辉光管升压电路 DC/DC 升压电路 新
标签:升压 高压 辉光管 电磁炮 轨道炮 负反馈 MC34063 电源
Zhongmin_Zhu 发布于 2017-03-07 07:05
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Abstract:
这篇文章将会针对 MC34063 进行设计教程以及实验操作规划。
这边文章隶属于母分类 “Nixie Audio Spectrum Visualizer (辉光管音频频谱仪)”
这篇文章将进行广义上的升压电源设计讲解,如需要辉光管用升压电路制作教程,请直接跳过所有的步骤,在本文最后获取元件列表和原理图/布局图。
应用范围:
爱好者项目升压,线圈电磁炮,轨道电磁炮,辉光管驱动电源,电容组充电等。
本篇文章演示任务:
完成DC/DC 9-12V 升压 150-210V电路设计以及效率测试。
选件介绍:
MC34063 是在爱好者领域广为使用的一个负反馈DC/DC升压芯片,其和MAX1771有着同样的应用范围。MC34063的主要优势在于外部电路简单,可控性高,成本较低等。
系统概览:
MC34063 DC/DC Boost升压电路包括以下原件(基本):
· MC34063升压芯片
· 时钟电容
· 限流电阻(可选)
· 有源/无源滤波电容
· 电感
· Power
· 主动Pull-down用三极管
· 快恢复二极管
· 外部反馈用分压电阻
系统工作原理:
MC34063通过调节MosFet占空比的方式进行升压,升压工作由外部电感完成,而后经过快恢复二极管以及滤波电容完成整流工作。MC34063有一个反馈(Feedback)引脚用于输入反馈电压(即通过外部分压电阻在升压输出上节选的一部分电压),该引脚的正常工作电压为1.25V,当电压低于1.25V时,MosFet占空比升高,提高电压,反之亦然,故该系统为一个标准的负反馈系统。
其它:
MC34063支持外部MosFet驱动,由于我们要达到的升压功率较大,所以一定要使用外电路MosFet进行升压,为了提高电源效率,我在外电路MosFet前添加了一个三极管用来进行主动拉低(Active Pull-Down)MosFet的源极电压。
Step 1: 设计操作步骤-1
设计操作步骤-1 (只需要辉光管的模块设计请跳过设计操作步骤,直接到文末获取设计图纸以及选件列表)
根据应用场景选择输出/输出电压以及升压比。
作为辉光管驱动电路,这一次升压的输出电压应为 150-210V,输入电压暂定为12V。
Step 2: 设计操作步骤-2
根据升压参数选择合适的外部原件。
输出电压和输入电压将决定输入与输出滤波电容的部分参数。
输出电压越大,需要用来提供负反馈电压的分压电阻阻值需要越大,以减小消耗在其上的无用功率。
输出电压和功率决定了PowerFet 和 快恢复二极管的参数。
以上所有部分的参数都应该至少留出20-30%的空间以便应对特殊情况,瞬间电流,以及提高电路稳定性。
Step 3: 设计操作步骤-3
根据步骤2选择的外部元件参数购买测试用的元件,参数有浮动范围的可以选取多种元件购买,同时,主要工作元件也应该购买不同参数/厂家的以进行测试。
这次实验我选择了10余中不同参数的电感与20余种电容进行测试。
Step 4: 设计操作步骤-4
搭建基础电路(固定元件)
如MC34063,分压电阻,电源指示灯,接线端子,Pull-Down用三极管限流电阻等等。
在这里我们还需要确定用来提供反馈输入的分压电阻阻值,可以通过电阻分压公式进行简单计算获得,假设输出电压为我们需要的电压的情况下,在第二个电阻上的分压应为1.25V。
参考阻值:在输出为180V的情况下,两个电阻可以采用 475k 和 3.32k 的阻值。其中 3.32k 的电阻上的分压刚好应为1.25V。
Step 5: 设计操作步骤-5
设计实验方案并制作Excel Log记录表格。
对此,我分别建立了元件选用表以及效率记录表,附图以供参考:
Step 6: 设计操作步骤-6
进行测试工作,并填写实验数据。
电源工作效率公式:Efficiency=输出功率/输入功率
如何测试电源工作效率:
通过稳压电源给升压模块供电,稳压电源上的电压与电流相乘可以计算出输入功率。
输出功率有两种测量方法,在有条件的情况下,使用电子负载进行功率测量,无条件情况下可以使用功率电阻自制负载,并使用两块万用表*同时*测量负载上的电压与通过负载的电流。自制负载如图,两个开关用来提供四种不同的功率大小。
Step 7: 设计操作步骤-7
选择最终方案
Step 8: 最终BOM元件清单
- R5,R6,R7,R8 1206 0.5ohm resistor
- C17 220uF 35V +
- C16 2200pF 50V
- D3 1N914
- R9 1206 1k ohm resistor
- Q1 MPSA55
- Q2 IRF740
- D5 BAV21
- R10 475k Ohm
- R11 3.3k Ohm for Nixie Audio Spectrum Visualizer -140V / others depend on specific application.
- U3 MC34063SMD
- C29 4.7uF 250V +
- L1 CLF12577NIT-221M-D 220uH Inductor
Step 9: Autodesk Eagle Shcmatic 原理图
Step 10: Autodesk Eagle PCB Layout 布局
Step 11: General Geber File 用于PCB加工文件
Step 12: Components' Data Sheets
Step 13: 赞助与支持
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