Boost升压电路的设计案例详解
学校的智能车队在招新，没错就是nxp的那个智能车比赛。作为大三老狗肯定要去凑一下热闹的，由于软件方面学烦了，不喜欢那些”虚头八脑“的pid控制，不喜欢调参，于是报了硬件组。（其实是觉得硬件好划水）
硬件组的第二轮技术考核就是设计三个buck电路以及一个boost电路，具体要求如图：
电源的输入部分是nxp智能车比赛标配的2s 2000mah锂电池一块（电压范围7.2v~8.4v）。所以3.3v、5v、6v就是三个buck降压电路，12v就是boost升压电路。在本文要讲的是boost升压电路的设计。
一说到电源设计，不可避免的就会想到ldo和dcdc。
ldo：低压差线性稳压源，可以用做降压电路，在本次技术考核中，使用ldo显然不是一个明智的选择。简单计算一下效率就可以知道：3.3v/8v * 100% = 41.25% 也就是说理想状况下ldo都有一半以上的功率用于发热了。因而，我们应该选用dcdc芯片来完成考核指标。那ldo可以干啥呢？如果输入，输出端压差较小就可以选用ldo，并且ldo可以看作一个电压跟随器，前后级隔离，还能起到滤波作用。
dcdc：直流转换器又称开关电源，可以做buck电路，也可以做boost电路，有的dcdc芯片两者都能做。例如buck电路常用的dcdc有tps54540，这是一款支持42v 5a的高性能芯片。而mc34063呢，这个芯片非常的骚，骚就骚在它能做buck电路，也可以做boost电路，这还没完，甚至还可以做反相器。如果你是一个狂热的电子爱好者，不妨拆开手边的廉价电子设备，比如机顶盒、车载充电器，里面总能找到mc34063。这个芯片除了功能多以外，生产&山寨他的厂家也非常多，贵的几块钱，便宜的几毛钱。所以是个骚的不行的芯片。
下图是mc34063的内部结构图：
从图里面可以看出这个芯片还是挺简易的，对比一下tps54540的结构框图：
可以看出tps54540的结构框图比mc34063复杂了很多。mc34063的结构非常简单：
一个1.25v参考电压构成的比较器；
一个振荡器由外部电容控制，3脚是接定时电容的；
一个达林顿管（8）；
一个开关三极管q1；
开关集电极引脚（1），开关射级引脚（2）；
一个电流感应输入（7）；
以及最重要的反馈输入（5）。
废话说完，该讲讲这个技术考核的电路该怎么设计了。首先，看芯片的数据手册（datasheet），图14给出了设计指南：
我们设计的是boost电路，所以应该看step-up这一栏。从上往下一个个的计算：
由技术考核内容，我们可以得到以下指标：vout = 12v，vin（min）=7.2v，iout（max） = 200ma，vripple（pp） = 100mv；
看第一栏：vout、vin（min）已知，需要查表得到vf和vsat。这两个指标在设计指南表格下方也有提到，如图所示：
vf即为二极管正向压降（直译过来应为输出整流器的正向压降，在本例中使用的是1n5819整流二极管），vsat是芯片内部三极管的饱和电压。
来看看1n5819的datasheet，假设通过输出端的电流为1a，可以知道压降为0.45v。不过我们这个电路输出端只有200ma，所以不妨取0.4v。即vf=0.4v
接着在mc34063的datasheet中找到三极管的饱和电压：
这里有两个vsat，第一个是适用于buck降压电路的，我们是boost升压电路，所以应该看第二个。典型值0.45v，不妨取0.5v。
所以我们这里就可以计算出来ton/toff = 0.78
第二个计算ton + toff，开关频率f取一个常用值100k，所以ton + toff = 10us。（dcdc和ldo电路设计上有一个非常大的区别就是dcdc电路包含电感，而ldo电路则没有电感，如果这里的开关频率取值高，那么电感值小，但是损耗也更大。如果这里的开关频率取值低，那么需要的电感值就大，这有点类似于运放的增益带宽积，是一个平衡问题，看具体设计而选择不同的值，由于这里只是一个小技术考核，所以取一个常用值100k。）
第三个toff就可以很容易计算出来：10us/1.78 = 5.6us，那么ton也可以求出来：ton = 10us - 2.7us = 4.4us。
接着计算定时电容ct的值：根据公式可以很快算出ct = 176pf
第五个计算ipk，直接套公式 ipk = 0.71a
再往下算rsc = 0.3/0.71 = 0.42ohm
l（min） = （7.2-0.5）*4.4/0.71 = 41uh
co = 80uf。
算完表格里还没完， 下面还有参数要算：
5脚反馈回路中的r1r2可以算出：r1 =1.5kohm， r2 = 13kohm 这两个都要选择用1% 的精密电阻，输出的电压才会准确。
下面是我画的原理图：
其实可以用网上的mc34063计算器来设计，不过按照文章中的方法过一遍datasheet还是很爽的。
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电源的输入部分是nxp智能车比赛标配的2s 2000mah锂电池一块（电压范围7.2v~8.4v）。所以3.3v、5v、6v就是三个buck降压电路，12v就是boost升压电路。在本文要讲的是boost升压电路的设计。
一说到电源设计，不可避免的就会想到ldo和dcdc。
ldo：低压差线性稳压源，可以用做降压电路，在本次技术考核中，使用ldo显然不是一个明智的选择。简单计算一下效率就可以知道：3.3v/8v * 100% = 41.25% 也就是说理想状况下ldo都有一半以上的功率用于发热了。因而，我们应该选用dcdc芯片来完成考核指标。那ldo可以干啥呢？如果输入，输出端压差较小就可以选用ldo，并且ldo可以看作一个电压跟随器，前后级隔离，还能起到滤波作用。
dcdc：直流转换器又称开关电源，可以做buck电路，也可以做boost电路，有的dcdc芯片两者都能做。例如buck电路常用的dcdc有tps54540，这是一款支持42v 5a的高性能芯片。而mc34063呢，这个芯片非常的骚，骚就骚在它能做buck电路，也可以做boost电路，这还没完，甚至还可以做反相器。如果你是一个狂热的电子爱好者，不妨拆开手边的廉价电子设备，比如机顶盒、车载充电器，里面总能找到mc34063。这个芯片除了功能多以外，生产&山寨他的厂家也非常多，贵的几块钱，便宜的几毛钱。所以是个骚的不行的芯片。
下图是mc34063的内部结构图：
从图里面可以看出这个芯片还是挺简易的，对比一下tps54540的结构框图：
可以看出tps54540的结构框图比mc34063复杂了很多。mc34063的结构非常简单：
一个1.25v参考电压构成的比较器；
一个振荡器由外部电容控制，3脚是接定时电容的；
一个达林顿管（8）；
一个开关三极管q1；
开关集电极引脚（1），开关射级引脚（2）；
一个电流感应输入（7）；
以及最重要的反馈输入（5）。
废话说完，该讲讲这个技术考核的电路该怎么设计了。首先，看芯片的数据手册（datasheet），图14给出了设计指南：
我们设计的是boost电路，所以应该看step-up这一栏。从上往下一个个的计算：
由技术考核内容，我们可以得到以下指标：vout = 12v，vin（min）=7.2v，iout（max） = 200ma，vripple（pp） = 100mv；
看第一栏：vout、vin（min）已知，需要查表得到vf和vsat。这两个指标在设计指南表格下方也有提到，如图所示：
vf即为二极管正向压降（直译过来应为输出整流器的正向压降，在本例中使用的是1n5819整流二极管），vsat是芯片内部三极管的饱和电压。
来看看1n5819的datasheet，假设通过输出端的电流为1a，可以知道压降为0.45v。不过我们这个电路输出端只有200ma，所以不妨取0.4v。即vf=0.4v
接着在mc34063的datasheet中找到三极管的饱和电压：
这里有两个vsat，第一个是适用于buck降压电路的，我们是boost升压电路，所以应该看第二个。典型值0.45v，不妨取0.5v。
所以我们这里就可以计算出来ton/toff = 0.78
第二个计算ton + toff，开关频率f取一个常用值100k，所以ton + toff = 10us。（dcdc和ldo电路设计上有一个非常大的区别就是dcdc电路包含电感，而ldo电路则没有电感，如果这里的开关频率取值高，那么电感值小，但是损耗也更大。如果这里的开关频率取值低，那么需要的电感值就大，这有点类似于运放的增益带宽积，是一个平衡问题，看具体设计而选择不同的值，由于这里只是一个小技术考核，所以取一个常用值100k。）
第三个toff就可以很容易计算出来：10us/1.78 = 5.6us，那么ton也可以求出来：ton = 10us - 2.7us = 4.4us。
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