tl494開關(guān)電源的設(shè)計與制作-大學(xué)畢業(yè)論文

安徽財貿(mào)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計PAGEPAGE15安徽財貿(mào)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文封面學(xué)號姓名班級1指導(dǎo)教師論文題目基于TL494的開關(guān)電源設(shè)計與制作致謝安徽財貿(mào)職業(yè)學(xué)院電子信息系新能源應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)設(shè)計16PAGE22基于TL494的開關(guān)電源設(shè)計與制作摘要隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源。開關(guān)電源進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在安防監(jiān)控，節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。TL494是一種固定頻率脈寬調(diào)制電路，它包含了開關(guān)電源控制所需的全部功能，廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關(guān)電源。關(guān)鍵詞：TL494開關(guān)電源高頻目錄 第1章選題背景 1第2章開關(guān)電源簡介 22.1開關(guān)電源概述 22.1.1開關(guān)電源的工作原理 22.1.2開關(guān)電源的組成 32.1.3開關(guān)電源的特點 52.2開關(guān)電源的分類 52.3開關(guān)器件的分析 62.3.1電力二極管 62.3.2電力場效應(yīng)晶體管MOSFET 6第3章主要電路模塊分析 83.1交流濾波電路 83.2整流橋電路 83.3半橋開關(guān)電路 93.4驅(qū)動變壓電路 103.5主控電路設(shè)計 113.6電路中的其他模塊 12第4章TL494在220V12V開關(guān)電源中的應(yīng)用 144.1TL494工作原理簡述 144.2TL494的各腳功能及參數(shù) 144.3TL494構(gòu)成的PWM控制器電路 15第5章調(diào)試與檢測 185.1無負(fù)載測試 185.2帶負(fù)載測試 18結(jié)論 19致謝 20附錄 21參考文獻(xiàn) 22第1章選題背景現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)越來越發(fā)達(dá)，電子產(chǎn)品也多了起來，電子產(chǎn)品所需的電源也越來越多了，電子產(chǎn)品離不開電源，電子產(chǎn)品越來越多所需的電源越來越多。各個國家的電子產(chǎn)品都發(fā)展了起來，電源在各個國家也就發(fā)展了起來。電子產(chǎn)品用的最多的電源是開關(guān)電源。隨著開關(guān)電源在計算機(jī)、通信、航空航天、儀器儀表及家用電器等方面的廣泛應(yīng)用,人們對其需求量日益增長,并且對電源的效率、體積、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。開關(guān)電源以其效率高、體積小、重量輕等優(yōu)勢在很多方面逐步取代了效率低,又笨又重的線性電源。開關(guān)電源輸入端直接將交流電整流變成直流電，再在高頻震蕩電路的作用下，用開關(guān)管控制電流的通斷，形成高頻脈沖電流。在電感（高頻變壓器）的幫助下，輸出穩(wěn)定的低壓直流電。由于變壓器的磁芯大小與他的工作頻率的平方成反比，頻率越高鐵心越小。這樣就可以大大減小變壓器，使電源減輕重量和體積。而且由于它直接控制直流，使這種電源的效率比線性電源高很多。這樣就節(jié)省了能源，在能源日益匱乏的當(dāng)代越來越受到人們的青睞。80年代計算機(jī)電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化，90年代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

第2章開關(guān)電源簡介2.1開關(guān)電源概述2.1.1開關(guān)電源的工作原理開關(guān)電源的工作原理圖如圖2-1所示；圖中輸入的直流不穩(wěn)定電壓Ui經(jīng)開關(guān)S加至輸出端，S為受控開關(guān)，是一個受開關(guān)脈沖控制的開關(guān)調(diào)整管。使開關(guān)S按要求改變導(dǎo)通或斷開時間，就能把輸入的直流電壓Ui變成矩形脈沖電壓。這個脈沖電壓經(jīng)濾波電路進(jìn)行平滑濾波就可得到穩(wěn)定的直流輸出電壓U0。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC1開關(guān)電源的工作原理為方便分析開關(guān)電源電路，定義脈沖占空比如下：(2-1)式中，T表示開關(guān)S的開關(guān)重復(fù)周期；TON表示開關(guān)S在一個開關(guān)周期中的導(dǎo)通時間。開關(guān)電源直流輸出電壓Uo與輸入電壓Ui之間有如下關(guān)系：Uo=Ui*D(2-2)由式(2-1)和式(2-2)可以看出，若開關(guān)周期T一定，改變開關(guān)S的導(dǎo)通時間TON，即可改變脈沖占空比D，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。T不變，只改變TON來實現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式叫做脈沖寬度調(diào)制(PWM)。由于PWM式的開關(guān)頻率固定，輸出濾波電路比較容易設(shè)計，易實現(xiàn)最優(yōu)化，因此PWM式開關(guān)電源用得較多。若保持TON不變，利用改變開關(guān)頻率f=1/T實現(xiàn)脈沖占空比調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)輸出直流電壓Uo穩(wěn)壓的方法，稱做脈沖頻率調(diào)制(PFM)。由于該方式的開關(guān)頻率不固定，因此輸出濾波電路的設(shè)計不易實現(xiàn)最優(yōu)化。既改變TON，又改變T，實現(xiàn)脈沖占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式稱做脈沖調(diào)頻調(diào)寬方式。在各種開關(guān)電源中，以上三種脈沖占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式均有應(yīng)用。2.1.2開關(guān)電源的組成1.主電路沖擊電流限幅：限制接通電源瞬間輸入側(cè)的沖擊電流。輸入濾波器：其作用是過濾電網(wǎng)存在的雜波及阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋回電網(wǎng)。整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電。逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核心部分。輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。2.控制電路一方面從輸出端取樣，與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其脈寬或脈頻，使輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測試電路提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對電源進(jìn)行各種保護(hù)措施。3.檢測電路提供保護(hù)電路中正在運行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。4.輔助電源實現(xiàn)電源的軟件（遠(yuǎn)程）啟動，為保護(hù)電路和控制電路（PWM等芯片）工作供電。開關(guān)電源的基本組成如圖2-2所示。其中DC/DC變換器用以進(jìn)行功率變換，它是開關(guān)電源的核心部分；驅(qū)動器是開關(guān)信號的放大部分，對來自信號源的開關(guān)信號進(jìn)行放大和整形，以適應(yīng)開關(guān)管的驅(qū)動要求；信號源產(chǎn)生控制信號，該信號由它激或自激電路產(chǎn)生，可以是PWM信號、PFM信號或其他信號；比較放大器對給定信號和輸出反饋信號進(jìn)行比較運算，控制開關(guān)信號的幅值、頻率、波形等，通過驅(qū)動器控制開關(guān)器件的占空比，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓值的目的。除此之外，開關(guān)電源還有輔助電路，包括啟動、過流過壓保護(hù)、輸入濾波、輸出采樣、功能指示等電路。反饋回路檢測其輸出電壓，并與基準(zhǔn)電壓比較，其誤差通過誤差放大器進(jìn)行放大，控制脈寬調(diào)制電路，再經(jīng)過驅(qū)動電路控制半導(dǎo)體開關(guān)的通斷時間，從而調(diào)整輸出電壓。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC2開關(guān)電源的基本組成AC/DC變換器也有多種電路形式，其中控制波形為方波的PWM變換器以及工作波形為準(zhǔn)正弦波的諧振變換器應(yīng)用較為普遍。開關(guān)電源與線性電源相比，其輸入的瞬態(tài)變換比較多地表現(xiàn)在輸出端，在提高開關(guān)頻率的同時，由于比較放大器的頻率特性得到改善，開關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)也能得到改善。開關(guān)電源的負(fù)載變換瞬態(tài)響應(yīng)主要由輸出端LC濾波器的特性決定，所以可以通過提高開關(guān)頻率、降低輸出濾波器LC的方法來改善瞬態(tài)響應(yīng)特性。2.1.3開關(guān)電源的特點1.效率高：開關(guān)電源的功率開關(guān)調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，所以調(diào)整管的功耗小，效率高，一般在80%～90%，高的可達(dá)90%以上。2.重量輕：由于開關(guān)電源省掉了笨重的電源變壓器，節(jié)省了大量的漆包線和硅鋼片，電源的重量只有同容量線性電源的1/5，體積也大大縮小。3.穩(wěn)壓范圍寬：開關(guān)電源的交流輸入電壓在90～270V范圍變化時，輸出電壓的變化在±2%以下。合理設(shè)計電路，還可使穩(wěn)壓范圍更寬，并保證開關(guān)電源的高效率。4.可靠安全：在開關(guān)電源中，由于可以方便的設(shè)置各種形式的保護(hù)電路，所以當(dāng)電源負(fù)載出現(xiàn)故障時，能自動切斷電源，保護(hù)功能可靠。5.功耗?。河捎诠β书_關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，損耗小，不需要采用大面積散熱器，電源溫升低，周圍元件不致因長期工作在高溫環(huán)境而損壞，所以采用開關(guān)電源可以提高整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。2.2開關(guān)電源的分類開關(guān)電源的分類方法有很多，下面介紹幾種常見的分類方法。1.按電路的輸出穩(wěn)壓控制方式，開關(guān)電源可分為脈沖寬度調(diào)制(PWM)式、脈沖頻率調(diào)制(PFM)式和脈沖調(diào)頻調(diào)寬式三種。2.按開關(guān)電源的觸發(fā)方式分類,可分為自激式開關(guān)電源，自激式開關(guān)電源利用電源電路中的開關(guān)晶體管和高頻脈沖變壓器構(gòu)成正反饋環(huán)路，來完成自激振蕩，使開關(guān)電源輸出直流電壓。在顯示設(shè)備的PWM式開關(guān)電源中，自激振蕩頻率同步于行頻脈沖，即使在行掃描電路發(fā)生故障時，電源電路仍能維持自激振蕩而有直流輸出電壓。3.按電路的輸出取樣方式分類，可分為直接輸出取樣開關(guān)電源，間接輸出取樣開關(guān)電源。2.3開關(guān)器件的分析2.3.1電力二極管電力二極管可分為普通二極管,快恢復(fù)二極管,肖特基二極管三種。普通二極管又稱為整流二極管，多用于開關(guān)頻率不高的整流電路中。其反向恢復(fù)時間較長，一般在5s以上，這在開關(guān)頻率不高時并不重要。其正向電流定額值和反向電壓定額值可以達(dá)到很高，分別可達(dá)數(shù)千安和數(shù)千伏以上?？旎謴?fù)二極管是恢復(fù)過程很短，特別是反向恢復(fù)過程很短的二極管，簡稱為快速二極管?？焖俣O管在工藝上多采用了摻金措施，有的采用PNP結(jié)型結(jié)構(gòu)，有的采用改進(jìn)的PIN結(jié)構(gòu)。采用外延型PIN結(jié)構(gòu)的快恢復(fù)外延二極管(FastRecoveryEpitaxialDiodes，F(xiàn)RED)，其反向恢復(fù)時間更短(可低于50ns)，正向壓降也很低(0.9V左右)，但其反向耐壓多在400V以下?？焖俣O管從性能上可分為快速恢復(fù)和超快速恢復(fù)兩個等級，前者反向恢復(fù)時間為數(shù)百納秒或更長，后者則在100ns以下，有的甚至達(dá)到20~30ns。以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管稱為肖特基勢壘二極管，簡稱為肖特基二極管。肖特基二極管的優(yōu)點很多，主要是：反向恢復(fù)時間很短(10～40ns)，正向恢復(fù)過程中不會有明顯的電壓過沖；在反向耐壓較低的情況下其正向壓降也很小，明顯低于快恢復(fù)二極管；其開關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管還要小，效率高。肖特基二極管的不足之處是：當(dāng)反向耐壓提高時，其正向壓降也會高得不能滿足要求，因此多用于200V以下；反向漏電流較大且對溫度敏感，因此反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，而且必須更嚴(yán)格地限制其工作溫度。2.3.2電力場效應(yīng)晶體管MOSFET電力場效應(yīng)晶體管主要指絕緣柵型中的MOS型，簡稱電力MOSFET。其特點是：用柵極電壓來控制漏極電流，驅(qū)動電路簡單，需要的驅(qū)動功率小，開關(guān)速度快，工作頻率高，熱穩(wěn)定性好，電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電源電子裝置。電力MOSFET的種類按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道，如圖2-3所示。其中G為柵極，S為源極，D為漏極。電力MOSFET的工作原理是：在截止?fàn)顟B(tài)，漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)反偏，漏源極之間無電流流過；在導(dǎo)電狀態(tài)，在柵源極間加正電壓UGS，柵極是絕緣的，所以不會有柵極電流流過，但柵極的正電壓會將其下面P區(qū)中的空穴推開，而將P區(qū)中的電子吸引到柵極下面的P區(qū)表面。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC3電力MOSFET的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號

第3章主要電路模塊分析3.1交流濾波電路圖3-1為交流濾波電路的示意圖。交流濾波電路由熔斷絲FU1、熱敏電阻RT、壓敏電阻u和保護(hù)電容、電感組成。熔斷絲FU1在電路中起短路保護(hù)。熱敏電阻RT是負(fù)溫度系數(shù)，當(dāng)溫度升高時電阻減小，電流增大。壓敏電阻u（脈沖電壓峰值）在電路起瞬間瞬間過電壓保護(hù)作用，及是防雷擊。電容C1、C4是濾除交流電中的高頻諧波。電容C2、C3是消除差模濾波，電感L1是消除共模濾波。圖3-SEQ圖_3-\*ARABIC1交流濾波電路3.2整流橋電路如圖3-2所示為半橋式整流電路。圖3-2半橋整流電路此半橋式整流電路具有單向不可控電路。半橋式整流電路的作用就是將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。橋式整流電路的輸出計算方法是VDC=A*Ui(有效值)，A為負(fù)載系數(shù)(1.2-1.4)。半橋式整流電路常會出現(xiàn)的問題是直流磁偏，產(chǎn)生直流磁通的原因在下面的電路進(jìn)行闡述。3.3半橋開關(guān)電路圖3-3為半橋開關(guān)電路。相關(guān)知識的介紹：在此相關(guān)開關(guān)電源中存在AC-DC-AC-DC的轉(zhuǎn)換，其中DC-AC的轉(zhuǎn)換是高頻轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換中會出現(xiàn)直流磁通飽和，這是由于電感的作用，電感在電路中相當(dāng)于短路，電感的計算方法是W=2ΠLI2，又UL=-L(dl/dt)，當(dāng)UL=0達(dá)到磁通飽和。圖3-3半橋開關(guān)電路原理圖分析：當(dāng)前驅(qū)電路經(jīng)過濾波后在經(jīng)過橋式整流，然后電流入半橋開關(guān)電路，當(dāng)V1導(dǎo)通時，T1（V1的導(dǎo)通時間）的一次磁通增大，增大的磁通為A1;當(dāng)V2導(dǎo)通時，T2（V1的導(dǎo)通時間）的一次磁通減小，減小的磁通為A2。整個電路中的磁通為N（A1-A2），當(dāng)A2=0時此時達(dá)到直流磁通。如果沒有達(dá)到直流磁通可能由于C5和C6的兩端電壓有波動以及V1和V2的導(dǎo)通不對稱。此電路中VD7和VD8分別提供維持V1和V2三極管的發(fā)射極電流Ib。此電路中C10對V1瞬間從飽和轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)起裝換作用；C10對V1瞬間從飽和轉(zhuǎn)換到截止?fàn)顟B(tài)起裝換作用。3.4驅(qū)動變壓電路如圖3-4所示為驅(qū)動變壓電路。圖3-4驅(qū)動變壓電路圖此變壓器的型號為鐵芯EE40，匝數(shù)一次40二次7，原理分析：輸入的交流電經(jīng)過濾波和整流之后通過此驅(qū)動變壓器將信號傳到主控電路中。3.5主控電路設(shè)計主控電路如圖3-5所示：它是基于TL494設(shè)計的，1腳的電壓為：4腳的作用是調(diào)整占空比。通過計算得出導(dǎo)通占空比應(yīng)該在37%左右。當(dāng)V5導(dǎo)通時，意味著Ube>0.7V則UO通過計算大約為4V左右。當(dāng)輸出電壓過低時，V5處于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)輸出電壓過高時，V5處于導(dǎo)通狀態(tài)。V5通過調(diào)整導(dǎo)通占空比來控制開關(guān)電源，對輸出短路起到保護(hù)作用。15腳的電壓為：16腳電壓為：。通過計算可知大約為29A。所以它的過載保護(hù)電流為29A。圖3-5主控電路設(shè)計3.6電路中的其他模塊1.如圖3-6所示為濾波電路：圖3-6濾波電路2.如圖3-7所示為主控電路圖3-7主控電路

第4章TL494在220V12V開關(guān)電源中的應(yīng)用4.1TL494工作原理簡述TL494內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進(jìn)行調(diào)節(jié)。輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個控制信號進(jìn)行比較來實現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2受控于或非門。當(dāng)雙穩(wěn)觸發(fā)器的時鐘信號為低電平時才會被選通，即只有在鋸齒波電壓大于控制信號期間才會被選通。當(dāng)控制信號增大，輸出脈沖的寬度將減小?？刂菩盘栍杉呻娐吠獠枯斎耄宦匪椭了绤^(qū)時間比較器，一路送往誤差放大器的輸入端。死區(qū)時間比較器具有120mV的輸入補(bǔ)償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時間約等于鋸齒波周期的4%，當(dāng)輸出端接地，最大輸出占空比為96%，而輸出端接參考電平時，占空比為48%。脈沖寬度調(diào)制比較器為誤差放大器調(diào)節(jié)輸出脈寬提供了一個手段：當(dāng)反饋電壓從0.5V變化到3.5時，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大導(dǎo)通百分比時間中下降到零。4.2TL494的各腳功能及參數(shù)1、16腳為誤差放大器A1、A2的同相輸入端,最高輸入電壓不超過VCC+0.3V；2、15腳為誤差放大器A1、A2的反相輸入端,可接入誤差檢出的基準(zhǔn)電壓。3腳為誤差放大器A1、A2的輸出端，在集成電路內(nèi)部用于控制PWM比較器的同相輸入，當(dāng)A1、A2任一輸出電壓升高時，控制PWM比較器的輸出脈寬減小。同時，該輸出端還引出端外，以便與2、15腳間接入RC頻率校正電路和直流負(fù)反饋電路，穩(wěn)定誤差放大器的增益以及防止其高頻自激。3腳電壓反比于輸出脈寬，也可利用該端功能實現(xiàn)高電平保護(hù)。4腳為死區(qū)時間控制端。當(dāng)外加1V以下的電壓時，死區(qū)時間與外加電壓成正比。如果電壓超過1V，內(nèi)部比較器將關(guān)斷觸發(fā)器的輸出脈沖。5腳為鋸齒波振蕩器外接定時電容端，6腳為鋸齒波振蕩器外接定時電阻端，一般用于驅(qū)動雙極型三極管時需限制振蕩頻率小于40kHz。7腳為共地端。8、11腳為兩路驅(qū)動放大器NPN管的集電極開路輸出端。當(dāng)通過外接負(fù)載電阻引出輸出脈沖時，為兩路時序不同的倒相輸出，脈沖極性為負(fù)極性，適合驅(qū)動P型雙極型開關(guān)管或P溝道MOSFET管。此時兩管發(fā)射極接共地。9、10腳為兩路驅(qū)動放大器的發(fā)射極開路輸出端。當(dāng)8、11腳接VCC，在9、10腳接入發(fā)射極負(fù)載電阻到地時，驅(qū)動放大器的輸出為兩路正極性圖騰柱輸出脈沖，適合于驅(qū)動N型雙極型開關(guān)管或N溝道MOSFET管。12腳為VCC，即輸入端，供電范圍為8～40V。13腳為輸出模式控制端，外接5V高電平時為雙端圖騰柱式輸出，用以驅(qū)動各種推挽開關(guān)電路。接地時為兩路同相位驅(qū)動脈沖輸出，8、11腳和9、10腳可直接并聯(lián)。雙端輸出時最大驅(qū)動電流為2×200mA，并聯(lián)運用時最大驅(qū)動電流為400mA。14腳為內(nèi)部基準(zhǔn)電壓精密穩(wěn)壓電路端，輸出5±0.25V的基準(zhǔn)電壓，最大負(fù)載電流為10mA，用于誤差檢出基準(zhǔn)電壓和控制模式的控制電壓。RT的取值范圍為1.8～500Ω，CT的取值范圍為4700pF～10μF，最高振蕩頻率為fOSC≤300kHz。TL494在工作時，通過5、6腳分別接定時元件CT和RT，經(jīng)相應(yīng)的門電路去控制TL494內(nèi)部的兩個驅(qū)動三極管交替導(dǎo)通和截止，通過8腳和11腳向外輸出相位相差180°的脈寬調(diào)制控制脈沖。TL494若將13腳與14腳相連，可形成推挽式電路；若將13腳與7腳相連，可形成單端輸出電路，為增大輸出，可將兩個三極管并聯(lián)。4.3TL494構(gòu)成的PWM控制器電路PWM控制是指在開關(guān)工作頻率(即開關(guān)周期Tn)固定的情況下，直接通過改變導(dǎo)通時間(T0N)來控制輸出電壓U。的一種方式。也就是通過改變開關(guān)導(dǎo)通時間T0N來改變開關(guān)控制電壓的脈沖寬度。PWM控制器一般由基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器、振蕩器、誤差放大器和脈沖控制電路組成。其中基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器[10]的作用是為電路提供穩(wěn)定的電源。振蕩器的作用是為PWM比較器提供一個鋸齒波信號和與之同步的驅(qū)動脈沖控制電路的輸出同步信號。其振蕩頻率可由外部電容Cext和電阻Rext來設(shè)定。誤差放大器用于將電源輸出電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。脈沖控制電路的作用是以正確的時序使輸出晶體管導(dǎo)通,其結(jié)構(gòu)如圖4-1。圖4-1PWM電路的結(jié)構(gòu)圖通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐?，不但可以產(chǎn)生PWM信號輸出，而且還有多種保護(hù)功能。TL494含有振蕩器、誤差放大器、PWM比較器及輸出級電路等部分。振蕩器(OSC)振蕩頻率由外接元件R、C決定，表達(dá)式為：fOSC可選定1～200kHz之間，本電路選用fOSC=40kHz。TL494內(nèi)部的穩(wěn)壓電源將外部供給的+12V電壓變換成+5V電壓，除提供芯片內(nèi)部電路作電源外，還通過14腳對外輸出+5V基準(zhǔn)電壓。13腳為輸出脈沖控制端，當(dāng)1、3腳接地時，輸出脈沖最大占空比為96%；當(dāng)接高電位時，最大占空比為48%。TL494輸出脈沖的寬度調(diào)節(jié)由振蕩器電容CT兩端的正向鋸齒波和兩個控制信號相比較來實現(xiàn)。只有當(dāng)鋸齒波電壓高于控制信號時，才會有脈沖輸出，內(nèi)部兩個誤差放大器及外接電阻，電容構(gòu)成電壓和電流反饋調(diào)節(jié)器，都采用PI調(diào)節(jié)。誤差放大器的給定信號均取自+5V基準(zhǔn)電源的分壓并加于2腳和5腳。反饋電壓信號UF由微機(jī)處理后引入1腳，與2腳的給定值UG比較后，產(chǎn)生調(diào)制脈寬的控制信號，使輸出直流電壓保持穩(wěn)定。當(dāng)電池溫度超過規(guī)定值(設(shè)為130%TN)時，產(chǎn)生控制信號調(diào)制輸出脈沖的寬度，使電路處于限流輸出運行。來自霍爾電流傳感器所檢測的電流信號IF由微機(jī)處理后引入到14腳，當(dāng)充電電流超過給定值時封鎖輸出脈沖，關(guān)斷IGBT，如圖4－2。圖4-2PWM控制器電路原理圖IGBT是電壓驅(qū)動型器件，本電路選用了具有降柵壓邏輯式和軟關(guān)斷兩種保護(hù)功能的厚膜混合集成驅(qū)動模塊EXB840，這種型號的電路較好地解決了低飽和壓降IGBT的短路保護(hù)問題，能滿足IGBT對驅(qū)動電路的特殊要求，保證IGBT能可靠開通和關(guān)斷，且電路簡單，工作頻率高，輸入控制信號電流為10mA。以EXB840為核心構(gòu)成的驅(qū)動電路中，驅(qū)動模塊EXB840的電源為+20V，在模塊內(nèi)部將20V電壓變換為+15V和-5V兩種電壓，供IGBT柵-射極導(dǎo)通時所需正偏電壓和關(guān)斷時所需的負(fù)偏壓。TL494輸出的PWM脈沖從9腳或10腳送至EXB840的15腳。EXB840驅(qū)動模塊[13]從3腳和1腳輸出正、負(fù)驅(qū)動脈沖至IGBT的柵、射極之間，開通或關(guān)斷IGBT。第5章調(diào)試與檢測5.1無負(fù)載測試將實物做好后，檢查是否焊接有錯誤。用檢查無誤后首先進(jìn)行無負(fù)載測試，將實物接入220V的交流電中，觀察電源指示燈是否亮，再用萬用表的直流電壓檔進(jìn)行測試，將萬用表直流電壓調(diào)到20V的檔上。用紅黑表筆分別接在直流輸出段，紅表筆接