電力電子課設(shè) DCDCPWM控制電路的設(shè)計(jì)

1、 文華學(xué)院電力電子課程設(shè)計(jì) 學(xué) 院電力電子課程設(shè)計(jì)題目： DC/DC PWM控制電路的設(shè)計(jì) 小 組 成 員： 學(xué)號： 學(xué) 部 （系）： 機(jī)械與電氣工程學(xué)部 專 業(yè) 年 級： 電氣133 指 導(dǎo) 教 師： 2 年 12 月 16 日目錄一、總體設(shè)計(jì)方案3二、設(shè)計(jì)原理及各部分功能3三、實(shí)驗(yàn)所得的各個(gè)波形4四、TL494及相關(guān)器件說明5五、總結(jié)及心得體會6一、總體設(shè)計(jì)方案l 題目DC/DC PWM控制電路的設(shè)計(jì)l 題目介紹電力電子電路控制中廣泛應(yīng)用著脈沖寬度調(diào)制技術(shù)（Pulse Width Modulation, 簡稱PWM），將寬度變化而頻率不變的脈沖作為電力電子變換電路中功率開關(guān)管的驅(qū)動信號，控

2、制開關(guān)管的通斷，從而控制電力電子電路的輸出電壓以滿足對電能變換的需要。由于開關(guān)頻率不變，輸出電壓中的諧波頻率固定，濾波器設(shè)計(jì)比較容易。本課程設(shè)計(jì)主要采用比較常用的PWM集成芯片TL494（也可用其它芯片）完成設(shè)計(jì)，讓同學(xué)們初步掌握PWM控制電路的設(shè)計(jì)方法。l 課設(shè)要求1. 設(shè)計(jì)基于PWM芯片的控制電路，包括外圍電路。按照單路輸出方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，開關(guān)頻率設(shè)計(jì)為10KHz；具有軟起動功能、保護(hù)封鎖脈沖功能，以及限流控制功能。電路設(shè)計(jì)方案應(yīng)盡可能簡單、可靠。2. 實(shí)驗(yàn)室提供面包板和器件，在面包板或通用板上搭建設(shè)計(jì)的控制電路。3. 設(shè)計(jì)并搭建能驗(yàn)證你的設(shè)計(jì)的外圍實(shí)驗(yàn)電路，并通過調(diào)試驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。4.

3、 擴(kuò)展性設(shè)計(jì)：增加驅(qū)動電路部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容。二、 設(shè)計(jì)原理本次實(shí)驗(yàn)所用芯片為TL494芯片，TL494是美國德州儀器公司生產(chǎn)的一種電壓驅(qū)動型脈寬調(diào)制控制集成電路，主要應(yīng)用在各種開關(guān)電源中。TL494的內(nèi)部電路由基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、振蕩電路、間歇期調(diào)整電路、兩個(gè)誤差放大器、脈寬調(diào)制比較器以及輸出電路等組成。圖1是它的管腳圖，其中1、2腳是誤差放大器I的同相和反相輸入端；3腳是相位校正和增益控制；4腳為間歇期調(diào)理，其上加03.3V電壓時(shí)可使截止時(shí)間從2%線懷變化到100%；5、6腳分別用于外接振蕩電阻和振蕩電容；7腳為接地端；8、9腳和11、10腳分別為TL494內(nèi)部兩個(gè)末級輸出三極管集電極和發(fā)射極；

4、12腳為電源供電端；13腳為輸出控制端，該腳接地時(shí)為并聯(lián)單端輸出方式，接14腳時(shí)為推挽輸出方式；14腳為5V基準(zhǔn)電壓輸出端，最大輸出電流10mA；15、16腳是誤差放大器II的反相和同相輸入端。 當(dāng)6端外接電阻,5端外接時(shí)，5端將產(chǎn)生頻率=1.1/的鋸齒波； 2、1兩端引入DC/DC變換器輸出電壓的給定值和反饋值；3端為電壓調(diào)節(jié)器輸出的誤差電壓，K（），送至PWM比較器的同相端，反相端電壓為0.7V。由于開關(guān)頻率要求為10HZ，根據(jù)=1.1/，=0.11，選用=1K歐姆，=0.1微法。按照原理圖將TL494芯片接在電路板上，連接電路。為實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)和脈寬調(diào)節(jié)功能，利用輸出端4。起動開始，一旦起動

5、電路內(nèi)部使輸出端4從接地點(diǎn)斷開，在15V電源經(jīng)對充電過程中，從15V逐漸下降為零。由圖1.2和圖1.4可以看到，在任何一個(gè)開關(guān)周期中，從零上升至，僅在瞬時(shí)值+0.12V時(shí)J=0，才能使G1 G2為高電位開啟驅(qū)動信號。所以在起動過程的逐個(gè)周期中、J=0，G1 、G2的脈寬時(shí)間從零逐漸增大，使輸出電壓逐漸上升實(shí)現(xiàn)軟起動。PWM集成電路芯TTL494原理框圖三、實(shí)驗(yàn)波形使用示波器分別測出輸出端5、輸出端8的波形以及調(diào)整占空比后的引腳8的波形： 輸出端5測出的波形 輸出端8測出波形輸出端30度 輸出端60度輸出端90度四、參考資料一、 附錄:TL494相關(guān)說明TL494的引腳功能如下：1、16腳和2、

6、15腳分別是誤差放大器1和誤差放大器2的同相輸入端和反向輸入端；3腳是反饋輸入端；4腳是死區(qū)時(shí)間控制端；5、6腳分別接RC振蕩器的定時(shí)電容和電阻；7腳接地；8、9腳11、10腳分別是兩個(gè)內(nèi)部驅(qū)動三極管的集電極和發(fā)射極；12腳為電源正端；13腳為輸出狀態(tài)控制端，當(dāng)13腳為高電平時(shí)，兩個(gè)內(nèi)部驅(qū)動三極管交替導(dǎo)通，當(dāng)13腳為低電平時(shí)，兩個(gè)內(nèi)部驅(qū)動三極管同時(shí)導(dǎo)通或截止，此時(shí)只能控制一個(gè)開關(guān)管。14腳是集成電路內(nèi)部輸出的5V基準(zhǔn)電壓輸出端。TL494結(jié)構(gòu)圖集成了全部的脈寬調(diào)制電路。片內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器，外置振蕩元件僅兩個(gè)（一個(gè)電阻和一個(gè)電容）。內(nèi)置誤差放大器。內(nèi)止5V參考基準(zhǔn)電壓源?？烧{(diào)整死區(qū)時(shí)間。內(nèi)置

7、功率晶體管可提供500mA的驅(qū)動能力。推或拉兩種輸出方式。TL494工作原理簡述TL494是一個(gè)固定頻率的脈沖寬度調(diào)制電路，內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個(gè)電阻和一個(gè)電容進(jìn)行調(diào)節(jié)，其振蕩頻率如下：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(gè)控制信號進(jìn)行比較來實(shí)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(shí)鐘信號為低電平時(shí)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。參見圖下圖TL494脈沖控制波形圖 控制信號由集成電路外部輸入，一路送至死區(qū)時(shí)間比較器，一路送往誤差放大器的輸入端。死區(qū)時(shí)間比較器具有120mV

8、的輸入補(bǔ)償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時(shí)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(shí)，占空比為48%。當(dāng)把死區(qū)時(shí)間控制輸入端接上固定的電壓（范圍在03.3V之間）即能在輸出脈沖上產(chǎn)生附加的死區(qū)時(shí)間。 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(gè)手段：當(dāng)反饋電壓從0.5V變化到3.5時(shí)，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大導(dǎo)通百分比時(shí)間中下降到零。兩個(gè)誤差 放大器具有從-0.3V到（Vcc-2.0）的共模輸入范圍，這可能從電源的輸出電壓和電流察覺得到。誤差放大器的輸出端常處于高電平，它與脈沖寬度調(diào)制器的反相輸入端進(jìn)行“或”運(yùn)算，正是這種電路結(jié)構(gòu)，放大器只

9、需最小的輸出即可支配控制回路。 當(dāng)比較器CT放電，一個(gè)正脈沖出現(xiàn)在死區(qū)比較器的輸出端，受脈沖約束的雙穩(wěn)觸發(fā)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)停止輸出管Q1和Q2的工作。若輸出控制端連接到參考電壓源，那么調(diào)制脈沖交替輸出至兩個(gè)輸出晶體管，輸出頻率等于脈沖振蕩器的一半。如果工作于單端狀態(tài)，且最大占空比小于50%時(shí)，輸出驅(qū)動信號分別從晶體管Q1或Q2取得。輸出變壓器一個(gè)反饋繞組及二極管提供反饋電壓。在單端工作模式下，當(dāng)需要更高的驅(qū)動電流輸出，亦可將Q1和Q2并聯(lián)使用，這時(shí)，需將輸出模式控制腳接地以關(guān)閉雙穩(wěn)觸發(fā)器。這種狀態(tài)下，輸出的脈沖頻率將等于振蕩器的頻率。TL494的極限參數(shù)名稱代號極限值單位工作電壓Vcc42V集電極輸出電壓Vc1,Vc242V集電極輸出電流Ic1,Ic