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【Maker 電子學】漫談交換式電源的原理與設計—PART 11

   
作者:Bird

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。

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Liang Bird

Author: Liang Bird

在外商圈電子業中闖蕩多年,經歷過 NXP、Sony、Crossmatch 等企業,從事無線通訊、影像系統、手機、液晶面板、半導體、生物辨識等不同領域產品開發。熱愛學習新事物,協助新創團隊解決技術問題。台大農機系、台科大電子所畢業,熱愛賞鳥、演奏管風琴、大提琴、法國號,亦是不折不扣的熱血 maker。

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