壹

概述

HJ35063是一款集BOOST變換器、BUCK變換器、電源反相器于一身的DC/DC變換控制器。內部包括具有溫度自動補償功能的帶隙基準源、比較器、一個占空比周期控制器、驅動器和大電流輸出開關等，能夠輸出1.5A的開關電流，特殊加工的帶熱沉塊D08S2外殼封裝，可有效地降低器件的熱阻。常用于升壓變換器、降壓變換器、電源反相器的控制核心，只需要少量的外部元器件就能夠構成DC/DC變換器。

貳

電原理圖

叁

典型應用

1．降壓變換器

開關管導通時，電源給電感和負載充電，開關管關閉時，因為電感上電流不能突變，電容上電壓不能突變的特性，由電感與輸出電容給負載充電，其中續流二極管起到了平滑電流，避免負載電流突變的作用，最終輸出電壓得以穩定。

2．升壓變換器

開關管導通時，此時電源給電感充電，輸出電容給負載充電，開關管關閉時，電源與電感同時對輸出級充電得到一個高于電源電壓的輸出電壓。只要開關管導通關閉的頻率相對于負載的時間常數足夠高，負載上就能得到一穩定的直流電壓輸出。

3．電壓反轉器

開關管導通時，電源給電感充電，輸出電容給負載充電，開關管關閉時，由于電感上電流不能突變的特性，此時電感經過續流二極管給負載充電，因為電感上電流的方向與電源充電時電流方向一致，輸出級為負電壓。只要開關管的導通關閉頻率相對于負載的時間常數足夠高，負載上就能得到一穩定的直流電壓輸出。

肆

應用注意事項

HJ35063只需要幾個簡單的元器件就能完成升壓、降壓和電壓反轉的功能，但是在具體應用時元器件參數的選擇是十分重要的，如果參數選擇不當，則器件可能不能完成功能，甚至導致器件失效。

1.限流電阻：HJ35063的開關峰值電流為1.5A，而電流限制檢測端檢測電壓典型值為300mV，較小的限流電阻會使得器件HJ35063的限流保護峰值電流提高，器件能夠拉出較高的電流，但是也要注意限流電阻不能過小，以免檢測端峰值電流超過開關峰值電流，這可能使得器件失效。而較大的限流電阻使得器件檢測的峰值電流變得較小，器件輸出電流能力減小，但能夠改善輸出紋波。因此在具體應用時應該根據系統的需求選擇合適的限流電阻。

2.續流二極管：主要起到單向導電，防止回流，減少損耗的作用。在開關管關閉，電感對輸出級充電時，起到了平滑電流，避免負載電流突變影響系統正常工作的作用。一般應選擇快速開關二極管例如1N4148等開關管。當輸出電流較大時，更應該選擇導通壓降低的肖特基勢壘二極管例1N5819，1N5822等，因其導通壓降低和正向額定電流大的特性，輸出電流的能力得到極大提升。

3.儲能電感：在降壓、升壓和電壓反轉三種電路中電感都起著對負載充電的作用，因此選擇合適的電感對于器件是否正常工作十分重要。對于要求輸出電流大的情況，應該選擇繞線電感、工字電感和功率電感等能夠儲能的電感，還應注意電感的直流阻抗參數，較大的直流阻抗會使得電感上的損耗增多，輸出能力下降，一般應選擇mΩ級別直流阻抗的電感。電感的電感值對于輸出能力大小也影響很大，在電感磁路未飽和的情況下，電感值越小，則輸出能力越強。如果整個系統弱電磁干擾，則更應該選擇具有磁路閉環的電感，以減小電感工作產生磁場對于系統的干擾。

4.定時電容：定時電容的大小會改變開關管的工作頻率，開關速度快則儲能電感在未飽和的情況下能夠拉出更大的電流。選擇定時電容參數時還一定要考慮負載的輕重，相同定時電容的情況下，負載越重則器件開關頻率越高，綜合考慮后要使得開關頻率在100Hz～100kHz之間，越接近100KHz器件的輸出電流能力越強。

5.輸出電容：輸出電容的大小能夠有效影響輸出信號的紋波，電容越大，輸出紋波越小。輸出電容大也會使得器件上電瞬間開關管的開關峰值電流增大，可能使得當前狀態器件進入限流狀態，這時就必須減小限流電阻的大小。當電源電壓與輸出電壓的壓差變大時，輸出紋波也相應變大，當增大輸出電容仍然不能改善輸出紋波的情況下，可以通過在輸出級后加上一個LC濾波器來減小輸出紋波，這時電感仍應該選擇直流阻抗小的電感以避免輸出損耗。

伍

應用實例

1.實驗目的

將+28V電源電壓轉換為±15V輸出，要求滿足輸出電流各達到300mA。

2.實驗方法

應用HJ35063的降壓功能與電壓反轉功能，使用評估板驗證+28V轉±15V的功能，再搭配合適參數的外圍元器件以使得器件的輸出電流各達到300mA且穩定工作。

3.實驗過程

（1）分析器件工作原理，選擇合適的外圍器件。

根據需求輸出電流大的特點，限流電阻應設置為較小值0.3Ω左右以避免因輸出電流大使得開關峰值電流較大導致器件HJ35063進入限流態而不能正常工作。

二極管也不能選擇一般的快速開關二極管，而應選擇正向電流能力強、擊穿電壓較大、導通壓降小的肖特基勢壘二極管，因為一般的硅pn結二極管其導通壓降在0.7V左右，而肖特基勢壘二極管導通壓降能做到0.3V左右甚至更小，這極大的減小了輸出在二極管上的損耗，提高了器件的輸出電流能力。

輸出電容應選擇大電容以減小輸出級的紋波，如果紋波仍然較大，可以通過在輸出級添加一個LC濾波來減小紋波。

降壓功能電路上電感起抑制的作用，即開關頻率越低輸出能力越強，而電壓反轉電路上電感起提供輸出電流的作用，即開關頻率越快輸出能力越強。但是在同一個系統內，若兩部分的開關頻率不一致，在整個系統內容易引起內部電磁干擾。因此為了避免這部分電磁干擾的產生，實驗時兩電路應選擇一樣的開關頻率進行多次試驗，最終挑選出最合適的開關頻率。

電感是最重要的外圍參數，它的電感值、直流阻抗、額定電流等特性對于器件能否正常工作的影響十分重要。實驗時通過使用多種參數元件并進行對照試驗并記錄數據，再次對外圍元器件參數的重要性進行驗證。

（2）實驗驗證并優化參數

結合分析實驗時外部元件先使用限流電阻0.25Ω，220μH的功率電感，1500pF的定時電容，續流二極管選擇肖特基勢壘二極管1N5819，輸入、輸出電容選擇10μF、47μF的鉭電容，輸出各帶上一個50Ω的負載。上電后發現+28V降壓轉+15V路輸出300mA功能正常，而+28V電壓反轉轉-15V路輸出異常，此時萬用表測量輸出電壓為-12V且輸出電壓在緩慢變化減小，即此時電壓反轉電路表現為輸出能力不足。

在分析中增大器件的開關頻率能夠增強反轉功能器件的輸出電流能力，而開關頻率最大只能設置100KHz且負載的輕重變化會影響器件的開關頻率。實驗中通過逐級減小定時電容以增大開關頻率來試驗設置一個接近100KHz的開關頻率。當設置定時電容為330pF時，測量帶載50Ω時開關頻率為87KHz左右，此時上電測試反轉電路能夠輸出-15V，300mA，但是在持續帶載工作后發現，-15V開始緩慢下降且檢測到此時電源電流達到了300mA左右，計算得到反轉電壓功能器件的輸出功率值與輸入功率值比僅為0.5左右，即有將近一般的能量消耗在了系統上。系統的熱功耗有將近4W，熱功耗嚴重導致了器件的性能隨著溫度的升高而下降，使得上電后一開始器件正常工作，而工作一段時間后器件出現了輸出能力下降的現象。與之相比計算降壓功能器件系統的轉換效率為0.73左右，而+15V輸出能夠一直帶載輸出正常，對比得到系統的轉換效率對于系統能否正常高效工作十分重要。

電壓反轉電路工作時對各個器件進行測溫，發現系統中器件HJ35063的發熱最為嚴重，即上述所說消耗的4W能量都集中消耗在了器件的開關管上。要使得系統正常工作，則器件HJ35063的熱功耗必須降下來。

HJ35063的擴展應用中有著將開關管引出在外部的輸出擴流應用，只要選擇比器件內集成的開關管性能更好的擴流管，則器件的熱功耗就能夠下降。系統就能正常工作、輸出正常穩定。

實驗要求開關管電流能力強、開關頻率高，因此外接擴流管選擇了特征頻率高的雙極型PNP三極管TIP42，對電路原理進行重新布置測試。

擴流應用圖相比于典型應用圖都多出了一個擴流管、一個輸入電阻和一個發射極-基極偏置電阻，擴流管有著擴大輸出電流的能力，基極輸入電阻不能過大，電阻過大會使得電流能力減小，影響了器件的工作效率，發射極-基極偏置電阻也不能過高，因其有著泄放電流的能力，使得擴流管能夠快速開通和關閉，減小了擴流管的開通時間與關斷時間，減小了開通與關閉時擴流管的損耗。

設置好擴流部分后再次進行上電測試，記錄數據并計算得到轉換效率都得到了提高，觸摸器件發現降壓電路的擴流管稍有熱量，電壓反轉電路的擴流管發熱嚴重，電感也稍有熱量，但器件HJ35063已經感受不到熱量，此時-15V，300mA輸出正常。

電壓反轉電路功能雖然正常，但是其輸出功率與輸入功率的轉換效率仍然較低，這使得器件的長期工作能力不能得到保證，還應對外圍元件參數進行調試或添加散熱裝置，以此保證系統能夠長期穩定工作。

結合過往實驗經驗與實驗記錄數據，發現電感的參數仍然不是十分合適。而HJ35063的應用外部電感電感值越小，輸出電流能力越強的特點。且輸出大電流時應注意避免電感過小使得發生電感磁飽和的現象。

挑選電感值較小的電感進行試驗，實驗中發現當電感變小為150μH時，電源電流減小了10mA左右，轉換效率得到提高，而電感小于100μH時，電壓反轉電路輸出為-14.5V而不為-15V，這時電感已經磁飽和不能正常工作。應用電橋對電感的直流阻抗進行測量，其直流阻抗測量值為0.5Ω左右，這代表電感自身也有不小的功耗，應該使用直流阻抗更低的電感來進行試驗。電感阻抗要求達到毫歐級，一般為鐵芯繞線電感，且繞線越粗越短則直流阻抗越低，且要保證電感值在100μH以上以避免電感磁飽和。使用繞線絲0.7mm繞成的電感，對其直流阻抗進行測量僅為70mΩ，電感值為160μH，對原電感進行替換后測量計算轉換效率再次得到了提高。

4.實驗結論

經過電路原理圖的改良與外圍元器件參數的改善，最終完成了+28V轉±15V，輸出電流300mA的要求，且器件能夠做到長期穩定工作。

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