电力电子实训报告

1、苏 州 市 职 业 大 学实习（实训）报告 名称 电力电子技术课程实训 直流变换器 2012年12月31日至2013年1月4日共一周院 系 班 级 姓 名 系主任 教研室主任 指导教师 目录第一章 绪论1.1 课程设计目的和要求a) 理论上掌握并巩固常用的基本的DC/DC变换器的原理，包括基本的主电路和常用的控制电路b) 理论上掌握常用的电力电子器件的特性及其驱动，常用的控制芯片的功能特性c) 能设计正确的电路d) 能进行很好的焊接与组装，达到一定的工艺要求1.2 DC/DC变换器介绍DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式

2、Ts不变，二是频率调制（1） Buck电路降压斩波器，其输出平均电压U0小于输入电压Ui，极性相同。 （2） Boost电路升压斩波器，其输出平均电压 U0大于输入电压Ui，极性相同。 （3） BuckBoost电路降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。 （4） Cuk电路降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电容传输。1.3 DC/DC变换器工作原理其工作原理为：输出经过FB（反馈电路）接到FB pin，反馈电压VFB与设定好的比较电压Vcomp比较后，产生差错电压信号，差错电压信号输入到PWM模块，PWM根据差错电压

3、的大小调节占空比，从而达到控制输出电压的目的，振荡器的作用是产生PWM工作频率的三角波，三角波经过斩波电压斩波后，产生方波，其方波就是控制MOSFET的导通时间从而控制输出电压的。1.4直流变换器调制方法开关管导通时，输出电压等于输入电压Ud；开关管断开时，输出电压等于0。输出电压波形如上图所示，输出电压的平均值Uo为(4-1)式中Ts开关周期D开关占空比，􀂄改变负载端输出电压有3种调制方法：开关周期Ts保持不变，改变开关管导通时间ton。也称为脉宽调制(PWM)。2开关管导通时间ton保持不变，改变开关周期Ts。3. 改变开关管导通时间ton，同时也改变开关第二章 元器件介

4、绍1 TL494芯片介绍1.1 TL494的性能与特点TL494也是一种脉宽调制型开关电源集成控制器，它由锯齿波发生器、D触发器、比较器1和2、误差放大器1和2.5V基准电压源与两个驱动三极管等组成。其特点如下：1) 集成了全部的脉宽调制电路。2) 片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电容）。3) 内置误差放大器。4) 内止5V 参考基准电压源。5) 可调整死区时间。6) 内置功率晶体管可提供500mA 的驱动能力。7) 有推或拉两种输出方式。1.2 TL494的外形图与引脚图 图1.2（a）TL494的外形图 图1.2（b）TL494的引脚图1.3 TL494的工作原理

5、TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率如下：             输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。功率输出管Q1和Q2受控于或非门。当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通，即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。当控制信号增大，输出脉冲的宽度将减小。参见图2。    图1.3 TL494脉冲控制波

6、形图    控制信号由集成电路外部输入，一路送至死区时间比较器，一路送往误差放大器的输入端。死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压，它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的4%，当输出端接地，最大输出占空比为96%，而输出端接参考电平时，占空比为48%。当把死区时间控制输入端接上固定的电压（范围在03.3V之间）即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。    脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段：当反馈电压从0.5V变化到3.5时，输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降到零。两个误差放大器

7、具有从-0.3V到（Vcc-2.0）的共模输入范围，这可能从电源的输出电压和电流察觉得到。误差放大器的输出端常处于高电平，它与脉冲宽度调制器的反相输入端进行“或”运算，正是这种电路结构，放大器只需最小的输出即可支配控制回路。    当比较器CT放电，一个正脉冲出现在死区比较器的输出端，受脉冲约束的双稳触发器进行计时，同时停止输出管Q1和Q2的工作。若输出控制端连接到参考电压源，那么调制脉冲交替输出至两个输出晶体管，输出频率等于脉冲振荡器的一半。如果工作于单端状态，且最大占空比小于50%时，输出驱动信号分别从晶体管Q1或Q2取得。输出变压器一个反馈绕组及二极管提供反

8、馈电压。在单端工作模式下，当需要更高的驱动电流输出，亦可将Q1和Q2并联使用，这时，需将输出模式控制脚接地以关闭双稳触发器。这种状态下，输出的脉冲频率将等于振荡器的频率。TL494内置一个5.0V的基准电压源，使用外置偏置电路时，可提供高达10mA的负载电流，在典型的070温度范围50mV温漂条件下，该基准电压源能提供±5%的精确度。1.4 TL494内部电路方框图图1.4 TL494内部电路方框图1.5 TL494芯片的极限参数TL494的极限参数 名称代号极限值单位 工作电压Vcc42V 集电极输出电压Vc1,Vc242V 集电极输出电流I

9、c1,Ic2500mA 放大器输入电压范围VIR-0.3V+42V 功耗PD1000mW 热阻RJA80/W 工作结温TJ125 工作环境温度 TL494B TL494C TL494I NCV494BTA -40+1250+70-40+85-40+125 额定环境温度TA402.BUCK电路2.1 工作原理t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。通常串接较大

10、电感L使负载电流连续且脉动小。2.2 波形图：BUCK电路的一般电路图和波形图如以下所示：c) 电流断续时的波形EV+-MRLVDioEMuoiGtttOOOb)电流连续时的波形TEiGtontoffioi1i2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa) 电路图第三章 TL494控制Buck变化器1.1工作原理TL494电压型控制的Buck变换器是基于TL494芯片控制Buck DC/DC进行降压变换的。它是通过采样输出的电压与14脚输出的5V的基准电压做比较。输入到误差放大器1内，进行误差放大。经过TL494内部电路。把误差电压转换

11、成脉冲信号从8脚和11脚输出。由于8脚和11连接在一起。所以输出脉冲电压得到了提高。经过150欧电阻加到TIP32的基极。但由于11脚输出脉冲无法驱动TIP32正常工作。所以在TIP的基极接一个上拉电阻。使TIP正常工作。震荡的实现：它是通过5脚对地接一个0.001uF的电容。6脚对地接一个47K的电阻。构成的一个震荡环节。产生一个锯齿波电压。降压的实现：它是通过控制TIP32的导通和关断来改变输出电压的大小。在经过滤波稳压后输出。保护电路的实现：它是通过0.1欧电阻上的电压来控制TL494的工作。0.1欧上的电压如果过大。会使误差放大器2工作。放大0.1欧电阻上的电压。使电路不工作，进入保护

12、状态。1.2 电路原理图电路连接图第四章 实验结果1.1静态输入 当输入的Vi=15V时，所得的数据如下表所示：表4.1测试内容测试方法测试结果输出电压Vo（V）用万用表接在输出端。测试输出电压。 4.92 V采样输出的电压（V）用万用表接在TL494的1脚上，测1脚的电压。 4.92 V采样基准的电压（V）用万用表接在TL494的2脚上，测2脚的电压。 4.92 V补偿电压（V）用万用表接在TL494的3脚上，测3脚的补偿电压。 3.50 V三极管TIP32的VB 电压（V）用万用表接在TL494的8脚上，测8脚的电压。即TIP32的VB. 15.04 V基准电压测试14点基准电压的点位，标准值为5V。 4.93 V震荡环节波形5点为震荡环节输出。用示波器测试5点的波形及频率，频率（KHZ）25kHz幅度（V）Vp-p =3VTIP32基级VB电压的波形Vce测试三极管C、E两端的电压。与输出与输入之差比较。 -10.06 VVb测试三极管B极的电位 15.3 V第五章 实训总结元件清单表 4.1序号品名型号规格数量1Tip32ATip32A12TL494TL49413MR850MR85014电解