TL494開關(guān)電源

1、2013年6月7日閩南師范大學(xué)TL494開關(guān)電源設(shè)計(jì)姓名：X X X_學(xué)號:XXXXXXXXX班級：XXXXXXXXX2013年6月7日指導(dǎo)教師：郭海燕_TL494 開關(guān)電源1目錄摘要.21設(shè)計(jì)任務(wù)要求.21.1任務(wù).21.2實(shí)現(xiàn)方案.32電路圖的設(shè)計(jì).32.1工作原理分析.42.2器件參數(shù)選擇.79V時各工作點(diǎn)的波形.7數(shù)據(jù)的測量.11TL494 開關(guān)電源2心得體會.11參考資料.12附錄.12TL494 開關(guān)電源3摘要本設(shè)計(jì)基于 TL494 設(shè)計(jì)一個開關(guān)電源。 隨著開關(guān)電源在計(jì)算機(jī)等 家用電器等方面的廣泛運(yùn)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

2、、體積小等優(yōu)勢在很多方 面逐步取代效率低、體積笨重的線性電源。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)動的集成電路一 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、TL494TL494 開關(guān)電源41、設(shè)計(jì)任務(wù)1.1任務(wù):電源容量輸入：直流 1524V。輸出：電源電壓 512V（可調(diào)），紋波小于 100mVP-P 最大輸出電流 2A （限流型 2.2A 保護(hù)）。工作頻率開關(guān)電源的工作頻率為 3040kHz。控制電路采用 TL494 脈沖寬度調(diào)制控制集成電路。1.2實(shí)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

3、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)管和電流保護(hù)電路。故采用TL494 構(gòu)成開關(guān)電源。圖 1 ：系統(tǒng)框圖TL494 開關(guān)電源52、電路圖的設(shè)計(jì)圖 2 TL494 控制的帶軟啟動的開關(guān)電源電路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| .ppp. M1!Dil-KNTTL494 開關(guān)電源6S-%-t-TJJ 耳圖 4:單端正激式開關(guān)電源的輸出波形圖 3:單端正激式開關(guān)電源的工作原理圖TL494 開關(guān)電源7輸出控制圖一：TL494 內(nèi)部框圖當(dāng)輸入控制脈沖為低電平時，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)ULUIUOIOn十1=Oti式（2.1.1）當(dāng)輸入控制脈沖為高電平時，三極

4、管處于導(dǎo)通狀態(tài)，ULUOIOFFt2t2式（2.1.2 ）LL根據(jù)電感充放電特點(diǎn)IONIOFF得，UOUIUI式（2.1.3）t1t2T 為占空比。2.1.2 TL494 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能1、TL494 的時序當(dāng)鋸齒波電平 V 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 V 反饋/PWMI 輸入電平時，PWM 匕較器輸出高電平。死區(qū)時間控制電壓和反饋/PWM 輸入電壓，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 0 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。TL494

5、開關(guān)電源8當(dāng)輸出控制電壓=L 時，時鐘信號為 0 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9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/ （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(jìn)行比較，實(shí)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

6、小死區(qū)時間為96%。3、工作條件條件符號最小典型最大單位電源電壓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-10mA計(jì)時電阻RT1.830500kQ計(jì)時電容CT0.00470.01103 F振蕩器頻率Fosc1.040200kHz2.1.3 電路圖原理1、穩(wěn)壓原理輸出電壓負(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

7、壓減少。最終使輸出電壓保持穩(wěn)定，R14和 R15 中點(diǎn)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。TL494 開關(guān)電源10圖 5:穩(wěn)壓原理分析TL494 開關(guān)電源112、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=R6/R7則 TL494 反饋/PWM 比較器輸入端電壓為VpwM(k 1)F VinkVREF若 TL494 鋸齒波電壓的幅度為Vsm，則有VsmVPWMVsm(k)F匕kVREFVsmkV

8、REF乂m(k 1)FVh3、過載保護(hù)一一過載時，降低輸出電壓使負(fù)載電流保持在保護(hù)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。圖 6:過載保護(hù)原理分析4、軟啟動 上電時輸出電壓由低到咼建立，需要一定時間。 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,

9、 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(100V/5A、Darl-L、hFE1000、tr 和 td1uS)滿足要求，內(nèi)帶保護(hù)二極管可不帶RC 吸R7UkR8Q1 管的導(dǎo)通時間逐漸增大,TL494 開關(guān)電源12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

10、護(hù)電流： Imax = (Vref /R11)*R12/ R132.2ATL494 開關(guān)電源圖 3.1 空載時的 5 腳和 8 腳輸出波形13根據(jù)設(shè)計(jì)要求取 R1 仁 7500Q, R12=330 Q, R13=0.1 Q5、 電感量：VOL竺GF21。6、 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 ,FR3073A/1kV 滿足要求。7、 輸出電容：一個工作周期共向輸出電容充電荷QO.5(IO)max(O.5TOSC)紋波 0.5 VP-P= Q/CO ,CO=(35)(IO)max*TOSC/2 VP-PCO=C6=1000uF 能滿

11、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9V時各工作點(diǎn)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。RIGOLn nflnrnnnnfhs+；平H irOQus 0i rTL494 開關(guān)電源圖 3.3 半載時 5 腳和 8 腳的輸出波形14圖 3.2 空載時 5 腳和續(xù)流二極管陰極的輸出波形RIGOLH5煩恥煤淤 599993門（

12、1的“帕用- 邦.紳耳i?Vpp - jt, V= 4奉離蒼TL494 開關(guān)電源圖 3.5 滿載時 5 腳和 8 腳的輸出波形15圖 3.4 半載時 5 腳和續(xù)流管陰極的輸岀波形TL494 開關(guān)電源16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(shí)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%12.4mv14.8mv21V21.8V12V11.9

13、3V11.88V0.66A1.42A82.9%76.8%19.1mv18.6mv21.8V9V8.92V8.88V0.55A1.12A74.4%72.7%12.6mv13.8mvU WtJiWhips1.C0V7V叫=矽DB4AE10.0VY* 20；OQTL494 開關(guān)電源174、心得體會本學(xué)期的課程設(shè)計(jì)是制作 TL494 開關(guān)電源，包括設(shè)計(jì)電路、作出原理圖和 PCB 圖、焊接、 調(diào)試等工作）。趣味性強(qiáng)，同時也可以學(xué)到很多東西。我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)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(dú)立思考、動手操作的能力，在各種其它能 力上也

14、都有了提高。更重要的是，在實(shí)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(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。電路板的調(diào)試雖然結(jié)束了，也留下了很多遺憾，因?yàn)橛捎跁r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(bǔ)自己的缺點(diǎn)，發(fā)展自己的優(yōu)點(diǎn)，去充實(shí)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(jìn)它。對本學(xué)期課程設(shè)計(jì)的評價：趣味性強(qiáng)，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(jī)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，2006TL494 開關(guān)電源186、附錄附錄一：元器件清單器件號型和大小數(shù)量H-R LJL心片TL4941電容1022104