使用MC34063的3.7V至5V升压转换器电路

在现代，锂电池正在丰富电子领域。它们可以快速充电并提供良好的后备电源，再加上其较低的制造成本，使锂电池成为便携式设备的最佳选择。由于单节锂电池的电压范围为最小3.2伏至4.2V，因此难以为那些需要5V或更高电压的电路供电。在这种情况下，我们需要一个升压转换器，该升压转换器将根据负载要求升压电压，使其超过输入电压。

这个细分市场有很多选择；MC34063是此类细分市场中最受欢迎的开关稳压器。MCP34063可配置为降压，升压和反相三种操作。我们使用MC34063作为开关升压调节器，并将3.7V锂电池电压升压至5.5V，具有500mA输出电流的能力。我们之前已经建立了降压转换器电路来降低电压；您还可以在这里查看许多有趣的电力电子项目。

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。

让我们使用MC34063设计升压电路，以将3.7V锂电池电压升至5.5V。

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。

现在，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：-我们将使用公式计算

为此，我们的Vout为5.5V，二极管的正向电压（Vf）为0.60V。我们的最小电压Vin（min）为3.2V，因为这是单节电池的最低可接受电压。输出开关的饱和电压（Vsat）为1V（数据表中为1V）。通过将所有这些放在一起，我们得到

（5.5 + 0.60-3.2 / 3.2-1）= 0.9因此，t _ON / t _OFF = 1.31

步骤3：-不，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50Khz。

因此，Ton + Toff = 1 / 50Khz = 20us所以我们的Ton + Toff为20uS

步骤4：-现在我们将计算T_关闭时间。

T_关=（T_开+ T_关/（T_开/ T_关）+1）

当我们之前计算了Ton + Toff和Ton / Toff时，现在的计算将更加容易，

Toff = 20us / 1.31 + 1 = 8.65us

步骤5：-现在，下一步是计算吨，

T _on =（T _on + T _off）-T _off = 20us – 8.65us = 11.35us

步骤6：-我们将需要选择定时电容器Ct，将其选择以产生所需的频率。Ct = 4.0 x 10 ^-5 x Ton = 4.0 x 10 ^-5 x 11.35uS = 454pF

步骤7：-现在我们需要计算平均电感电流或

IL（平均）。IL（平均）= Iout（最大）x（（T_开/ T_关）+1）

我们的最大输出电流将为500mA。因此，平均电感器电流为.5A x（1.31 + 1）= 1.15A。

步骤8：- 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1.15 * 30％= 0.34A

步骤9：-开关峰值电流将为IL（avg）+ Iripple / 2 = 1.15 +.34 / 2 = 1.32A

步骤10：-根据这些值，我们将计算电感值

步骤11：-对于500mA电流，Rsc值为0.3 / Ipk。因此，对于我们的要求是Rsc =.3 / 1.32 =.22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250mV的纹波值（峰峰值）。

因此，Cout = 9 *（0.5 * 11.35us / 0.25）= 204.3uF

我们将选择220uF，12V 。使用的电容器越多，纹波将越减少。

步骤13：-最后，我们需要计算电压反馈电阻值。Vout = 1.25（1 + R2 / R1）

我们将选择R1值2k，因此，R2值将为5.5 = 1.25（1 + R2 / 2k）= 6.8k

我们计算了所有值。因此，下面是最终原理图：

升压转换器电路图

所需组件

用于输入和输出的Relimate连接器-2个
2k电阻-1号
6.8k电阻-1号
1N5819- 1个
100uF，12V和194.94uF，12V电容器（使用220uF，12V，选择接近值）各1个。
18.91uH电感器，1.5A-1号（使用了33uH 2.5A，在我们的地方可以轻松获得）
454pF（使用470pF）陶瓷圆盘电容器1号
1锂离子或锂聚合物电池单电池或并联电池，取决于所需项目中与备用相关的电池容量。
MC34063开关稳压器IC
.24ohm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。

注意：我们使用了33uh电感器，因为本地供应商可以轻松获得2.5uA额定电流。 另外， 我们使用.3R电阻代替.22R。

排列完组件后，将组件焊接在Perf板上

焊接完成。

测试升压转换器电路

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500mA。
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？

我们的室温是25摄氏度，是我们测试电路的地方。

在上图中，我们可以看到直流负载。这是一个电阻性负载，我们可以看到，并联连接的10个1欧姆电阻是MOSFET上连接的实际负载，我们将控制MOSFET的栅极并允许电流流过电阻。这些电阻器将电能转换为热量。结果包括5％的公差。这些负载结果还包括负载本身的功耗，因此当没有负载在负载上时，它将显示默认的70mA负载电流。我们将使用其他电源为负载供电并测试电路。最终输出为（结果– 70mA ）。我们将在电流检测模式下使用万用表并测量电流。由于仪表与直流负载串联，由于万用表内部的分流电阻器电压下降，因此负载显示将无法提供准确的结果。我们将记录仪表的结果。

以下是我们的测试设置；我们已经在电路上连接了负载，我们正在测量升压调节器上的输出电流以及它的输出电压。升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。一个18650锂电池（1S2P - 3.7V芯4400mAH）正在提供的输入电压。

我们从输出中汲取.48A或480-70 = 410mA的电流。输出电压为5.06V。

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260mV（pk-pk）。

这是详细的测试报告

时间（秒）	负载（mA）	电压（V）	纹波（pp）（mV）
180	0	5.54	180
180	100	5.46	196
180	200	5.32	208
180	300	5.36	220
180	400	5.16	243
180	500	5.08	258
180	600	4.29	325

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。530mA（.53A）负载后，电压显着下降。在其他情况下，从0负载到500mA，输出电压下降0.46V。

用台式电源测试电路

由于我们无法控制电池电压，因此我们还使用了一个可变台式电源装置来检查最小和最大输入电压（3.3-4.7V）下的输出电压，以检查其是否正常工作，

在上面的图像工作台电源中，提供3.3V输入电压。负载显示屏显示从开关电源汲取350mA电流时的5.35V输出。由于负载由台式电源供电，因此负载显示不准确。电流汲取结果（347mA）也包括负载自身从台式电源汲取的电流。负载使用台式电源（12V / 60mA）供电。因此，从MC34063输出获得的实际电流为347-60 = 287mA。

我们通过改变负载计算了3.3V时的效率，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）
3.3	0.46	1.518	5.49	0.183	1.00467	66.1837945
3.3	0.65	2.145	5.35	0.287	1.53545	71.5827506
3.3	0.8	2.64	5.21	0.349	1.81829	68.8746212
3.3	1个	3.3	5.12	0.451	2.30912	69.9733333
3.3	1.13	3.729	5.03	0.52	2.6156	70.1421293

现在，我们将电压更改为4.2V输入。当我们汲取357 – 60 = 297mA的负载时，我们将获得5.41V的输出。

我们还测试了效率。它比以前的结果略好。

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
4.2	0.23	0.966	5.59	0.12	0.6708	69.4409938
4.2	0.37	1.554	5.46	0.21	1.1466	73.7837838
4.2	0.47	1.974	5.41	0.28	1.5148	76.7375887
4.2	0.64	2.688	5.39	0.38	2.0482	76.1979167
4.2	0.8	3.36	5.23	0.47	2.4581	73.1577381

当负载为0时，在所有条件下，电路的空闲电流消耗均记录为3.47mA 。

此外，我们检查了短路情况，观察到正常运行。在达到最大输出电流阈值后，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；可以使用低ESR的高值电容器来减少输出纹波。同样，正确的PCB设计也是必要的。