【Maker 電子學】漫談交換式電源的原理與設計—PART 11

Posted By Liang Bird on 11 月 16, 2021 in Maker電子學, 交換式電源, 教學文 | 0 comments

上一篇文章【Maker 電子學】漫談交換式電源的原理與設計—PART 10，我們看了 buck converter 的 duty cycle 與輸入、輸出電壓之間的關係，並比較了 buck converter 與 boost converter 在控制上的諸多相似之處。這一回，我們會繼續用 MC34063A 來設計一個實際的 buck converter 電路。

設計目標

我們這次設計的目標，是要用 MC34063 做出一個 12 V 輸入，5 V 爲輸出的降壓電路，這樣的規格其實就是很常見的車用點菸器 USB 電源。我們希望最大的輸出電流要能夠供應到 500 mA，這樣至少可以符合最低的 USB 5 V 供電標準。根據能量守恆定律，如果 5 V 輸出要有 500 mA，在效率 100% 的狀況下，12 V 輸入的電流就要有 5（V）* 500（mA）/ 12（V）= 208.3（mA）。

Buck converter 的輸入電流一定小於輸出電流，因爲在能量守恆的前提下，電壓降低，電流就會變大，而由於交換式電源的轉換效率不可能達到 100%，所以實際上的輸入電流會比 208.3 mA 還要大。

電路

我們先來看利用 MC34063A 設計 buck converter 的電路：

（圖片來源：Bird 提供）

乍看之下這個電路跟 MC34063 的 boost 電路還真的有幾分相似。沒錯，我們上一回比較過 boost converter 和 buck converter 的電壓控制公式：

Boost converter: VOUT / VIN = 1 / 1 - D

Buck converter: VOUT / VIN = D

在輸入電壓不變的前提下， 不管是 boost converter 還是 buck converter 的輸出電壓都與 D 呈正相關，也就是 D 越大，輸出電壓就越高。都可以用同樣的控制邏輯來控制，也就是「如果電壓太低，就將 D 調大一點；如果電壓太高，就將 D 調小一點」。

MC34063A 裡面的控制電路負責的就是這個邏輯，然後用這個邏輯產生出來的結果去切換它裡面那顆電晶體，至於那顆電晶體要如何和外部的電源、電感、二極體，以及其它零件相互連接，就是我們的事了，MC34063A 不管這個。