一款火了四十年的芯片

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誕生于 20 世紀 80 年代的摩托羅拉 DC-DC 控制器，已成為“夠用就好”電源轉換方案的通用答案。

摩托羅拉在 80 年代初期推出的 MC34063，將開關穩(wěn)壓器的核心要素濃縮進一個 8 引腳集成電路（IC）中。只需配合極少數(shù)的無源器件，它就能實現(xiàn)降壓（Buck）、升壓（Boost）或反向（Inverting）變換。雖然它的效率從未達到領先水平，但憑借低廉的成本、極高的簡潔性和無處不在的通用性，它成為了生產史上壽命最長的模擬控制 IC 之一。

MC34063 雖然低調，但支持 3 V 至 40 V 的輸入電壓。圖片由 Futurlec 提供。

面向大眾的“糖果級”電源方案

懷舊電子元器件的經久不衰通常有兩個原因：要么是因為它們具有開創(chuàng)性，例如證明了半導體可以取代磁芯存儲器的 Intel 1103 DRAM；要么是因為它們將抽象概念實體化了，例如標準化了現(xiàn)代運算放大器的 μA741。而 MC34063 的生存之道則完全不同：它在電子行業(yè)急需廉價、通用的 DC-DC 轉換方案的時刻，精準地擊中了“功能夠用”這一甜點位。

在 80 年代初期，大多數(shù)低成本設計仍默認使用線性穩(wěn)壓器。線性穩(wěn)壓器雖然簡單且性能可預測，但能源損耗極大。雖然當時也存在專用的開關控制器，但它們通常針對特定應用、功能專一，且價格昂貴。相比之下，摩托羅拉提供了一種單片式解決方案：它可以配置為降壓、升壓或反向轉換器；不需要外部振蕩器；并集成了 1.25 V 基準電壓源、比較器、驅動級和一個 1.5 A 的峰值電流開關。

它談不上優(yōu)雅，也不夠高效，但其靈活性驚人。短短幾年內，這款 IC 遍地開花。車載適配器用它將 12 V 降至 5 V，調制解調器和機頂盒用它產生微弱的負電壓軌。電子愛好者套件也廣泛采用它，因為只要參考數(shù)據(jù)手冊里的公式就能完成設計。正如 CD4000 系列 成為 CMOS 邏輯電路的“萬能膠水”一樣，MC34063 成為了開關電源領域的“糖果級（Jellybean）”控制器。

34063 內部探秘

從技術角度來看，MC34063 即便是在當時也顯得保守。與 80 年代興起的更先進的 PWM（脈寬調制）控制器不同，它采用了一種基于簡易斜坡發(fā)生器的“恒定導通時間、變頻”架構。定時電容（CT）在兩個閾值之間充放電，設定最大導通時間，同時比較器將反饋信號與內部 1.25 V 基準源進行對比。其結果是由弛張振蕩器驅動開關：當輸出下降時開啟，當 CT 達到上限時關閉。

MC34063 框圖。圖片由 Alldatasheet 提供。

由于該芯片無法提前終止周期，負載瞬變通常會導致跳周期現(xiàn)象和明顯的紋波。頻率會隨輸入電壓和負載的變化而漂移，如果沒有額外的濾波，其電磁干擾（EMI）表現(xiàn)難以預測。此外，由于內部使用的是雙極型開關管，根據(jù)配置不同，其飽和壓降產生的功耗在低壓應用中相當可觀。

但這種設計也有其優(yōu)勢。由于只需一個電容來設定定時，其行為極易預測且易于教學，就像 741 的內部補償讓幾代模擬電路設計者倍感親切一樣。其限流電路通過檢測一個小電阻上幾百毫伏的壓降來實現(xiàn)，確保了芯片能夠承受誤操作。雖然它缺乏過熱關斷等現(xiàn)代功能，但它幾乎可以被塞進任何拓撲結構中，且無需重新進行大規(guī)模設計。

其內部僅包含 50 多個晶體管，這種極低的集成度甚至連小型代工廠都能復刻。這也是為什么市面上出現(xiàn)了幾十種不同名稱的克隆版本，讓這種架構在摩托羅拉半導體業(yè)務幾經易手后依然長盛不衰。

工程師們又愛又嫌的穩(wěn)壓器

MC34063 并不是靠性能碾壓競爭對手，而是靠一種獨特的悖論建立了自己的地位，這也是許多長壽 IC 的共同特征：極廣的實用性與較低的期望值。Intel 2708 EPROM 需要三組供電軌和紫外線窗口才能擦寫，但它對早期的微型計算機來說必不可少，因為它干凈利落地解決了一個系統(tǒng)級問題。MC34063 在電力電子領域扮演了類似的角色：它不是最好的穩(wěn)壓器，但它是那個讓 DC-DC 轉換變得人人可及的工具。

隨著開關電源成為標配，設計師們開始轉向更快、更高效的控制器。同步整流拓撲、MOSFET 驅動器、固定頻率 PWM 以及集成功率級，使得 MC34063 在現(xiàn)代產品中幾乎失去了技術上的競爭力。然而，它在分銷市場上依然屹立不倒，因為它的功能集依然匹配小家電、工業(yè)控制器和低成本設計的需求——在這些領域，成本和簡潔性往往重于性能。

時至今日，如果你拆開一個廉價的車載充電器或雜牌路由器，你仍能發(fā)現(xiàn)這個 8 引腳控制器的變體。它在看起來比芯片本身還老舊的玻纖板上調節(jié)著幾百毫安的電流。它的存在與 CD4000 CMOS 或 741 運放的原因如出一轍——因為在工程界的許多角落，“夠用”依然是最終的贏家。

https://www.allaboutcircuits.com/news/mc34063-the-switching-regulator-that-defined-cheap-power/

（來源：allaboutcircuits）

*免責聲明：本文由作者原創(chuàng)。文章內容系作者個人觀點，半導體行業(yè)觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業(yè)觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯(lián)系半導體行業(yè)觀察。

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