34063开关电源DCDC分析、车充、NOKIA手机充电器研究2011_6

34063开关电源 DCDC分析、车充、NOKIA手机充电器研究 wxleasyland 2010.2～2011.6 红色是我写的。 一、 34063标准降压“恒压”电路： 振荡器通过恒流源对外接在 CT管脚（3脚）上的定时电容不断地充电和放电，以产生振 荡波形，充电和放电的电流都是恒定的，所以振荡频率决定于外接定时电容的容量。 与门的 C输入端在振荡器对外充电时为高电平，D输入端在比较器的输入电平低于阈值电 平时为高电平。当 C和 D的输入端都变成高电平时，触发器被置为高电平，输出开关管导通。 反之，到振荡器在放电期间，C输入端为低电平，触发器被复位，使得输出开关管处于关闭状 态。 电流限制检测端 Is通过检测连接在 V＋和 7脚之间电阻上的压降来完成功能。当检测到电 阻上的电压降接近超过 300mV时，电流限制电路开始工作。这时通过 CT管脚（3脚）对定 时电容进行快速充电，以减少充电时间和输出开关管的导通时间，结果是使得输出开关管的开 关时间延长。 优点:：低成本； 缺点： (1) 可靠性差，功能单一；没有过温度保护，短路保护等安全性措施； (2) 输出虽然是直流电压，但控制输出恒流充电电流的方式为最大开关电流峰值限制，精 度不够高； (3) 由于 34063为 1.5A 开关电流 PWM+PFM模式（内部没有误差放大器） 其车充输出直流电压电流的纹波比较大，不够纯净；输出电流能力也非常有限；（常 见于 300ma~600ma 之间的低端车充方案中） 我注：Rsc中的电流与 34063中开关管电流一样，34063可检测出 7脚与 6脚间的压差，压差到 0.3V 时说明过流了，就加快 CT 充电，提早关闭开关管。Rsc 就是用来保护开关管不过流的， 这个电流是峰值电流。 Rsc就是电流检测电阻，Rsc中的电流就是输入电流： Rsc中的电流是锯齿的，因为流过 L的电流不能突变，所以开关管导通时 Rsc中的电流 是慢慢增加的。所以 Rsc保护的是输入峰值电流，而不是输入平均电流。 当负载一定时，Rsc中的电流又与输入电压有关，输入电压变化，电流也变化。 所以恒流接近是输入电流恒流，在输入电压不变时，就是输入恒功率，那基本就是输出恒 功率！！！（输出电压降低时，输出电流会增加，而不是输出恒流） 输出恒流则要用别的方法。 反馈到 5脚的电压要恒定在 1.25V左右，这样就实现了输出恒压。 引用：http://www.go-gddq.com/html/dydl_QiTa/2011-04/600189.htm 最早想到用 34063，因为它是自己比较熟悉的器件。同时考虑它有周期内检测峰值电流的功能， 于是考虑是否可以用该芯片做波形产生器和控制器。 可以利用的资源： 1、电源电压范围； 2、输出驱动管 1.5A； 3、周期内峰值电流检测 — 0.3V固定阈值到达后结束 ton的控制方式； 4、电压检测闭锁 PWM — 可以用做平均电流反馈控制。 但 34063用在这个电路有以下问题： 1、对 Ct的充放电是恒流源，电流分别约是 31uA和 190uA(不同厂家略有不同)，阈值电压范围 是 0.75~1.25V=0.5V。厂家资料上图中的最大电容是 0.1uF，计算得出最大 ton=1.6mS， toff=0.3mS，D=0.84，f=520Hz >>30Hz，不能满足最低频需求。 2、如果需要调整频率，从常规用法上看，这需要改变 Ct，而根本就没有这么大的可变电容。 1、2问题的解决方案：考虑 Ct内部是恒流源，可以直接将外部时基信号接到该管脚，低频率和 频率可调整的问题都可以解决。 3、34063不能实现连续周期的工作。它时用一种时断时续的方式进行控制。 对 34063的特点的体会： 1)占空比固定 D=0.86，由单元件 CT产生(因为充放电都用内部恒流源，所以没有 RT) 2)电压反馈不是调整占空比，而是取样、放大、最后与阈值 2.5V比较、闭锁 PWM输出 3)峰值电流 Ipk限制，逐周期监控，当输出管电流超过阈值电压 0.3V时，提前关闭 ton 虽然也改变占空比，但这只是保护输出管，并非是通过可变占空比进行控制 34063是否可以实现占空比调整控制？ 占空比控制通过三角波和阈值电压比较实现，不论三角波是来自 RC 电压还是电感 L 的电流， 通常三角波的斜率是确定的，其电压高低对应时间，阈值电压可以看作是三角波的限制，限制 越强，三角波的峰值电压就越低，对应的导通时间就越短，占空比就越小。 34063的 Ipk可以逐周期输入开关管电流的三角波，但与之比较的阈值电压 0.3V外部无引脚， 不能改变，也就无法简单地实现可变占空比控制了！ 有一种方法可以实现可变占空比控制 增加误差放大器，增加电流取样比较器，类似 3842 一样，输出高于或低于 Vcc-0.3V 的开关信 号给 34063的 P7脚 Ipk，用于关断 ton，实现占空比控制。 方案是可行的，不过回头想想，这是在做什么？造 3842！有必要吗？没有 二、 具有关断功能的 34063电路 图上是具有关断功能的 34063电路，R4取 510Ω，R6取 3.9kΩ。当控制端加一个高电平， 则 34063的输出就变成 0V，同时不影响它的过流保护功能的正常工作。 我注：即是将 7脚的电压降低，34063就关断了。 三、 34063升压“恒流”LED驱动电路 手电坛的： 我注：5脚电压要恒定在 1.25V左右，所以 10Ω电阻上的电压是 1.25V，即电流恒定为 125mA， 流过 LED的电流就是 125mA，二个 LED串联，所以是升压恒流。 缺点：10Ω电阻上的功率损耗较大。 四、 34063降压“恒流”LED驱动电路 我注：这个电路加了一个 Q1，使 R2上的损耗减小。5脚要恒定在 1.25V，这样 Q1的基极电压 约为 1.25－0.7＝0.55V左右，R2上的电流约 300mA，LED恒流在 300mA。 五、 34063降压“恒流恒压”充电电路 降压恒压恒流充电电路如图所示，可用于给蓄电池进行充电，先以 500mA电流恒流充电， 充到 13.8V后变为恒压充电，充电电流逐渐减小。 我注：原理是 R2 上的电压超过一定值，Q1 导通，5 脚电压升高，开关管就关断打不开。这样 实现输出恒流。 R1用来防止 34063的开关管过流。 六、 市面上的车充（“恒压”） 一般都是标准的 34063降压恒压电路。 通过 7脚上的电阻来实现过流保护，保护 34063的开关管。 输入一定要加一个保险丝！以免 34063的开关管坏了短路了，那就有很大电流输出，很危险。 标准车充一般不直接对电池充电，都没有输出恒流功能，所以不能直接对电池充电。只是输出 一个恒压 5V而已。 如 SIEMENS的车充（只是扩流降压）： 七、 夏新蓝牙 GPS的车充（“恒压恒流”） 夏新蓝牙 GPS配的车载充电器，由于要直接对 GPS电池充电，所以这个车充有“恒压恒流”功 能。 我画的电路图： 我注：原理是 R7，R8 上的电压超过一定值，Q1导通，7 脚电压降低，开关管就关断。这样实 现输出恒流。 R11 的作用很奇怪，可能是限流用的，但又没有接在 7 脚上。按理应该像上面“具有关断 功能的 34063电路”那样的接法才对。 八、 NOKIA手机的车充 我注：真的 NOKIA手机车充我没实物，见网上的对比图。 我看了一下，假的 NOKIA手机车充是 34063电路，应是标准的 34063降压恒压电路，好像没有 恒流功能！这样对手机充电是很危险的！一充电就是最大的保护电流！或者保护电流不能设成 默认值，要设得小一些，如 500mA。 九、 34063升压“恒压”电路 我注： 如果输出电压偏高，则 COMP.输出负，Q1 不导通，直接是电源－L－D－输出，这样输出电压 将下降，直到恒压值点； 如果输出电压偏低，则 COMP.输出正，Q1处于振荡开关状态； 这时如果 Ipk超电流，则 Q1导通时间变短，输出电压会下降，直到达到一个平衡点为止。 会有一个危险的问题： 如果输出电压被负载拉低，比输入电压还低，又超电流了，比如对电池充电，这时 Ipk超电流， Q1导通时间就是短得不能再短了，Q1就是截止了，那直接就是电源－L－D－输出！这样很危 险，电流可能非常大！ 所以这个升压电路不能用来对电池充电。 要对电池充电，怎么办？用变压器输出就可以了！将输入与输出隔离。 （傻办法：降压容易做恒流，用二个MC34063来做，一个从 USB的 5V升压到 8V，另一个将 8V降压到 6V并进行恒流，这样效率很低。或者先用二极管降压，5V降到 3V，再用MC34063 升压到 6V并恒流。） 十、 NOKIA手机的 USB取电升压“恒压”“充电”电路 诺基亚手机配的 CA-100 USB充电器： 我画的电路图： 我注： 空载是输出 6.16V。 输入 5V时（电源容量>1A），输出如下： 负载电阻 负载电流 换算电压 换算功率 1 0.69 0.7 0.5 2 0.68 1.4 0.9 3 0.63 1.9 1.2 6 0.50 3.0 1.5 8 0.45 3.6 1.6 12 0.38 4.6 1.7 21 0.27 5.7 1.5 30 0.20 6.0 1.2 会有误差，因为电流表有内阻。 基本上可确定 CA-100是恒功率输出了。 在电路上，R1是电流取样电阻，电流超过时 IC就会限制了。输入电压 5V不变，所以基本就是 输入恒功率了，这样输出就恒功率了。所以是“恒压”“恒功率”。 输入电压小于 2.4V或高于 7.0V，则输出就没有电压了，其它就是恒压输出在 6.16V左右。