开关电源升压电路设计

今天将以一款开关电源控制器（MC34063）作为示例来说明前两节所叙述的内容，该芯片可以说是MOTOROLA公司一款很简单耐用的控制器了，对于电源带宽要求不高的用户可以考虑这款芯片，电路也有成熟的设计，网上有很多设计的典型例子，我们主要采用这款芯片，图1是该芯片的结构框图。

图1 MC34063芯片结构图

可以看到该芯片内部集成了电压基准、振荡器以及一组达林顿管用于后级驱动，详情请查看相关的文件或直接向博主索要资料。

图2 升压电路的典型设计

如图2是一种典型的升压（boost，step up）设计，芯片的输入12V电源，在达林顿管开启时，电源向电感充电，当电感上的电流达到最大值时（这个值是根据负载环境人为设定的，在后续的峰值电流控制方法中将会提及），达林顿管关闭，此时电感向储能电容供电。

2、达林顿管开启和关闭过程中的能量守恒

当开关开启时，电流在电感中建立，该过程在电感不饱和且严格线性的情况下，电流随时间匀速增加，因此，当达到最大电流

时，电感中的能量为：

（1）

对于输出端，在关断时刻，电流将逐渐下降为0，电感此时释放全部能量到电容，此时电感将释放W的能量到储能电容端。设输出端电势为

，则在输出端可以将能量W用输出电压及输出电流的形式（“流入”电容的电流）

（2）

该式子与第一节利用点单的楞次定律推导的结果一致但是亦有不同，这两个式子更为形象，它表明，当电感输出端与储能电容上的电压钳位时，来自电容的电压会阻止电感上的电流流动（注意不是电感上的感应反压，该反电动势只有非钳位情形才有），如果不对占空比进行控制，则当电流减小到0后只能一直维持0电流，直到下一个开关周期开始对电感充电。如图3。

图3 电感电流的变化情况（这里假定电流最终减少到0）

因此，由于输出电压较高，则由于该电压作为电流的反压抑制电流流动，一定程度上会使电流迅速减少至0，因此即使不控制占空比也能使电压升高（或者说是输入输出决定了占空比）

本例中，当输出达到稳态时，按照比较运放comp虚断原理，则输出电压与参考电压之间有如下关系（式3）：

(3）

因此只需调整R1,R2的阻值即可获取任意输出电压。本例中，带入阻值可以获得输出电压为27.9545V，datasheet给出结果为28V实际为工程方便而给出的参数。