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基于MC34063的便携式仪器电源电路设计

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第3卷 第1 3 期 
21 年 3   00 月

东 华 理 工 大 学 学 报( 自然科学 版 )  
J U N L F AT 旦 O R A  O  E s    !璺   垦   ! !  ! !    垦旦

Vo. 3 No   13   .1 Ma.2 0 r 01  

d i1 . 9 9 ji n 1 7 — 0 .0 0 0 . 1  o:0 3 6 /.s . 6 43 4 2 1 . 10 9 s 5

基于 M 30 3的便携 式仪器 电源 电路 设计  C46
管小明, 李跃忠   王晓娟     ,
( 华 理 工大 学 信 息 与 电 子 工程 学 院 , 西 抚州 东 江 34 0 ) 4 0 0 



要: 电源是 电子 设 备 的重要 组 成部 分 , 源质 量 直接 影 响到 系统的 性 能和 硬件 的使 用寿 命。提 出 了一种 基 于  电

MC 4 6 3 0 3的适用于便携式仪 器的电源电路设计 , 电路具有多路输 出、 围电路 简单 、 该 外 转换效率 高且新 颖实用等特点。详 

细论述 了选型的依据及其工作原理 ; 然后通过计算电路参数 , 完成 了具体电路 的设计; 最后 对 电源的几 个重要 的性 能指标  
进行 了测试 . 测试结果验证 了该 电源 电路具有 良好 的稳定性和 高效的实用性 。  
关键词: C46 便携 式; M 30 3; 电源 设 计 ; 指标 

中 图 分 类号 :P 3 T 2 

文 献 标 识 码 :  A

文 章 编号 :6 430 (0 0 O -9 -4 17 - 4 2 1 ) 10 70  5

随着各类 便 携 式 产 品 不 断 深入 到 日常 生 活 各 

个环节 , 对于便 携式 仪器 电源性 能 的要 求也 日益 升  高 。P WM控 制 的开关 电源 以其 高 效率 成 为 电源 的  主流方 向 , 以高效率 、 可靠 性 、 所 高 高稳 定性 成 为 了  核心 设 计 的 参 数 ( 立 民 等 ,09; 俊 楚 等 , 毛 20 刘  
2 0 ) 与此 同 时 , 型化 、 08 , 小 长工 作 时 间也 成 为 电 源  的 内在要 求 ( 立 民等 ,0 9; 占松等 ,9 8 。笔  毛 20 张 19 )

开关 管  集 电极 

驱 动 管  集 电极 

发 射极 

开 关 管 

电 流  检 测 

定 时  电容 

V+  

者给 出了一种 用 于 便 携式 仪 器 的高 效 多路 输 出 的 
电源设计 , 设 计 基 于 电 流 检 测 型 的 MC 4 6 该 3 0 3芯  片, 具有外 围电路 简单 、 积 小 、 体 高可 靠 性 等 优 点 ,   适用 于 中小 功率 的便 携 式 仪 器 。实 验及 应 用 结 果  表 明该 电路具有 良好 的性能 和很 高 的应用 价值 。  
图 1 MC 4 6   3 0 3引 脚 及 原 理 图 
Fg 1 Pn a d s h mai  ig a o  i.  i  n   c e t da r m  fMC3 0 3 c 46 
GND  

比较器  反 向 输 入 

1 MC 4 6   3 0 3电 路原 理 
1 1 MC 4 6 .  3 0 3的 结构及 性能 

下 工作 ; 短路 电流 限制 ; 静态 电流 ; 出开 关 电流  低 输

可 达 15A( 外接 三 极 管 ) 输 出 电压 可 调 ; 作  .  无 ; 工
振 荡频率 从 10 H 到 10k 。 0   z 0  Hz 
1 2 MC 4 6 .  3 0 3的 工 作 原 理 

M 30 3是 一 单 片 双 极 型 线 性 集 成 电 路 ( C46 图  1, ) 专用 于直 流 一直流变 换器控 制 部分 。片 内包 含 

振荡 器通过 恒流 源 对外 接 在 C 管 脚 (   3脚 ) 上  的定 时 电 容 不 断 地 充 电 和 放 电 以产 生 振 荡 波 形 。   充 电和放 电 电流 都是恒 定 的 , 荡频 率仅 取 决 于外  振 接定 时 电容 的容 量 。与 门的 C 输入 端 在振 荡 器 对 

有温度 补偿带 隙基 准源 、 一个 占空 比周 期控 制 振 荡 
器 、 动 器 和大 电流输 出开关 , 驱 能输 出 1 5 A 的开  .  关 电流 。能使 用 最 少 的外接 元 件 构 成 开 关 式 升压 

变换器 、 降压 式 变 换 器 和 电 源 反 向 器 ( 真 芳 等 , 李  
2 0 ; 清安等 ,9 8 。 05 唐 19 )  它 具备如 下特点 : 能在 3 0~ 0 V的输 入 电压  . 4 
收 稿 日期 :0 90 49 20 -7) 

外充 电时 为高 电平 , D输 入 端在 比较 器 的输 入 电平 
低于 阈值 电平 时 为高 电平 。 当 C和 D输 入端 都 变  成高 电平 时 触 发 器 被 置 为高 电平 , 出开 关 管 导  输

通 ; 之 当振 荡器 在放 电期 间 , 反 C输 入 端 为低 电平 ,  
基金项目: 江西省 自然科学基金 (0 8 Z 0 4 ) 20 G S0 3   作者简介: 管小明( 99 ) 男 , 17 一 , 讲师 , 硕士研究生 , 主要 研究方 向: 电路 

触 发器 被复位 , 使得 输 出开关 管处 于关 闭状 态 。电  流限制 通过检 测连接 在 V C和 5脚之 间 电 阻上 的  C

设计与智 能化设备 。  

通讯作 者 : 跃忠 ( 9 9 ) 男 ,   李 16 一 , 副

压降来完成功能。当检测到电阻上 的电压降接近 

教授 . 主要研究方向 : 检测技术与智 能仪表 。  

东 华 理  大 学 学 报 (自然 科 学 版 )  

超过 3 0m 时 , 0  V 电流限制 电路开 始工作 , 这时通 过 

问题 , 出一 种多路 输 出的 电源 电路设 计方案 。 提  
2 1 电路原理  .

c  管脚 ( 3脚 ) 对定 时 电 容进 行快 速充 电以减 少 充 
电时 间和输 出开关管 的导 通时 间 , 果是 使得 输 出  结 开关管 的关 闭时间延 长 。  

为 了满足 便携式 仪器 的外 观尺 寸 , 笔者 选用 通 
用型 的 3 7 V的锂 电池 作 为供 电 电源 。如 图 2所  .  示, 利用 两 片 D / C转换 器 MC 4 6 CD 3 0 3芯 片 实现 所  需 要 的 +   +3 3V, 5V三路 输 出 。MC 4 6   5V, .  一   303

2 多路 输 出的 D — E变 换 电路  CD
便携 式 的设 备 一般 都 属 于模 拟 电路 及 数 字 电 

开关管 允许 的峰值 电流 为 15A, 过 这个 值 可 能  .  超 会 造成 MC 46 久 损坏 。 由于通 过 开关 管 的 电  303永 流为梯形 波 , 以输 出的平 均 电流和 峰值 电 流间存  所 在一 个差值 。如 果使用 较大 的 电感 , 个差 值 就会  这
比较 小 , 这样 输 出的平均 电流就 可 以做 得 比较 大 。  

路相结合 的系统 , 以既要 为前端 的模 拟 部分 提供  所 所 需能源 , 还要 给后续 的数 字部 分提 供 电源 。模拟 
系统 的芯 片有 时需 要 正 、 两组 电源 , 果 是对 微  负 如

弱 信号进行 检测 , 需 要放 大 ( 还 即需 要 满 足 一定 的  功率 输 出) 。所 以便 携式仪 器 的电源往 往种 类 要求 
更多、 性能要 求更严 。本设 计正 是 针对 于这 一 系列 

图 2 多 路 输 出 电源 电路 原 理 图 
Fg.   Mut c a n l u p t c e t   i g a o   o r i ut i 2 l- h n e o t u   h ma i d a r m  fp we   r i i   s c cc  

2 2 电阻参数 计算  . 根 据设计 所需要 的 电压值进 行 推导计 算 , 出 输  
电压 :o =12 ( V1 . 5 1+R / 3  ,o =1 2 ( +R / 2 R ) V2 . 5 1 5  

6% , 5 升压效 率 最 高 9 % , 0 降压 效 率 最 高 8% , 0 变  换效 率和 工作 频 率 滤 波 电容 等成 正 比。为 了有 效  地提 高变换 效率 和抑制谐 波 的纹 波成 分 , 计 中选  设
定工 作频率 为 4  Hz  0k 。 定时 电容 C 1和 C 2的选取 : C=0 0 0 0  t . 0  4 。  

R )Y 通过 不 断重 复 的实 验 数据 说 明该 输 出具 有  6 , 很好 的稳定性 , 比情 况 下  输 出 电压 的数 值 有  相 较大 的纹波 ( 真芳等 ,0 5 。所 以必 须合 理地 选  李 20 ) 择 电感 , J 2及相 关 的滤 波 电容 。  
2 3 电容 参数计 算  . D / C转换 器 MC 4 6 CD 30 3的极 性反转 效率 最 高 

( 中 f 开关 管 导 通 时 间 ) 输 出电 流 : =2 其  为 ;     1ma  o X (   r ; 流电阻: (4 o 限 e  1 R )=03 /p; 波  . 3I 滤 ^ , 决 于 输 出 电压 的波 纹  取 电容 : :I T / C o o     

.  

) 。而 纹波 系数跟 工作 频 率息 息相 关 , 但在 确 

认 工作频 率后 , 其核 心 的要 素就是 电感 的参数 。  

∞r I  

l _  

∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 加, 加 伯  2    5  
第l 期  管小明等 : 基于 MC 4 6 30 3的便携式仪器电源电路设计 

2 4 电感参数计 算  .
电感 :mi L n=( i i   );t/ Vm n一 lo   :n

等 ,9 8 。 1 9 ) 

2 5 其它参数 计算 及完善 电路性 能 的要点  . 

其中  

=10V Vmi 输 人 电压 不稳 定 时 的最  .  ,/ n为

( ) 速 开关二 极 管 可 以选 用 I44 , 1快 N 18 在要 求  高效率 的场合 必须使 用 I5 1。 N 89 
( ) 流二 极 管一 般 选 恢 复 时 问短 、 向导 通  2续 正

/ 值 , t/。   + 一Vmi) ( i i   )  J 且 of 、 .  =(   i n / Vm n— ,


1 2V为快速 开关二 极管正 向压 降 。 .    开关频 率很 高 时 , 电感 可 选 用 多 线 并 绕 的 , 以 

电压小 的 肖特基 二极 管 , 要 注意 耐压 。如 果输 出 但   电压很小 ( 零点几 伏 ) 就必须 使用 MO , S管续 流 。  
( ) 想达 到更 大 的输 出 电流 , 以通 过 外 接  3要 可 扩功 率管 的方法 扩大 电流 , 最好选 择 开关 三极 管 或  功率 MO S管 , 意耐压 和功耗 。 注  

降低 趋肤效 应 的影 响 ( 跃 忠 等 ,05 。另 外 ,   李 20 ) 由
于采 用 开 环误 差 放大 , 以 占空 比不能 锁 定 , 给  所 这

电路参 数 的选 择带 来麻烦 , 电感量 和 电容 量不 得 不  数倍于 理论计 算 值 , 能达 到 预 期 的效 果 ( 清安  才 唐



7  

  .

/    / , \ ,    / \ 。   /   / \ ,        \ ,   ,   /   。 /   !   ,   f   ,   /  
】  



VCC=5 0   V  P n 58 o en    .= p   P n7=VC C —   r     T 25℃  A=
l  

0.  0.  2 5
C/ F  n  

10 2 0 5.  1O .      0  

1  / V O usDI 

图 4 定 时 电容 波 形 图 
F g.   Ti n   a a i rwa e o m  i 4 mi g c p ct   v f r o

图 3 输 出 开关 时 间与 定 时 电容 的 关 系 图 
F g 3 Th   u p ts t h o - f t   er u   i.   e o t u  wi   n o  i c me v s s o c l t  i n   a a i r s i or mig c p ct   l a t o

( ) 出滤 波 电容 一 般使 用 高 频 电容 , 4输 可减 小  输 出纹波 同时 降低 电容 的温 升 。在 取样 电路 的上 
臂 电阻并 一 个 0 1~1 F电 容 , 以 改 善 瞬 态 响  .   可
应。  

测 试结果 ; 7为此 电源 一   图 5V输 出的 电压 纹波 , 测 

得 峰值 为 8  V, 波 系数 为 16 % , 出 最 大功  4m 纹 .8 输 率 达到 5 0m , 3为 该 电 源空 载 和 带 载 能力 测  0  w 表
试结 果 。实验 表 明该 开关 电源纹 波 小 , 出功率 较  输 大, 负载调 整率 高 , 稳压 效果好 。  

( )C 5 P B布局 和布线 的要 点 。开关导通 和关 断  都存 在 一个 电流 环路 , 这两 个 环路 都 是 高 频 、 电  大

流 的环 路 , 以在布 局 和布线 时都 要将 此 二环 路 面  所
积设计 得最 小 。用 于 反 馈 的取 样 电压 要 从 输 出 电  容上 引出 , 注意芯 片或开关 管 的散热 。 并  

3 实验 数 据   
对设计 的 电路 进行 实验 , 给 出了实 验 波形 和  并
测试 数 据 。 图 5为 电源 3 3 V输 出 的 电压 纹 波 。 .   

测得 峰值为 3 .  V, 波 系数 为 1 1% , 出最  84m 纹 .6 输
大功率 能达 到 3 0 m , 1为该 电源 空 载 和 带 载  0  w 表 能力测试 结果 ; 6为此 电源 5 图 V输 出 的电压 纹波 ,  
图 5 3 3 电源 的 纹 波    .V
F g   Ri pe   f . V p we   i .5 p lso  3   o r 3

测 得峰值 为 4  V, 波 系数 为 0 8 % , 出最 大  4m 纹 .8 输
功 率达 到 6 0m , 2为该 电源 空 载 和 带 载能 力  0  W 表

10 O 

东 华 理 工 大 学 学 报 (自然 科 学 版 )  

21 0 0正 

图6 5   V电 源 的 纹 波 
Fg.   Ri pe   f V  o r i 6 p ls o   5 p we  

图 7 — V 电源 的 纹 波    5
Fg.  Ripe   f —5 p we   i 7 p ls o — V  o r

表 1 33V 电源 的 负 载 特 性    . 
T b.  L a   h r ce it s o   . V p we   a 1 o d c a a tr i   f 3   o r sc 3

系数均 小 于 2 , 个 电源 系 统 的效 率 为 8. % 。 % 整 34  
该 电路 适用 于便 携 式 仪 器用 的低 功 耗 微 处理 器 的  模拟 电路与数 字 电路 的混 合硬件 系统 。  
参 考 文 献 

表 2 5V 电源 的 负 载 特 性     
Ta .   L a   h a t r t s o   V p we   .b 2 o d c ar c e i i   f   o r sc 5

李跃忠 , 昌禧.2 0 . 李 0 5 多功能智能调节仪 开关电源设计 [ ] 东华  J. 理工学院学报 , 8( ) 2 8-8 . 2 3 :7 2 1  

李真芳 , 李世雄. 0 5 M 3 0 3在嵌 入式电源设 计 中的应用 [ ] 20 . C46 J.  
国外 电 子元 器 件 . 7 -4 5:37 .  

表 3 —   电 源的 负 载 特 性    5V
Ta 。   L a   h r c e it s o —5   o b3 o d c a a t r i   f — V p we   sc r

刘俊楚 , 王玲.20 . 君 08 一种 双环控 制 多输 出 电源 的设 计 与应 用  [] 微计算机信息 , 4( ) 17 19  J. 2 3 :2 .2 . 毛立民, 吕勤.2 0 . 09 移动机器人多功能 电源的设计 及应用 [ ] 仪  J. 器仪表用户 ,1 1 :07 . 6( ) 7 -2   唐清安 , 薛惠珍 , 张延培 .19 . MC 46 98用 3 0 3构成 的液晶显示器负 电  源电路 [ ] 自动化仪表 ,1 ( :36 . J. 3 3)6 -   4 张占松 , 蔡宣三.19 . 98 开关电源 的原理与设 计 [ . 京: M] 北 电子工 
业 出版 社 :. 3 

4 结论 
该 电路使 用元 件 少 , 构 简单 , 结 可靠 实用 。实 
验 室长 期 试 运行 表 明, 该设 计 成 果运 行 稳 定 , 波  纹

De i n o   o r S p l  r u t b s d o   C3 0 3 Us d sg   f P we   u p y Cic i a e   n M   4 6  e  
i   r a l  n t u e t n Po t b e I sr m n  
G A   i ? n , L  u — og  WA G X a- a  U N X a mi o g I ez n , Y h N  i j n ou ( aut o If mao n   l t ncE g er g E s C iaIst eo eh o g ,uhu J  40 0 C i ) F cl  f no t nadEe r i ni ei , at hn ntu  f c nl yF zo , 340 ,hn   y   r i co   n n   it T o X a
Ab t a t P w rs p l     n  mp r n  ato  l cr n c i sr me tt n,a d p w r s p l  u l y d r cl n   s r c : o e   u p y i o e i o t tp r fee t i n t s a   o u n ai o n   o e   u p y q a i   i t i— t e y
l n e   y tm  e fr n e a d had r  ̄ ev c   i f e c s s se p roma c   n   r wa e s r ie l e.T spa e   r p s s o e d sg   fp we   u p y cr ut u f hi  p r p o o e  n   e in o   o rs p l  ic i  

b s d o   3 0 3 wh c   en   u tb e i  h   o tb e i sr me t th s s me ma n f e t fau e ,s c   s a e   n MC 4 6   ih b i g s i l  n t e p r l  n t a a u n .I a   o   g i c n   e tr s u h a     i
mu t—h n e  u p t lic a n lo t u s,un o lc t d p rp e a  ic i,h g e  r n fre ce c c mp iae   e i h rlc r ut ih rta se  f i n y,n v l   n   tl y i o e t a d u ii .Th   a e   y t ep p r

d s u s s i  e al a ss lci n a d cr u t r cp e h n t r u h c l u ai g cr u t a a tr , h   e in o  i se   n d ti p r   ee t   n   ic i p i il .T e  h o g   a c lt   ic i p rmee s t e d sg   f c   t o   n n  
p we  u p y cr ui i e l e o rs p l  ic t s r ai d.F n ly,s v r li   z i al e e a mpo a tp roma c   a a tr  fp we  u p y a et se t r n  e fr n e p rmee so   o rs p l  r  e td,S   O i c n r st a h   ic i  a  ih sa ii   n   fe t e p a t a ii   t o fm  h tt e cr u th s h g   tb l y a d ef ci   r c i b l y.   i t v c t Ke   or s:MC3 0 yW d 4 63;p ra l ot b e;d sg   fp we  u p y;n e   e in o  o rs p l i d x


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