采用MC34063芯片的DC-DC电源变换控制器设计

摘要：本文介绍了一种采用MC34063芯片的DC-DC电源变换控制器的电源电路设计。它提供的直流输出不仅与供电电源共地，而且有两组与供电电源隔离。实验室长期试运行表明，各项指标均可满足数字与模拟混合电路对电源的要求，没有跳码现象，检测精度不低于0.1%。

关键词：电源电路；DC-DC 变换；隔离电源

在工业生产过程测控场合，出于安全的考虑，很多安装于现场的测量控制装置或测控网络的底层节点设备都采用低压直流供电。这些装置或设备内部的硬件电路常常是基于微处理器的模拟电路与数字电路的混合硬件电路系统，需要多组直流电源为其数字电路部分与模拟电路部分分别供电。为了取得良好的系统稳定性与测量精度，一般要求数字与模拟电路的供电电源相互隔离或一点连接。使用多路输出电源是解决这一问题的有效途径 。

早期制作多路输出电源，人们总是把几个不同的DC-DC变换器组装起来，这种方式的电路设计简单，但会加大成本，增加供电系统的体积、重量，并且有难以克服的拍频干扰，在输出电压上出现各种振荡频率之差的纹波电压。因此开关电源的多路输出技术越来越受到人们的关注，因为它只用一个DC-DC变换器，输出电压的纹波具有相同的频率，不会发生拍频干扰。目前多路输出变换器有3种常用的电路形式:独立滤波电感的多绕组DC-DC变换器， 耦合电感的多绕组DC-DC变换器， 磁放大器二次稳压的多绕组DC-DC变换器。虽然使用多路输出变换器模块比组装几个不同DC-DC变换器电路效率高，成本降低，但是对于小型、小功率、低压控制模块来说还不是最佳选择。

本文基于多路输出变换技术， 采用MC34063 控制芯片，使用少量的外围元件，设计了一种新型、简单、实用的多路输出电路，能为数字电路和模拟电路同时供电，并使两者相互隔离。在笔者所查阅的文献中还没有看见类似的设计方法。

MC34063 性能简介

电路的核心元件是MC34063 ，它是一种单片双极型线性集成电路，专用于DC-DC直流/直流变换器控制部分，片内包含有温度补偿带隙基准源、一个占空比可控的振荡器和大电流输出开关，能输出1.5A的开关电流。使用最少的外接元件能够构成开关式升压变换器、降压变换器和反向器。MC34063 的封装形式为塑封双列8引线直插式，内部电路原理框图如图1 所示。

图1 　MC34063 内部原理框图

MC34063 电路原理

振荡器通过恒流源对外接在C_T 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。充电和放电电流都是恒定的，振荡频率仅取决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;反之当振荡器在放电期间，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。电流限制通过检测连接在V_CC和5 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300 mV 时，电流限制电路开始工作，这时通过C_T 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关闭时间延长。

带隔离输出的DC-DC变换电路方案

电路原理
　　电路原理如图2 所示，该电路是在MC34063典型的降压电路上，用开关变压器取代自感线圈实现的。利用开关变压器以获取隔离直流电源的能量供给。开关变压器的副边交变电压经BR1的全波整流，C19 、C20 的滤波，L2 、L3 的高频遏制及U7 、U8 线性稳压器的稳压，便可获取稳定的直流输出。在确定的硬件系统中，用于向数字系统供电的V_CC 电源负荷是稳定的，通过开关变压器的交变方波的占空比也是稳定的，因此，根据+ 5 V、- 5 V 的负荷情况，恰当的选择开关变压器的铁芯、骨架参数及原、副边匝数，便可获得与供电电源、数字电路电源V_CC隔离的+ 5 V 、- 5 V直流输出。

图2 　带隔离输出的DC-DC 变换电路原理图

电路参数及实验数据
开关变压器参数
　　铁芯形式: EI22B ，磁导率:2000 H/ m ，骨架参数: EI22210P ，原边线圈匝数: 60 匝，副边线圈匝数:40 匝。
电源拉偏实验参数
在规定范围内改变输入电压，用万用表测输出端电压，数据如表1 。

负荷调整实验参数
　　对3 组直流电源分别接入不同负载，用万用表测取输出电压，数据如表2 。

纹波系数
　　在一定负荷下用示波器观察输出电压，测取纹波电压(峰2峰值) < 5mV ，纹波系数= 5/5000×100 % = 0.1%。满足一般硬件电路对电源的要求。

结　　论

该电路使用元件少，结构简单，可靠实用。在数据采集器的14位A/ D转换器中，采用上述电源，实验室长期试运行表明:供电稳定，无跳码，检测精度不低于0.1%。该电路适用于微处理器的模拟电路与数字电路的混合硬件系统中，需要低压、小功率、供电场合，如温度巡检仪、数据采集器等装置。