使用MC34063的12V至5V降压转换器电路

在上一教程中，我们演示了使用MC34063的Boost转换器的详细设计，其中设计了3.7V至5V的Boost转换器。在这里，我们看到了如何将12V转换为5V。我们知道并非总是有确切的5V电池可用，有时我们需要同时使用较高电压和较低电压来驱动电路的不同部分，因此我们使用较高电压（12v）的电源作为主要电源，并逐步降低该电压电压到较低电压（5v）的位置。为此，在许多电子应用中使用了降压转换器电路，该电路会根据负载要求降低输入电压。

该细分市场有很多选择。如上一教程所示，MC34063是此类细分市场中最流行的开关稳压器之一。MC34063可以配置为降压，升压和反相三种模式。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。我们之前使用MOSFET构建了简单的Buck转换器电路；您还可以在此处检查更多有用的电力电子电路。

集成电路MC34063

下图显示了MC34063的引脚分布图。左侧显示了MC34063的内部电路，另一侧显示了引脚图。

MC34063是1。图5A 步骤向上或步骤向下或反相调节器，由于直流电压转换特性，MC34063是一个DC-DC转换器IC。

该IC的8引脚封装提供了以下功能-

温度补偿参考
限流电路
具有有源大电流驱动器输出开关的受控占空比振荡器。
接受3.0V至40V DC。
可以在100 KHz的开关频率下操作，容差为2％。
待机电流极低
输出电压可调

此外，尽管具有这些功能，但它仍可广泛使用，并且比该细分市场中的其他IC更具成本效益。

在上一教程中，我们使用MC34063设计了升压电路，以将3.7V锂电池电压升压至5.5V，在本教程中，我们将设计12V至5V的Buck转换器。

计算Boost转换器的组件值

如果我们检查数据表，我们可以看到存在完整的公式表，可以根据我们的要求计算所需的期望值。这是数据表内可用的公式表，并且还显示了升压电路。

这是不含那些组件值的 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工作表。

这是excel表格的链接。

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC34063%20DWS.XLS

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，当正向电流为1A时，二极管的正向电压将为0.60V。

步骤2： -我们首先计算电感器和开关电流，这是进一步计算所需的。我们的平均电感器电流将是峰值电感器电流。因此，在我们的案例中，电感电流为：

IL（平均）= 1A

步骤3： -现在该是电感器纹波电流了。典型的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为30％，则为1A * 30％= 0.30A

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

步骤5： -我们将使用以下公式计算t _ON / t _OFF

为此，我们的Vout为5V，二极管的正向电压（Vf）为0.60V。我们的最小输入电压Vin（min）为12V，饱和电压为1V（数据表中为1V）。通过将所有这些放在一起，我们得到

（5 + 0.60）/（12-1-5）= 0.93所以，t _ON / t _OFF = .93uS

步骤6： -现在，我们将根据公式Ton + Toff = 1 / f计算Ton + Toff时间

我们将选择较低的开关频率40Khz。

因此，Ton + Toff = 1 / 40Khz = 25us

步骤7： -现在我们将计算Toff时间。当我们之前计算了Ton + Toff和Ton / Toff时，现在的计算将更加容易，

步骤8： -下一步是计算Ton，

吨=（吨+托夫）–托夫= 25us – 12.95us = 12.05us

步骤9： -我们需要选择定时电容器Ct，以产生所需的频率。

Ct = 4.0 x10 ^-5 x吨= 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一个100mV（峰峰值）的纹波值。

我们将选择470uF，25V。使用的电容器越多，纹波将减少的越多。

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

所以计算完所有值之后。这是更新的原理图

所需组件

2个Nos Relimate连接器，用于输入和输出
2k电阻-1号
6.2k电阻-1号
1N5819- 1个
100uF，25V和359.37uF，25V电容器（470uF，使用25V，选择接近值）-每个1号。
62.87uH电感器，1.5A 1号（使用的是100uH 2.5A，市场上很容易买到）
482pF（使用470pF）陶瓷圆盘电容器-1号
具有1.5A额定值的12V电源单元。
MC34063开关稳压器IC
.26ohms电阻器（.3R，2W使用）
1个nos veroboard（可以使用点缀或连接的Vero）。
烙铁
助焊剂和焊锡丝。
如果需要，还可以使用其他电线。

排列完组件后，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，我们需要可变的直流负载以从直流电源汲取电流。在我们正在测试电路的小型电子实验室中，测试容差要高得多，因此，很少有测量精度不能达到标准。

示波器已正确校准，但人为噪声，EMI，RF也会改变测试结果的准确性。同样，万用表的公差为+/- 1％。

在这里，我们将测量以下内容

在各种负载下的输出纹波和电压高达1000mA。同样，在此满负载下测试输出电压。
电路效率。
电路的空闲电流消耗。
电路的短路状态。
另外，如果我们使输出过载，会发生什么？

测试电路时，我们的室温为26摄氏度。

在上图中，我们可以看到DC负载。这是一个电阻性负载，我们可以看到，十个不。并联连接的1欧姆电阻中有一个是实际负载，该负载跨接在MOS-FET上。我们将控制MOSFET的栅极，并允许电流流过这些电阻。这些电阻器将电能转换为热量。结果包括5％的公差。同样，这些负载结果包括负载本身的功耗，因此当没有负载连接到负载并使用外部电源供电时，它将显示默认的70mA负载电流。在本例中，我们将使用外部台式电源为负载供电并测试电路。最终输出为（结果– 70mA）。

下面是我们的测试设置；我们已经在电路上连接了负载，我们测量了降压调节器上的输出电流以及它的输出电压。降压转换器之间还连接了示波器，因此我们还可以检查输出电压。我们正在从台式电源设备提供12V输入。

我们在画画。88A或952mA-70mA = 882mA输出电流。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（pk-pk）。对于12V至5V开关降压转换器而言，这是一个好选择。

该输出波形是这样的：

这是输出波形的时间范围。每个分区为500mV，时间范围为500uS。

这是详细的测试报告

时间（秒）	负载（mA）	电压（V）	纹波（pp）（mV）
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，并在每个步骤上等待了大约3分钟，以检查结果是否稳定。之后982毫安负载上的电压下降显著。在从0负载到940 mA的其他情况下，输出电压降约为.02V，这在满负载下具有很好的稳定性。同样，在982mA负载之后，输出电压会大幅下降。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。该MC34063电源无法满1A的负载，因为我们使用的.3R代替.26R提供适当的稳定性。但是982mA非常接近1A输出。另外，我们使用了容差为5％的电阻器，这是当地市场上最常见的电阻器。

我们通过改变12V固定输入和改变负载来计算效率。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

如我们所见，平均效率约为75％，这是现阶段的良好输出。

当负载为0时，电路的空闲电流消耗记录为3.52mA 。

另外，我们检查了短路情况，并观察到短路状态为“正常”。

在最大输出电流阈值之后，输出电压将显着降低，并且在一定时间后，它将接近于零。

可以对此电路进行改进；我们可以使用低ESR的高值电容器来减少输出纹波。另外，必须进行正确的PCB设计。