原创 34063开关电源DCDC分析、车充、NOKIA手机充电器研究

2011-6-6 21:57 7571 2 5 分类: 工程师职场

34063开关电源DCDC分析、车充、NOKIA手机充电器研究

wxleasyland

2010.22011.6

红色是我写的。

 

 

一、        34063标准降压“恒压”电路:

20110606215650001.gif

20110606215650002.gif

20110606215650003.jpg

 

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CD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340631.5A 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。

 

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31uA190uA(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=1.6mStoff=0.3mSD=0.84f=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。

 

12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。

 

334063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。

 

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。

 

34063Ipk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34063P7Ipk,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

点击看大图

图上是具有关断功能的34063电路,R4510ΩR63.9kΩ。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:

20110606215651005.jpg

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

20110606215651006.jpg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1.250.70.55V左右,R2上的电流约300mALED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。

20110606215651007.gif

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。

 

SIEMENS的车充(只是扩流降压):

20110606215652008.jpg

 

20110606215652009.jpg

 

20110606215652010.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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。

 

20110606215653011.jpg

 

 

20110606215653012.jpg

 

 

20110606215653013.jpg

 

 

我画的电路图:

20110606215654014.jpg

 

我注:原理是R7R8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

 

20110606215654015.jpg

 

20110606215655016.jpg

 

 

 

 

 

20110606215655017.jpg

 

 

20110606215656018.jpg

 

 

20110606215657019.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

九、        34063升压“恒压”电路

 

20110606215657020.gif

 

 

我注:

如果输出电压偏高,则COMP.输出负,Q1不导通,直接是电源-LD-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-LD-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USB5V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:

20110606215657021.jpg

 

20110606215657022.jpg

 

 

我画的电路图:

20110606215658023.jpg

 

 

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。

 

 

 

 

 

 

 

 

文章评论3条评论)

登录后参与讨论

billzhu_345737527 2015-1-2 13:44

车充34063开关电源,原来是5V 500mA,想改为5V 1000mA怎么改?

funv_136855845 2012-10-27 14:58

学习了,谢谢!

billzhu_345737527 2012-10-17 15:25

很喜欢

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