テキトーに設計したMC34063による昇圧コンバータ

前回ブーストコンバータの数式を導出いたしました。なんで、LTSpiceで設計していきます。
あ、TL494のときもそうですが、MC34063のLTSpiceモデルはネットに転がっているので適当に導入してください。

5[V]から12[V]への昇圧を行い、最大負荷電流は500[mA]とします。tonは20[μS]とします。Lは適当に50[μH]と仮定します。
電流連続モードと仮定しデューティ比Dを求めます。

${V_o=\frac{V_i}{1-D}\to D=1-\frac{V_i}{V_o}}$

${D=1-\frac{5}{12}=0.583}$

続いて500[mA]のとき動作モードの確認をします。

${I_z=\frac{I_o}{1-D}-\frac{V_o-V_i}{2L}\cdot\frac{1-D}{D}t_{on}=\frac{0.5}{1-0.583}-\frac{12-5}{2\times 50\times 10^{-6}}\cdot\frac{1-0.583}{0.583}\times 20\times 10^{-6}=0.198[A]}$

${I_z=0.198\geqq0}$

Izが正値なので出力電流が500[mA]のとき電流連続モードとなります。
つまりコイルに流れるピーク電流は

${I_{L(peak)}=\frac{I_o}{1-D}+\frac{V_o-V_i}{2L}\cdot \frac{1-D}{D}t_{on}=\frac{0.5}{1-0.583}+\frac{12-5}{2\times 50\times 10^{-6}}\cdot \frac{1-0.583}{0.583}\times 20\times 10^{-6}=2.2[A]}$

ただしMC34063が不安定なので倍を取って

${I_{L(peak)}=2\times 2.2=4.4[A]}$

としましょうか〜。
なのでインダクタLは4.4[A]以上流せるものを用意しましょう。

https://akizukidenshi.com/goodsaffix/mc34063a.pdf

出力電圧に対するフィードバック抵抗R2,R3の決定ですが、Vthが1.25[V]なので非反転増幅回路の式を用いて

${V_o=1.25\times (1+\frac{R_3}{R_2})}$

として適当に

${V_o=1.25\times (1+\frac{R_3}{R_2})=1.25\times (1+\frac{22}{2.2})=13.8[V]}$

家にある部品で作ろうとしたので、目標より2[V]近い誤差が出ましたがまぁいいか〜。

https://akizukidenshi.com/goodsaffix/mc34063a.pdf

Ct(C3)はこのグラフを参考に求めます。

MC34063のdcdcコンバータでこの工夫をされてる方を見ませんでしたが
最近のdcdcコンバータでたまに見る(かも？？)、昇圧した出力電圧をMC34063のゲートドライバ(DRCとSWCの先のトランジスタ)に流し込んでMOSFETをしっかり12[V]付近で駆動してあげる工夫ですね。昇圧前の5[V]だとMOSFETがしっかり駆動できるか怪しいことが多いですね。
D3は出力電圧が上がるまでの起動時にゲートを駆動してあげるために電力を供給する補助的なダイオードです、ショットーキーバリアダイオードのように順方向電圧が低いもののほうがいいかもしれません。
このブートストラップ回路はあくまでシミュレーション上での動作に確認が取れただけで、実際うまく行くかは分かりません。

L1が放電して負荷に電力を供給する際、L1からの放電電流が電源に直接流れ込んで、ノイズを撒き散らすことになります。そうならなうよう、C6,C7,C1(MC34063のパスコンも兼ねて)経由で放電電流を短絡して、電源側に流れ込まないようにしてノイズを減らします。もし電流検知用Isns抵抗を取り付ける際は、コンデンサが電源側につくようにしてください。