TL494開關(guān)電源

1、TL494開關(guān)電源 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(hào)： XXXXXXXXX 班 級(jí)： XXXXXXXXX 指導(dǎo)教師： 郭海燕 2013年6月7日目錄 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.73.1 9V時(shí)各工作點(diǎn)的波形.7 3.2 數(shù)據(jù)的測(cè)量.114 心得體會(huì).115 參考資料.126 附錄.12 摘要 本設(shè)計(jì)基于TL494設(shè)計(jì)一個(gè)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(duì)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

2、積小等優(yōu)勢(shì)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(dòng)的集成電路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、TL494 1、設(shè)計(jì)任務(wù)1.1任務(wù):1.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))。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(shí)現(xiàn)方案：TL494包括開關(guān)電源所需的全部控制電路，誤差放大器、振蕩器、脈寬調(diào)制器、脈沖發(fā)生器、

3、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2、電路圖的設(shè)計(jì)圖2 TL494控制的帶軟啟動(dòng)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 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)電源的輸出波形當(dāng)輸入控制脈沖為低電平時(shí)，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài) 式（2.1.1）當(dāng)輸入控制脈沖為高電平時(shí)，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)， 式（2.1.2）根據(jù)電感充放電特點(diǎn)得， 式（2.1.3）為占空比。2.1.2 TL494的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能1、TL494的時(shí)序當(dāng)鋸齒波電平死區(qū)時(shí)間控制電平時(shí)，死區(qū)時(shí)間比較器輸出高電平。當(dāng)鋸齒波電平反饋/PWM輸入電平時(shí)

4、，PWM比較器輸出高電平。死區(qū)時(shí)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(shí)鐘寬度。當(dāng)輸出控制電壓=H時(shí)， Q和時(shí)鐘信號(hào)均為0時(shí)，Q1基極獲高電平導(dǎo)通， /Q和時(shí)鐘信號(hào)均為0時(shí)， 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(shí)，時(shí)鐘信號(hào)為0時(shí)， Q1和Q2基極獲高電平導(dǎo)通，兩管同時(shí)導(dǎo)通，稱為單端工作方式。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(gè)外部元件RT 和CT 設(shè)置，近似 osc = 1.1/ (RT* CT )輸出脈沖寬度由“死區(qū)時(shí)間控制”和“反饋/PWM比較器輸入”兩個(gè)信號(hào)中電平較高的一個(gè)控制，控

5、制信號(hào)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?？刂菩盘?hào)電平線性增加輸出晶體管Q1 和Q2 的導(dǎo)通時(shí)間線性減少?！拜敵隹刂啤?5V為推挽輸出，最小死區(qū)時(shí)間為48%；=0為單端輸出，最小死區(qū)時(shí)間為96%。3、工作條件條 件符 號(hào)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(gè)三極管)IC1,IC2-200mA誤差放大器輸入共模電壓Vin-0.3-VCC2V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(shí)電阻RT1.830500k計(jì)時(shí)電容CT0.00470.0110F振蕩器頻率Fosc1.0402

6、00kHz2.1.3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(shí)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(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(dòng)態(tài)放大倍數(shù)，抑制瞬變，如圖5所示。圖5：穩(wěn)壓原理分析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=R6/R7 則TL494反饋/PWM比較器輸入端電壓為若TL494鋸齒波電壓的幅度為，則有3、

7、過載保護(hù)過載時(shí)，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(shí)，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(dòng)上電時(shí)輸出電壓由低到高建立，需要一定時(shí)間。上電時(shí)，C5充電需要一定時(shí)間，死區(qū)電壓由高逐漸變低，Q1管的導(dǎo)通時(shí)間逐漸增大，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，T10mS，2200uF/35V電解電容可

8、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<1uS，耐壓>2(VIN)max，電流>2(IO)maxTIP127(100V/5A、Darl-L、hFE>1000、tr和td<1uS)滿足要求，內(nèi)帶保護(hù)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, R15=33004、保護(hù)電流： Imax = (Vref /R11)*R12/ R132.2A根據(jù)設(shè)計(jì)要求取R

9、11=7500， R12=330, R13=0.15、電感量：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(gè)工作周期共向輸出電容充電荷Q0.5(IO)max(0.5TOSC) 紋波0.5VP-P= Q/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(gè)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(shí)間：100mS。3、系統(tǒng)測(cè)試3.1 9V時(shí)各工作點(diǎn)的波形在空載通電的情況下，TIP127升溫不明

10、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(shí)，增大輸入電壓時(shí)，占空比變小。圖3.1 空載時(shí)的5腳和8腳輸出波形圖3.2 空載時(shí)5腳和續(xù)流二極管陰極的輸出波形圖3.3 半載時(shí)5腳和8腳的輸出波形 圖3.4 半載時(shí)5腳和續(xù)流管陰極的輸出波形圖3.5 滿載時(shí)5腳和8腳的輸出波形圖3.5 滿載時(shí)5腳和續(xù)流管陰極的輸出波形3.2數(shù)據(jù)的測(cè)量輸入電壓 （理論）輸入電壓（實(shí)測(cè)）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、%11.9mv15.2mv15.45V9V8.93V8.88V0.69A1.53A83.8%75.1%12.4mv14.8mv21V21.8V12V11.93V11.88V0.66A1.42A82.9%76.8%19.1mv18.6mv21.8V9V8.92V8.88V0.55A1.12A74.4%72.7%12.6mv13.8mv 4、心得體會(huì) 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(shí)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(shí)的同時(shí)，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)

12、了獨(dú)立思考、動(dòng)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(shí)踐過程中，我們學(xué)會(huì)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(duì)社會(huì)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(shí)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(huì)以更加積極地態(tài)度對(duì)待我們的學(xué)習(xí)、對(duì)待我們的生活。我們的激情永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束，我們會(huì)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(huì)更加珍惜擁有的，更加努力的去完善它，增進(jìn)它。 對(duì)本學(xué)期課程設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)：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(dòng)學(xué)習(xí)，將知識(shí)融會(huì)貫通?？梢宰屆總€(gè)人都有動(dòng)手焊接以及參與其他的各個(gè)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，20066、附錄附錄一：元器件清單器件號(hào)型和