MC34063的电路参数详解

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一、背景

升压电路为电源中常用的电路，如果要能进行设计，就必须理解其拓扑结构BOOST中的关键参数的计算。

二、拓扑简介及感量计算

1.     拓扑简介

a、对于boost升压DC-DC电路，上图中详细标识处了电流方向和续流通路。

b、在升压变换器中，开关导通时，能量从输入直流电源(通过开关)传输给电感，电感储能，没有能量传输到输出端。

c、开关关断时，电感储能，通过二极管传输到输出。但是，输出中有一部分能量直接来自输入直流电源。

d、因输出电容的平均电流为零，那么升压变换器的平均二极管电流必然等于负载电流。因此，二极管平均电流Id_avg = 负载电流 Io= IL*（1-D） ，所以电感平均电流为 IL=Io/（1-D）；其中D 为占空比。

2.     电感的感量计算(以下公式推导适用于CRM和CCM，不适用于DCM)

a.占空比确定

占空比的定义为D= Ton/T，T=Ton+Toff, Ton 为开关导通时间，Toff为开关关断时间，T为开关周期。

因电感不能饱和，所以每个周期电感的能量为零，即一个周期内电感的储存的能量和释放的能量相等；即伏秒平衡原则。

Vin 输入电压，Vo输出电压，Vd二极管正向压降，Vsw开关两端电压。

Von=Vin-Vsw   Von =Vo+Vd-Vin

由伏秒定律Von*Ton=Von*Toff  

有Toff/ Ton=(Vin-Vsw)/( Vo+Vd-Vin)  

可推出(Toff+Ton)/Ton=(Vin-Vsw+Vo+Vd-Vin)/(Vo+Vd-Vin)

即D/T=(Vo+Vd-Vin)/(Vin-Vsw+Vo+Vd-Vin)，

如果开关和二极管的压降与输入和输出电压相比都很小，上式可简化为：

D=(Vo-Vin)/Vo，也即D=1-Vin/Vo；

b．定义波峰比

电感电流波形如图所示，定义波峰比Kp = Iripple / Ipeak；Iripple为峰峰值电流，Ipeak为峰值电流，CRM模式 Kp为1，CCM Kp<1。

c.计算峰值电流

电感平均电流为Iav =Io/（1-D）；

设定Kp

则上图中的 Ivalley = Ipeak – Kp*Ipeak；

根据 (((Ipeak-Kp*Ipeak+Ipeak)*D) / 2+((Ipeak-Kp*Ipeak+Ipeak )*(1-D)) / 2)/2 = Iav ;

推出 Ipeak = 2Iav/(2-Kp) ;

d.计算感量

根据Kp =Iripple / Ipeak，得出Irippe电流。

根据电流爬坡方程Lp = Von *Ton / Irippe 计算电感量。

三、设计案例 MC34063

1.     电感量计算

假定输入电压16V ，输出电压30V，输出电流80mA，最大负载时电路工作在CRM，Kp为1；则根据Iav =Io/（1-D）电感的平均电流为150mA，Ipeak峰值电流为300mA。根据芯片的资料第7脚限制了峰值电流的最大值，根据芯片手册可知，Rsc的电阻值=0.3/Ipeak，因此Rsc要小于1欧姆。

开关频率70kHz 则电感值为Lp = Von *Ton / Irippe 计算电感量为350uH。电感的非饱和电流要满足375mA以上。

2.     二极管选型

根据BOOST拓扑工作莫斯，二极管反向耐压要大于输出电压并按80%降额使用，本方案选择SS16反向耐压为60V，正向电流要大于峰值电流并按80%降额使用，SS14正向电流为1A。

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