MC34063A：为什么我对该芯片超频？

我决定获得一些DC-DC转换器的经验，并获得了Onsemi MC34063A DC-DC转换器。从文档中，我可以获得数据表，AN920应用笔记和Excel工作表。数据表中还提到了另外一个应用笔记AN954 / D，但我似乎在任何地方都找不到它。

想法是将12 V降压至5 V，电流最高为500 mA，纹波为50 mV。因此，我阅读了数据表，应用笔记和工作表中的公式，并进行了一些计算。

我从数据表的最大值获取了，我使用的是1N5817，所以在1 A时，，最小输入电压，如果我采取的变化为10％是 ，输出电压。使用数据表中的公式，得出。我选择了该转换器的频率为89 kHz，因为它应该很好地适合于电容器，但稍后会介绍更多。接下来，这使我和$V_{sat}=1.3 \mbox{ } V$$V_{F}=0.45\mbox{ } V$$V_{in(min)}=10.8 \mbox{ } V$$V_{out}=5 \mbox{ } V$$\frac{t_{on}}{t_{off}}=1.21$$220 \mbox{ } pF$$t_{on}+t_{off}=11.24 \mbox{ } \mu s$$t_{off}= 5.09 \mbox{ } \mu s$$t_{on}=6.15 \mbox{ } \mu s$。所有这些使我得到，因此我将使用。接着，我已经得到了。感应电阻为，因此我将使用3乘1电阻并将其并联。接下来是最小电感。接着，有输出电容器。最后是输出电阻。公式为。我选择了4次电阻。一个用于，三个用于$C_t=246 \mbox{ } pF$$220 \mbox{ } pF + 22 \mbox{ } pF=242 \mbox{ } pF$$I_{pk(swich)}=1 \mbox{ } A$$R_{sc}=0.3 \mbox{ } \Omega$$\Omega$$L_{(min)}=28 \mbox { } \mu H$$C_o=28.1 \mbox{ } \mu F$$V_{out}=1.25(\frac{R_2}{R_1}+1)$$10 \mbox{ } k \Omega$$R_1$$R_2$。

现在，让我们看一下应用笔记，看看它们是否在此处做了任何不同的工作：的公式有些不同，它为我提供了作为最小检测电阻值。$R_{sc}$$0.263 \mbox{ } \Omega$

现在让我们看一下Excel工作表：新参数出现在工作表中，工作表显示：$\frac { \Delta I_{L} } {I_{l(avg)} }$

对于最大输出电流，建议将ΔIL选择为小于平均电感器电流IL（avg）的10％。这将有助于防止Ipk（sw）达到RSC设置的电流极限阈值。如果设计目标是使用最小电感值，则让ΔIL= 2 * IL（avg）。这将成比例地降低输出电流能力。

好吧，我不确定该怎么做，但是高电流输出听起来不错，所以我将其设置为6％，并且工作表为我提供了的最小电感。碰巧我的垃圾箱（DPO-1.0-1000）中有一个1 mH的电感器，因此我决定使用它。$920 \mbox{ } \mu H$

最后，我有原理图：

现在，如果我正确理解了该设备的操作，则可以使用定时电容器来提供时钟，并根据需要将其馈送到电感器。如果感测电阻器的电压太高（表示过流状态）或功耗太低，则跳过时钟。据我所知，芯片本身没有办法改变电容器设置的频率。

我的问题似乎是开关频率及其随负载变化的方式。文档中的调节器可以在高达100 kHz的频率下工作，我在示波器上看到一些奇怪的结果。我正在测量二极管和定时电容器上的波形。

这是空载时的样子：

据我所知，这种类型的波动应该出现，因为调节器正在跳过周期，并且应该是正常的。

接下来，我要用一些大约200 mA的LED负载。

请注意，频率有点高。我期望的频率为89 kHz或更低（因为该电路位于面包板上，并且我期望相邻行会产生寄生电容），但它的值为99.6 kHz，这在正常操作的极限上是正确的。

当我连接一个使某些LED闪烁的微控制器板时，会发生以下情况。该频率是调节器最大工作频率的两倍以上。

我使用电阻器和另一个电源，确定该板的最大瞬时电流为294 mA，因此，这完全在我为此设计的500 mA的范围内。输出纹波峰到峰之间为680 mV，因此它似乎或多或少都很好，电压约为4.9 V，因此在我看来也差不多。$1 \mbox{ } \Omega$

那么有什么想法在这里发生频率吗？我尝试使用各种不同的定时电容器，它们都具有相似的性能，但没有一个能提供给我计算出的频率。

更新

这是使用弹性型接地导线连接器和裸探头尖端与最大幅度的峰值同步的输出的波形图：

更新

关于频率，我发现了一些10Ω陶瓷电阻器，并尝试用其中的一个给电源供电（这应该给我500 mA的负载），但是我仍然得到了高频信号，这似乎与电流限制有关。我所看到的。当我连接电阻器时，可以获得的最大电流约为370 mA。我尝试了不同值的检测电阻器，并且随着检测电阻器电阻的增加，频率增加了。

这是带有1Ω电阻的波形的示例： $C_t$

这是0.5Ω的检测电阻：

面包板可能引起问题，请检查您的布局（尤其是“反馈”部分）

另外，您使用的电感器可能不合适-它说它的额定频率最高只能达到100kHz，因此SRF（自谐振频率）可能很低。这可能会导致不稳定。
尝试将其更改为具有较高SRF（例如> 500kHz）但仍具有适当电流能力的电阻。

我确实在下面提到了输出上限，但阿卜杜拉（Abdullah）认为输入上限很重要。它的确取决于负载，但从进到出的整个环路应尽可能小且阻抗低，最好使用接地层。在“困难”的面包板上；-)
如果在稳定负载下不存在频率问题，我认为正如Kit所说的那样，这是输出滤波问题，因为切换器的速度不足以适应高di / dt变化在输出上，没有“保留”。增加输出滤波器的电容，看看纹波是否下降，如果确实下降，那几乎可以肯定是问题所在。

编辑-啊，我看到您在输出上使用了电阻器进行了尝试。
在这种情况下，似乎不是过滤。在这一点上，我认为我将使用另一种更适合开关稳压器的原型制作方法。还以防万一。
蚀刻板或使用死虫样式，或非常注意布局的剥离板。如果频率仍然太高，我会认为它是其工作的一部分，并且没有在数据表中正确覆盖-如果是这种情况，那么会给OnSemi发送电子邮件，以查看他们的意见。

编辑2-好吧，在阅读更多书后，我认为感测电阻器（可能与上述电感器问题结合使用）可能会导致电流感测跳闸太多，并增加了定时电容器的充电斜率。这可能看起来像振荡器切换得更快。
应用笔记中的相关报价：

当该电压变得大于330 mV时，限流电路会提供一条额外的电流路径来给定时电容器CT充电。这使它迅速达到振荡器的上限，从而缩短了输出开关导通的时间，从而减少了电感器中存储的能量。如图5所示，这可以观察到CT电压波形的充电部分的斜率增加。

您的示波器波形似乎与此说明一致。另外，如果您没有尝试更换电感器，请执行此操作并查看其运行方式，此外，您可以尝试不使用电流检测（即，仅连接到输入电压）

我最好的猜测是输出过滤的数量，或者可能是R_sc的大小。

请注意，比较器反馈到和门，后者控制原理图中的开关。如果负载电流发生变化并导致电压反馈环路发生波动，则可以使PWM频率实际增加。我没有足够的时间为您绘制完整的图形，但是基本上，如果负载中的电流增加导致开关打开（即，如果同时打开一堆LED），那么您很快就将它们重新打开，它将被叠加在99.4kHz PWM的顶部，并使开关频率看起来更高。

您可能尝试的另一件事是使R_sc太大，并在真正一致的负载下查看波形。就像您说的那样，pwm频率不应改变，并且功耗应使占空比缓慢增加，因为当达到最大功耗时，输出电压和输入电压之间的差应接近0。这样，所有能量都在电阻器中耗散，而在开关转换器中则没有最大耗能。我有一个原因，我认为这可能是一个问题，但是老实说，我认为这是第一件事。

希望有帮助！祝好运！

在处理开关模式转换器时，应注意电路的高路径。要确定这些有问题的路径，可以使用拓扑图并绘制其状态。让我们看一下降压转换器的电路图，在不同状态下开关：$\dfrac{di}{dt}$

红线表示高电流。您会看到某些部分在开关的两个位置都保持红色，而某些部分则改变颜色。改变颜色的是有问题的路径，因为当开关改变位置时，流过它们的电流会改变。这意味着它们是电路的高部分，在设计布局时需要格外小心。看看我的这篇文章，了解当大电流随时间变化时电感如何影响。那么该怎么办？$\dfrac{di}{dt}$

• 缩短和加宽走线，从而减小电感。但是，请勿使其宽度超出其应有的宽度，否则将为EMI创建更大的天线。使其足够宽，以承载所需的电流。
• 如果这些走线已连接到GROUND网络，则应尽量防止它们在接地层或面包板的接地总线上运行。从二极管的阳极到输入电容器的接地引线的路径是唯一适合这种情况的路径。连接它直接和短期。

同样，您在示波器中看到的某些东西实际上并不是电路本身。它们是由示波器探头的长接地线引起的。缩短它，就像这样：

资源：美国国家半导体的PCB布局指南

我迟到了7年，但我必须为遇到此问题的其他人添加答案：输出端的680mV很高的纹波（如果您没有键入错误）在我看来就像您的Co（输出电容器）是有故障或不是低ESR（等效串联电阻）类型。ESR基本上是在高频下看到的电容器的“电阻”。如果电容器的额定温度为85°C，则很可能是高ESR电容，不适合用于开关电源。低ESR电容的额定温度通常至少为105°C，尽管高压​​（100V以上）的电容通常保持在85°C，考虑到较高电压下较高的电压：电流比，这种电容似乎不错。令我惊讶的是，这里没有人建议甚至提到这种可能性。