TL494開關(guān)電源要點

1、閩南師范大學(xué)tl494開關(guān)電源設(shè)計姓 名： x x x學(xué) 號： xxxxxxxxx班 級： xxxxxxxxx指導(dǎo)教師： 郭海燕2013年6月7日tl494開關(guān)電源目錄摘要21 設(shè)計任務(wù)要求21.1 任務(wù)21.2 實現(xiàn)方案32 電路圖的設(shè)計 32.1 工作原理分析 42.2 器件參數(shù)選擇 71.1 9v時各工作點的波形71.2 數(shù)據(jù)的測量114 心得體會115 參考資料126 附錄126摘要本設(shè)計基于tl494設(shè)計一個開關(guān)電源。隨著開關(guān)電源在計算機等 家用電器等方面的廣泛運用，人們對電源的效率、體積、重量及可靠 性提出了更高的要求。開關(guān)電源以其效率高、體積小等優(yōu)勢在很多方 面逐步取代效率低、體

2、積笨重的線性電源。本課題介紹一種基于pwm技術(shù)的全橋式開關(guān)電源，通過雙端驅(qū)動白集成電路一tl494輸出的pwm 脈沖控制主開關(guān)的導(dǎo)通來控制直流輸出的。關(guān)鍵詞：pwm全橋電路、開關(guān)電源、tl4941、設(shè)計任務(wù)1.1 任務(wù):1 .電源容量輸入：直流1524v。輸出：電源電壓 572v（可調(diào)），紋波小于100mvp-w最大輸出電流 2a （限流型2.2a 保護）。2 .工作頻率開關(guān)電源的工作頻率為3040khz。3 .控制電路采用tl494脈沖寬度調(diào)制控制集成電路。1.2 實現(xiàn)方案：tl494包括開關(guān)電源所需的全部控制電路，誤差放大器、振蕩器、脈寬調(diào)制器、 脈沖發(fā)生器、兩只相互交替輸出的開關(guān)管和電流

3、保護電路。故采用tl494構(gòu)成開關(guān)電源。圖1:系統(tǒng)框圖2、電路圖的設(shè)計2.1 工作原理分析2.1.1 單端正激式開關(guān)電源的工作原理圖3:單端正激式開關(guān)電源的工作原理圖圖4:單端正激式開關(guān)電源的輸出波形%一/n輸出控制圖一：tl494內(nèi)部框圖vcc當(dāng)輸入控制脈沖為低電平時,三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)i_ ion 一t1lui -uo.t1l式(2.1.1當(dāng)輸入控制脈沖為高電平時,三極管處于導(dǎo)通狀態(tài),i ut-i off -t2luot12l式(2.1.2根據(jù)電感充放電特點-1 onroff 得,uot1t1-uit2ui式(2.1.3t1t2為占空比。2.1.2 tl494的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能1、tl494

4、的時序當(dāng)鋸齒波電平死區(qū)時間控制電平時，死區(qū)時間比較器輸出高電平。當(dāng)鋸齒波電平反饋/pwm俞入電平時，pwm匕較器輸出高電平。死區(qū)時間控制電壓和反饋/pwm俞入電壓，二者中較高的電平控制觸發(fā)器時鐘寬度。當(dāng)輸出控制電壓=h時，q和時鐘信號均為。時，q1基極獲高電平導(dǎo)通，/q和時鐘信號均為0時，q2基極獲高電平導(dǎo)通，兩管輪流導(dǎo)通，稱為推挽工作方式。當(dāng)輸出控制電壓=l時，時鐘信號為。時,q1和q2基極獲高電平導(dǎo)通，兩管同時導(dǎo)通，稱tl494開關(guān)電源為單端工作方式。2、功能描述含有控制開關(guān)式電源所需的主要功能塊。線性鋸齒波振蕩器（3v）,頻率用兩個外部元件rt和ct設(shè)置，近似 f osc = 1.1/

5、（rt* ct ）輸出脈沖寬度由死區(qū)時間控制”和反饋/pwm比較器輸入”兩個信號中電平較高的一個控制，控制信號電平與電容器ct上的鋸齒波進行比較，實現(xiàn)脈沖寬度的調(diào)整。控制信號電平線性增加輸出晶體管q1和q2的導(dǎo)通時間線性減少。輸出控制”=5v為推挽輸出，最小死區(qū)時間為48%; =0為單端輸出，最小死區(qū)時間為96%。3、工作條件條 件符號最小典型取大單位電源電壓vcc7.01540v集電極電壓vc1,vc2-3040v集電極輸出電流（每個三極管）ic1,ic2-200ma誤差放大器輸入共模電壓vin-0.3-vcc -2v反饋/pwm比較器輸入端電 流ifb-0.3ma基準(zhǔn)輸出電流iref-10

6、ma計時電阻rt1.830500kq計時電容ct0.00470.0110f振蕩器頻率fosc1.040200khz2.1.3電路圖原理1、穩(wěn)壓原理一一輸出電壓負(fù)反饋。若某種原因?qū)е螺敵鲭妷哼^高，則誤差放大器1同向端電位升高，反饋/pwm端電位上升，q1管導(dǎo)通時間減少，占空比減少，結(jié)果輸出電壓減少。最終使輸出電壓保持穩(wěn)定，r14和r15中點電壓為5v。r6/r7為誤差放大器1的靜態(tài)放大倍數(shù)，影響控制精度。 c4和r5影 響誤差放大器1的動態(tài)放大倍數(shù)，抑制瞬變，如圖 5所示。2、閉環(huán)輸出電壓調(diào)整系數(shù)記輸出電壓反饋系數(shù)為：f=r15/(r15+r14)tl494誤差放大器1的差模電壓放大倍數(shù)為：k=

7、r6/r7則tl494反饋/pwm比較器輸入端電壓為vpwm =(k 1)f vin - kvr e f若tl494鋸齒波電壓的幅度為 vsm ,則有,_ vsm - vpwm _ vsm -(k 1)f vin kvrefz =vsmvsmvsm kvrefvsm (k 1)fvin3、過載保護-過載時，降低輸出電壓使負(fù)載電流保持在保護值。不論開關(guān)管t2是否導(dǎo)通，流過負(fù)載的電流都經(jīng)過 r13(由上向下)，r13的下端電位為負(fù)， 當(dāng)負(fù)載電流達(dá)一定值時，誤差放大器2的反相端電位為負(fù)，誤差放大器2的輸出(即反饋/pwm 端)為正，q1管不導(dǎo)通，輸出電壓降低，如圖 6所示。ref r7電壓比16-i

8、*r9圖6:過載保護原理分析4、軟啟動一一上電時輸出電壓由低到高建立，需要一定時間。q1管的導(dǎo)通時間逐漸增大,上電時，c5充電需要一定時間，死區(qū)電壓由高逐漸變低, 輸出電壓逐漸升高。2.2器件參數(shù)的選擇1、濾波電容： rlc=(35)t ,整流濾波后電壓 vin=1828.8v,rl18v/2a=9 q, t= 10ms, 2200uf/35v電解電容可滿足要求。最常用電解電容： 1.0、2.2、3.3、4.7、6.8及相應(yīng)十百千 uf,耐壓有 6、16、25、35、50、63、100、120、250、400v。2、開關(guān)管：開關(guān)速度 2(vin)max ,電流 2(io)maxtip127(1

9、00v/5a、darl-l、hfe1000、tr和td1us)滿足要求，內(nèi)帶保護二極管可不帶rc吸收回路，需帶散熱器。3、輸出電壓： vo=5v*(1+r14/r15)12.1v根據(jù)技術(shù)要求取 r14=5k q,r15=3300 q4、保護電流：imax =(vref /r11)*r12/ r132.2a根據(jù)設(shè)計要求取 r11=7500q, r12=330 q r13=0.1 q5、電感量：vol 2i； toff6、續(xù)流二極管：快恢復(fù)二極管，反向偏壓=(vin)max-vsta-vo ，峰值電流2(io)max ,fr307-3a/1kv 滿足要求。7、輸出電容：一個工作周期共向輸出電容充電

10、荷/q0.5(io)max(0.5tosc)紋波 0.5/vp-p= nq/co, co=(35)(io)max*tosc/2 / vp-pco=c6=1000uf能滿足要求注；產(chǎn)生紋波的兩個因素：1.輸出電容容量有限；2.開關(guān)過程產(chǎn)生的過沖，這部分較難濾除。8、軟啟時間：100ms。3、系統(tǒng)測試3.1 9v時各工作點的波形在空載通電的情況下，tip127升溫不明顯，5腳的輸出波形如 3.1所示，續(xù)流管陰極的波形如圖3.2所示,8腳的輸出波形如圖3.3所示。脈沖過沖略大于穩(wěn)態(tài)值。在輸出電壓一定 時，增大輸入電壓時，占空比變小。rigrolh 10.c0us i 微*口 g.oooooooopg

11、 i f b 5pc 7圖3.1空載時的5腳和8腳輸出波形u a.ooooooaops水平七 2?？诳诘?11 av融情rigol h 1q.c0us i 歌工1mv圖3.2空載時5腳和續(xù)流二極管陰極的輸出波形rigolh 5.0c0us i 毆5y j d g.oooooooops t f 由.wn njinnil46kh工圖3.3半載時5腳和8腳的輸出波形rigol h doms 膘小口 uomm第即sii園“山frtq = 30.6hl vpp 3.04 v任必勺-51.54 % 1 00 vw *2o：o7圖3.4半載時5腳和續(xù)流管陰極的輸出波形rigol h 1 q.cousu g.

12、oooooooops i 0 1 43un njinnil圖3.5滿載時5腳和8腳的輸出波形汨 o&kht vpp = 25,6 v乜加用寓ih 1 口力 v二 l.doy v 2010 9融銷圖3.5滿載時5腳和續(xù)流管陰極的輸出波形3.2數(shù)據(jù)的測量輸入電壓 （理論）輸入電壓 （實測）輸出電壓輸入電流效率紋波空載半載滿載半載滿載半載滿載半載滿載15v15.14v12v11.95v11.91v0.95a2.01a83.1%78.3%11.9mv15.2mv15.45v9v8.93v8.88v0.69a1.53a83.8%75.1%12.4mv14.8mv21v21.8v12v11.93v11.8

13、8v0.66a1.42a82.9%76.8%19.1mv18.6mv21.8v9v8.92v8.88v0.55a1.12a74.4%72.7%12.6mv13.8mv4、心得體會本學(xué)期的課程設(shè)計是制作 tl494開關(guān)電源，包括設(shè)計電路、作出原理圖和pcb圖、焊接、 調(diào)試等工作）。趣味性強，同時也可以學(xué)到很多東西。我認(rèn)為，在這學(xué)期的實踐中，在收獲知識的同時，還收獲了成熟，在此過程中，我們通 過查找大量資料，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能 力上也都有了提高。更重要的是，在實踐過程中，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后 最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，

14、只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。電路板的調(diào)試雖然結(jié)束了，也留下了很多遺憾，因為由于時間的緊缺和許多課業(yè)的繁忙， 并沒有做到很好，但是，最起碼我們沒有放棄，它是我們的驕傲！相信以后我們會以更加積 極地態(tài)度對待我們的學(xué)習(xí)、對待我們的生活。我們的激情永遠(yuǎn)不會結(jié)束，我們會更加努力， 努力的去彌補自己的缺點，發(fā)展自己的優(yōu)點，去充實自己，只有在了解了自己的長短之后， 我們會更加珍惜擁有的，更加努力的去完善它，增進它。對本學(xué)期課程設(shè)計的評價：趣味性強，不僅鍛煉能力，而且可以學(xué)到很多東西，在與老師和同學(xué)的交流過程中，互動學(xué) 習(xí)，將知識融會貫通?？梢宰屆總€人都有動手焊接以及參與其他的各個流程，我們從中學(xué)到 了很多。5、參考資料1清華大學(xué)電子學(xué)教研組編， 童詩白、華成英主編：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）m 北京:高等教育出版社，20002西安交通大學(xué)，王兆安、黃俊主編：電力電子技術(shù)（第4版）m機械工業(yè)出版社，20003清華大學(xué)，楊蔭福、段善旭、晁澤云主編：電力電子裝置及系統(tǒng)m北京：清華大學(xué)出版社，20066、附錄附錄一：元器件清