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

本教程受到 CCA 4.0 开源协议保护，任何对本教程的错误使用将会被追究其法律责任！

This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ or send a letter to Creative Commons, PO Box 1866, Mountain View, CA 94042, USA.

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

在试验列表里选择效率，稳定性最优的组合，并将其作为电源设计的外围元件选择方案。

140V 升压系统的解决方案已经给出，之后有BOM清单和原理图以及PCB Layout。

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