集电极接法 (与降压模式相同 )。 功率开关上的压降可以等效为一个 的电压源和一个 电阻的串联电路。 当开关关闭时，电感中的电流可以表示为： 其中 R39。 为电感的直流电阻值加上 ，而 VL为输入电压 VIN减去。 2） 如何选择电容 选择合适的输出电容和选择合适的电感同等重要。 如果这个滤波电容选择得不好，那么变换器的效率可能会降低，输出纹波也有可能比较大。 我们通常使用的普通铝电解电容，虽然比较便宜而且容易买到，但它的等效串联阻抗 (ESR)和等效串联电感 (ESL)的特性都比较差，不适合配合 MC34063 使用。 市场上有专为开关式的 DCDC 变换器设计的 ESR 值较小的铝电解电容，它们的特性比普通的铝电解电容好很多，特别是 ESR 值可以做得很小。 钽 电容的特性也非常好，只是价格比较高。 通过实验得知，在基于 MC34063 的变换器中，使用上述三种容量均为100μF 的电容 (假设变换器的最大开关电流为 500mA)，不同的电容表现是不一样 南京工业职业技术学院实训技术报告 12 的。 使用普通铝电解电容的变换器的输出过冲最高达到 120mV，而使用专用铝电解电容及钽电容的变换器的输出过冲最高就只有 35mV 左右。 设计工程师应该充分利用 ILIM特性来降低输出纹波的幅值。 以变换器工作于连续模式为例，如果是升压变换器，其连续工作模式的条件是： 一旦输入、输出电压满足上式的关系，在开关关闭时电感的电流就不会回到零。 而等到开关再次打开时，电感中的电流将从这个非零值开始增长。 电感中的电流在比较器关闭振荡器之前已经增长到一个相当高的值了，这个较高的电流值将会造成输出纹波过大，这显然需要更大的输出滤波电容和电感来抑制。 不过，由于有了 ILIM特性的支持，开关电流可以在到达一个用户预先 设定的值处触发功率开关关闭。 这样，输出纹波就能减小到最小的程度，对输出滤波电容的要求也就会低得多。 3） 如何选择二极管在 MC34063 的应用中，选择箝位二极管时必须遵循的三条准则包括开关速度、正向导通时的压降、漏电流。 我们通常用来作整流器的二极管，如 1N4001。