摘要：采用MC34063设计带电流扩充的负电源电路，功率MOS管NTB2506作外接开关管，通过调节功率MOS管的栅极驱动电阻和栅－源之间的电阻，使得栅极有最优驱动电压波形和电流大小，以增加电源的输出功率和效率。实验表明，设计的电源输出电流可达1 A，且体积小、效率高。

第1页:MC34063内部结构和电路工作原理 第2页: MC34063设计负电源变换电路 第3页:实验结果

　　
　　2 MC34063设计负电源变换电路
　　
　　MC34063开关电源控制器是一种单端输出式直流变换器，它不仅可以设计升压和降压电路，而且还可以完成电压反相功能^[3] 。在设计电压反相的负电源电路时，由于受芯片内部电路结构的影响，流过开关管的电流是梯形波，效率偏低，使得输出电流超过200mA时，电源系统就不稳定，输出纹波电压增大，不能满足在负载要求较大的情况下运行，严重影响了其应用范围^[4] 。

　　采用MC34063设计的带电流扩充的负电源电路如图2所示。外接开关管的选用对电路性能影响很大，直接决定了电路输出电流的大小和效率的高低。用三极管做外接开关管，可以和内部功率管接成达林顿形式和非达林顿形式两种电路。采用非达林顿电路时，在开关过程中，三极管的基极存储电荷，会导致管子达到饱和状态，当达到深度饱和时，就会影响开关频率，限制了其应用范围。采用达林顿电路时，虽然不会出现电荷饱和现象，但是开关管导通时压降增加，功耗明显变大，三极管发热严重，输出电流增加有限。采用功率MOSFET做外接开关管时，具有很多优点。它是多数载流子导电的单极型电压控制性器件，不存在电荷存储问题，且开关速度快、高频性能好、输入阻抗高、驱动功率小和无二次击穿问题等特点^[5] 。NTB2506是工作在低压环境下，具有高速开关特性的P沟道功率MOSFET，开关特性好、损耗小，它的漏极和源极耐压为60V，栅极和源极电压可以达到20V，连续工作电流可达27.5A。故本文选用NTB2506做外接开关管与MC34063内部的功率管并接成非达林顿形式的电路结构。
　　
　　功率MOSFET的栅极驱动波形对电源的效率有着重要影响，若R₅和R₆值选择不当，会使电源效率偏低，功率管发热严重，输出电流减小。功率MOSFET对栅极驱动电路的要求主要有：最优的驱动电压和电流波形，最优的驱动电压和电流大小^[6] 。电阻R₅加在栅极和源极之间，主要作用是通过电阻对功率MOSFET栅-源之间的等效电容进行充电，改善驱动电压的波形，保证开通信号具有良好的前沿陡度。如果R₅的值过大，漏极与源极之间电压的突变，会通过极间电容耦合到栅极，产生相当高的栅-源尖峰电压，其电压轻则会使功率MOSFET严重发热，重则会使栅-源氧化层击穿，造成管子永久性损坏。电阻R₆为栅极驱动电阻，用以调节驱动电流的大小和驱动电压的波形。功率MOSFET开通时，以低电阻对栅极电容充电；关断时，为栅极电荷提供放电回路，以提高功率MOSFET开关速度。电阻的具体数值需要在系统运行状态下通过试验进行调试，使得栅极驱动效果最好，一般情况下，电阻值不能太大。另外，电路带有感性负载，当器件在开关过程中，漏极电流的突变会产生很高的尖峰电压，可能会导致器件的击穿，开关频率越高，产生的过压越大。本文采用2种方法来消除漏极尖峰电压：一是利用二极管D在NTB2506开关过程中给电流提供放电回路；二是利用电阻R₄和电容C₄构成RC吸收电路，吸收NTB2506漏-源两极间的瞬时电压尖峰，这样可以基本消除尖峰电压，很好地保护了功率MOSFET。
　　
　　MC34063内部的误差放大器采用的是开环控制，占空比不能锁定，这给电感电容等参数的选择带来了困难，按照芯片说明书计算出的电感电容等值往往偏小，实际使用时一般是计算值的2～3倍。电容C₃加在取样电阻两端，以稳定反馈电压的输入，改善瞬态响应波形。续流二极管选择正向导通电压小、恢复时间快的肖特基二极管，并且要注意耐压值和承受电流的能力。电感要选择线圈粗、承受电流大、自身电阻小的，使其发热量小，稳定性好。滤波电容除了需要电解电容外，一般还要选择等效串联电阻小的高频陶瓷电容，以减小电源的纹波电压。