DCDCPWM控制電路的設計

1、華中科技大學文華學院電力電子課程設計班級:08電氣工程及其自動化1班學號組員目錄一、設計方案錯誤!未定義書簽。二、設計原理錯誤!未定義書簽。三、實驗波形錯誤!未定義書簽。四、心得體會錯誤!未定義書簽。五、附錄:TL494相關說明7設計方案題目DC/DCPWM控制電路的設計題目介紹電力電子電路控制中廣泛應用著脈沖寬度調制技術(PulseWidthModulation,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管的驅動信號，控制開關管的通斷，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。由于開關頻率不變，輸出電壓中的諧波頻率固定，濾波器設計比較容易。本課程設計主

2、要采用比較常用的PWM集成芯片TL494(也可用其它芯片)完成設計，讓大家初步掌握PWM控制電路的設計方法。課設要求設計基于PWM芯片的控制電路，包括以下幾個方面的功能：a、按照單路輸出方案進行設計，開關頻率設計為lOKHzb、具有軟起動功能c、能夠對PWM信號的脈寬進行調節(jié)d、死區(qū)時間設置e、保護封鎖脈沖功能要求電路設計方案應盡可能簡單、可靠。實驗室提供面包板和器件，在面包板或通用板上搭建設計的控制電路。設計并搭建能驗證你的設計的外圍實驗電路，并通過調試驗證設計的正確性。擴展性設計：增加驅動電路部分的設計內容。二、設計原理本次實驗所用芯片為TL494芯片，TL494是美國德州儀器公司生產的一

3、種電壓驅動型脈寬調制控制集成電路，主要應用在各種開關電源中。TL494的內部電路由基準電壓產生電路、振蕩電路、間歇期調整電路、兩個誤差放大器、脈寬調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腳為間歇期調理，其上加03.3V電壓時可使截止時間從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內部兩個末級輸出三極管集電極和發(fā)射極；12腳為電源供電端；13腳為輸出控制端，該腳接地時為并聯(lián)單端輸出方式，接14腳時為推挽輸出方式；14腳為5V基準電壓輸出端，最

4、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。FERbliACk1!1.U2151314413廠521-6II二710189UlTPLrCTKL當6端外接電阻r,5端外接c時，5端將產生頻率f=1.1/r.c的鋸齒波TTTTV；2、1兩端引入DC/DC變換器輸出電壓的給定值v和反饋值V；3端為電cTgf壓調節(jié)器輸出的誤差電壓V，V=K(V-V)，V送至PWM比較器的同相端，33fg3反相端電壓為0.7V+v。cT由于開關頻率要求為10HZ，根據f=1.1/Rt.CT,Rt.CT=0.11,選用Rt=1K歐姆，c=0.1微法。按照原理圖將TL494芯片接在電路板上，連接電路

5、。T為實現(xiàn)軟開關和脈寬調節(jié)功能，利用輸出端4。起動開始，一旦起動電路內部使輸出端4從接地點斷開，在+15V電源經r對c充電過程中，v從+15V004逐漸下降為零。由圖1.2和圖1.4可以看到，在任何一個開關周期r中，v從SCT零上升至v，僅在瞬時值vv+0.12V時J=0,才能使GG為高電位開啟驅cTmCr412動信號。所以在起動過程的逐個t周期中、J=0,G、G的脈寬時間t從零逐漸S12on增大，使輸出電壓逐漸上升實現(xiàn)軟起動。6|l0CT-RTVREFC1C2E1E2VGGCQHPDTCDC,2+#NNNNd1TL4B4-ROIkiiiiiiiiiiiiiiiiii0PWM集成電路芯TTL4

6、94原理框圖三、實驗波形使用示波器分別測出輸出端5、輸出端8的波形以及調整占空比后的引腳8的波形：輸出端5測出的波形四、心得體會通過這次電力電子學的課程設計，對PWM控制電路的設計有了很大的了解和體會,更加深刻的理解電力電子學這門學科更加偏重于分析而不是計算,雖然在設計的過程中不能很順利的完成，但是更加培養(yǎng)了我們研究問題發(fā)現(xiàn)問題的能力。這對于未來的學習和投入工作后也是大有益處的。同時也很感謝實驗過程中老師和同學給予我們的幫助!五、參考資料TL494的引腳功能如下：1、16腳和2、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)時間控制端；5、6腳分別

7、接RC振蕩器的定時電容和電阻；7腳接地；8、9腳11、10腳分別是兩個內部驅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13腳為高電平時，兩個內部驅動三極管交替導通，當13腳為低電平時，兩個內部驅動三極管同時導通或截止，此時只能控制一個開關管。14腳是集成電路內部輸出的5V基準電壓輸出端。TL494結構圖-P1-CI扼齒褓L。一一二工X?2J1411Gid15o6-J姒人器1FlirtSU器三集成了全部的脈寬調制電路。片內置線性鋸齒波振蕩器，外置振蕩元件僅兩個（一個電阻和一個電容）內置誤差放大器。內止5V參考基準電壓源?？烧{整死區(qū)時間。內置功率晶體管可提供500mA的

8、驅動能力。推或拉兩種輸出方式。TL494工作原理簡述TL494是一個固定頻率的脈沖寬度調制電路，內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行調節(jié)，其振蕩頻率如下：11RtCt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行比較來實現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2受控于或非門。當雙穩(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的輸入補償電壓，它

9、限制了最小輸出死區(qū)時間約等于鋸齒波周期的4%，當輸出端接地，最大輸出占空比為96%，而輸出端接參考電平時，占空比為48%。當把死區(qū)時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生附加的死區(qū)時間。脈沖寬度調制比較器為誤差放大器調節(jié)輸出脈寬提供了一個手段：當反饋電壓從0.5V變化到3.5時，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大導通百分比時間中下降到零。兩個誤差放大器具有從-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，它與脈沖寬度調制器的反相輸入端進行“或”運算，正是這種電路結構，放大器只需最小的輸出即可支配控制回路。當比較器CT放電，一個正脈沖出現(xiàn)在死區(qū)比較器的輸出端，受脈沖約束的雙穩(wěn)觸發(fā)器進行計時，同時停止輸出管Q1和Q2的工作。若輸出控制端連接到參考電壓源，那么調制脈沖交替輸出至兩個輸出晶體管，輸出頻率等于脈沖振蕩器的一半