基于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世界。它们可以非常快速地充电并提供良好的备份，再加上它们的低制造成本，使锂电池成为便携式设备最可取的选择。由于单节锂电池的电压范围从最低3.2电压到4.2V，因此很难为那些需要5V或更高的电路供电。在这种情况下，我们需要一个升压转换器，它将根据负载要求提升电压，超过其输入电压。

该细分市场有很多选择;MC34063是该细分市场中最受欢迎的开关稳压器。MCP34063可配置为三种操作：降压、升压和反相。我们使用MC34063作为开关升压稳压器，将3.7V锂电池电压升压至5.5V，具有500mA输出电流能力。

集成电路 MC34063

MC34063引脚排列图如下图所示。左侧显示MC34063的内部电路，另一侧显示引脚排列图。

MC34063是1.5A升压或降压或反相稳压器，由于直流电压转换特性，MC34063是一款DC-DC转换器IC。

该 IC 在其 8 引脚封装中提供以下特性-

温度补偿基准

限流电路

受控占空比振荡器，带有源高电流驱动器输出开关。

接受 3.0V 至 40V DC。

可在 100 KHz 开关频率下工作，容差为 2%。

极低的待机电流

可调输出电压

此外，尽管具有这些特性，但它是广泛使用的，并且比此类细分市场中可用的其他IC更具成本效益。

我们设计升压电路，使用MC34063将3.7V锂电池电压提升至5.5V。

计算升压转换器的元件值

如果我们检查数据表，我们可以看到完整的公式图表存在，以根据我们的要求计算所需的所需值。这是数据表中提供的公式表，还显示了升压电路。

以下是不含这些元件值的原理图，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表进行计算。

计算这些分量值的步骤

第 1 步：-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，在1A正向电流下，二极管的正向电压为0.60 V。

第 2 步：-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（最小值）为3.2V，因为这是单节电池可接受的最低电压。对于输出开关（Vsat）的饱和电压，为1V（数据手册中的1V）。通过，把这一切放在一起，我们得到

(5.5+0.60-3.2 / 3.2-1) = 0.9

So,

tON / tOFF

=

1.31

第 3 步：-不，我们将根据公式计算 Ton + Toff 时间 Ton + Toff = 1 / f

我们将选择较低的开关频率，50Khz。

So, Ton + Toff = 1 / 50Khz = 20us So our Ton + Toff is 20uS

第 4 步：-现在我们将计算 T关闭时间。

Toff = (Ton + Toff / (Ton/Toff )+1)

正如我们之前计算的 Ton + Toff 和 Ton / Toff 一样，现在计算会更容易，

Toff = 20us / 1.31+1 = 8.65us

第 5 步：-现在下一步是计算吨，

Ton = (Ton + Toff) - Toff = 20us – 8.65us = 11.35us

第 6 步：-我们需要选择定时电容器 Ct，该时钟需要产生所需的频率。克拉 = 4.0 x 10-5x 吨 = 4.0 x 10-5x 11.35uS = 454pF

第 7 步：-现在我们需要计算平均电感电流或

IL(avg). IL(avg) = Iout(max) x ((Ton/Toff )+1)

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

第 8 步：-现在是电感的纹波电流的时候了。典型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的30%，它将是1.15 * 30% = 0.34A

第 9 步：-开关峰值电流将为 IL（平均值） + 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值将为0.3/Ipk。因此，对于我们的要求，它将是 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250mV（峰峰值）的纹波值。

So, 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，纹波就越少。

第 13 步：-最后，我们需要计算电压反馈电阻值。输出电压 = 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。所以下面是最终的原理图：

升压转换器电路图

必需组件

用于输入和输出的可靠连接器 - 2 个常开

2k 电阻 - 1 常开

6.8k 电阻 - 1 常开

1N5819- 1 否

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 个 （使用 33uH 2.5A，在我们的地方很容易买到）

454pF（470pF二手）陶瓷盘式电容器 1 否

1 锂离子或锂聚合物电池 单节或并联电池取决于电池容量，用于所需项目中的备用相关问题。

MC34063 开关稳压器 IC

.24欧姆电阻（.3R，2W使用）

1 nos Veroboard（可以使用虚线或连接的Vero）。

烙铁

助焊剂和焊丝。

如果需要，还可以使用其他电线。

注意：我们使用33uh电感器，因为它很容易在额定电流为2.5A的本地供应商处获得。 此外，我们还使用.3R电阻代替.22R。

排列组件后，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，我们需要可变直流负载来从直流电源吸收电流。在我们测试电路的小型电子实验室中，测试公差要高得多，因此，很少有测量精度达不到标准。

示波器经过正确校准，但人工噪声、EMI、RF 也会改变测试结果的准确性。此外，万用表具有 +/-1% 的容差。

在这里，我们将测量以下内容

在高达 500mA 的各种负载下输出纹波和电压。

电路的效率。

电路的空闲电流消耗。

电路的短路情况。

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，我们测试了电路。

在上图中，我们可以看到直流负载。这是一个阻性负载，正如我们所看到的，并联的 10 个 1 欧姆电阻是连接在 MOSFET 上的实际负载，我们将控制 MOSFET 栅极并允许电流流过电阻器。这些电阻器将电能转化为热量。结果包括 5% 的容差。此外，这些负载结果还包括负载本身的功耗，因此当它没有负载时，它将显示默认的70mA负载电流。我们将从其他电源为负载供电并测试电路。最终输出为（结果 – 70mA）。我们将使用具有电流检测模式的万用表并测量电流。由于仪表与直流负载串联，由于万用表内的分流电阻器压降，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;我们已经连接了电路上的负载，我们正在测量升压稳压器两端的输出电流以及它的输出电压。升压转换器上还连接了一个示波器，因此我们还可以检查输出电压。18650锂电池（1S2P – 3.7V 4400mAH）提供输入电压。

我们从输出端汲取.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

我们更改了负载，并在每个步骤上等待大约 3 分钟，以检查结果是否稳定。在530mA （.53A）负载后，电压显著下降。在其他情况下，从0负载到500mA，输出电压下降.46V。

使用台式电源测试电路

由于我们无法控制电池电压，我们还使用可变台式电源单元来检查最小和最大输入电压（3.3-4.7V）的输出电压，以检查它是否正常工作，

在上图中，工作台电源提供3.3V输入电压。负载显示5.35V输出，350mA电流从开关电源汲取。由于负载由台式电源供电，因此负载显示不准确。电流消耗结果（347mA）还包括负载本身从台式电源消耗的电流。负载使用台式电源（12V / 60mA）供电。因此，从MC34063输出汲取的实际电流为347-60 = 287mA。

我们通过改变负载来计算3.3V的效率，这是结果

现在我们已将电压更改为4.2V输入。当我们消耗 357 – 60 = 297mA 的负载时，我们得到 5.41V 作为输出。

我们还测试了效率。它比之前的结果略好。

当负载为0时，电路的空闲电流消耗在所有条件下记录为3.47mA。

此外，我们检查了短路，观察到正常运行。在最大输出电流阈值之后，输出电压明显降低，一段时间后接近零。