原创 34063开关电源DCDC分析、车充、NOKIA手机充电器研究

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）

其车充方案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。厂家资料上图表中的最大电容是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。