TL494开关电源

1、2013年6月7日闽南师范大学TL494开关电源设计姓名：X X X_学号:XXXXXXXXX班级：XXXXXXXXX2013年6月7日指导教师：郭海燕_TL494 开关电源1目录摘要.21设计任务要求.21.1任务.21.2实现方案.32电路图的设计.32.1工作原理分析.42.2器件参数选择.79V时各工作点的波形.7数据的测量.11TL494 开关电源2心得体会.11参考资料.12附录.12TL494 开关电源3摘要本设计基于 TL494 设计一个开关电源。 随着开关电源在计算机等 家用电器等方面的广泛运用， 人们对电源的效率、 体积、 重量及可靠 性提出了更高的要求。开关电源以其效率高

2、、体积小等优势在很多方 面逐步取代效率低、体积笨重的线性电源。本课题介绍一种基于PWM技术的全桥式开关电源，通过双端驱动的集成电路一 TL494 输出的 PWM 脉冲控制主开关的导通来控制直流输出的。关键词：PWM 全桥电路、开关电源、TL494TL494 开关电源41、设计任务1.1任务:电源容量输入：直流 1524V。输出：电源电压 512V（可调），纹波小于 100mVP-P 最大输出电流 2A （限流型 2.2A 保护）。工作频率开关电源的工作频率为 3040kHz。控制电路采用 TL494 脉冲宽度调制控制集成电路。1.2实现方案：TL494 包括开关电源所需的全部控制电路，误差放大

3、器、振荡器、脉宽调制器、脉冲发生器、两只相互交替输出的开关管和电流保护电路。故采用TL494 构成开关电源。图 1 ：系统框图TL494 开关电源52、电路图的设计图 2 TL494 控制的带软启动的开关电源电路2.1工作原理分析2.1.1 单端正激式开关电源的工作原理| .ppp. M1!Dil-KNTTL494 开关电源6S-%-t-TJJ 耳图 4:单端正激式开关电源的输出波形图 3:单端正激式开关电源的工作原理图TL494 开关电源7输出控制图一：TL494 内部框图当输入控制脉冲为低电平时，三极管处于导通状态ULUIUOIOn十1=Oti式（2.1.1）当输入控制脉冲为高电平时，三极

4、管处于导通状态，ULUOIOFFt2t2式（2.1.2 ）LL根据电感充放电特点IONIOFF得，UOUIUI式（2.1.3）t1t2T 为占空比。2.1.2 TL494 的内部结构与功能1、TL494 的时序当锯齿波电平 V 死区时间控制电平时，死区时间比较器输出高电平。当锯齿波电平 V 反馈/PWMI 输入电平时，PWM 匕较器输出高电平。死区时间控制电压和反馈/PWM 输入电压，二者中较高的电平控制触发器时钟宽度。当输出控制电压=H 时，Q 和时钟信号均为 0 时，Q1 基极获高电平导通，/Q 和时钟信号均 为 0 时，Q2 基极获高电平导通，两管轮流导通，称为推挽工作方式。TL494

5、开关电源8当输出控制电压=L 时，时钟信号为 0 时，Q1 和 Q2 基极获高电平导通，两管同时导通，称TL494 开关电源9为单端工作方式。2、功能描述含有控制开关式电源所需的主要功能块。线性锯齿波振荡器（3V），频率用两个外部元件 RT 和 CT 设置，近似 F osc = 1.1/ （RT* CT ） 输出脉冲宽度由死区时间控制”和反馈/PWM 比较器输入”两个信号中电平较高的一个控制，控制信号电平与电容器CT 上的锯齿波进行比较，实现脉冲宽度的调整。控制信号电平线性增加输出晶体管Q1 和 Q2 的导通时间线性减少。输出控制”5V 为推挽输出，最小死区时间为48%; =0 为单端输出，最

6、小死区时间为96%。3、工作条件条件符号最小典型最大单位电源电压VCC7.01540V集电极电压VC1,VC2-3040V集电极输出电流（每个三极管）IC1,IC2-200mA误差放大器输入共模电压Vin-0.3-VCC 2V反馈/PWM 比较器输入端电 流Ifb-0.3mA基准输出电流Iref-10mA计时电阻RT1.830500kQ计时电容CT0.00470.01103 F振荡器频率Fosc1.040200kHz2.1.3 电路图原理1、稳压原理输出电压负反馈。若某种原因导致输出电压过高，则误差放大器1 同向端电位升高，反馈/PWM 端电位上升，Q1 管导通时间减少，占空比减少，结果输出电

7、压减少。最终使输出电压保持稳定，R14和 R15 中点电压为 5V。R6/R7 为误差放大器 1 的静态放大倍数，影响控制精度。 C4 和 R5 影 响误差放大器 1 的动态放大倍数，抑制瞬变，如图 5 所示。TL494 开关电源10图 5:稳压原理分析TL494 开关电源112、闭环输出电压调整系数记输出电压反馈系数为：F=R15/(R15+R14)TL494 误差放大器 1 的差模电压放大倍数为：k=R6/R7则 TL494 反馈/PWM 比较器输入端电压为VpwM(k 1)F VinkVREF若 TL494 锯齿波电压的幅度为Vsm，则有VsmVPWMVsm(k)F匕kVREFVsmkV

8、REF乂m(k 1)FVh3、过载保护一一过载时，降低输出电压使负载电流保持在保护值。 不论开关管 T2 是否导通，流过负载的电流都经过R13(由上向下)，R13 的下端电位为负,当负载电流达一定值时，误差放大器 2 的反相端电位为负，误差放大器 2 的输出(即反馈/PWM端)为正，Q1 管不导通，输出电压降低，如图6 所示。图 6:过载保护原理分析4、软启动 上电时输出电压由低到咼建立，需要一定时间。 上电时，C5 充电需要一定时间，死区电压由高逐渐变低, 输出电压逐渐升高。2.2器件参数的选择1、滤波电容：RLC=(35)T，整流滤波后电压VIN=1828.8V,RL18V/2A=9 Q,

9、 T = 10mS,2200UF/35V 电解电容可满足要求。最常用电解电容：1.0、2.2、3.3、4.7、6.8 及相应十百千uF,耐压有 6、16、25、35、50、63、100、120、250、400V。2、开关管：开关速度 2(VIN)max，电流 2(IO)maxTIP127(100V/5A、Darl-L、hFE1000、tr 和 td1uS)满足要求，内带保护二极管可不带RC 吸R7UkR8Q1 管的导通时间逐渐增大,TL494 开关电源12收回路，需带散热器。3、输出电压： VO=5V*(1+R14/R15)12.1V根据技术要求取 R14=5K Q,R15=3300 Q4、保

10、护电流： Imax = (Vref /R11)*R12/ R132.2ATL494 开关电源图 3.1 空载时的 5 脚和 8 脚输出波形13根据设计要求取 R1 仁 7500Q, R12=330 Q, R13=0.1 Q5、 电感量：VOL竺GF21。6、 续流二极管：快恢复二极管，反向偏压=(VIN)max-VSTA-VO ，峰值电流2(IO)max ,FR3073A/1kV 满足要求。7、 输出电容：一个工作周期共向输出电容充电荷QO.5(IO)max(O.5TOSC)纹波 0.5 VP-P= Q/CO ,CO=(35)(IO)max*TOSC/2 VP-PCO=C6=1000uF 能满

11、足要求注；产生纹波的两个因素：1输出电容容量有限；2开关过程产生的过冲，这部分较难滤除。8、软启时间：100mS。3、系统测试9V时各工作点的波形在空载通电的情况下，TIP127 升温不明显，5 脚的输出波形如 3.1 所示，续流管阴极的波形如图 3.2 所示,8 脚的输出波形如图 3.3 所示。脉冲过冲略大于稳态值。在输出电压一定 时，增大输入电压时，占空比变小。RIGOLn nflnrnnnnfhs+；平H irOQus 0i rTL494 开关电源图 3.3 半载时 5 脚和 8 脚的输出波形14图 3.2 空载时 5 脚和续流二极管阴极的输出波形RIGOLH5烦恥煤淤 599993门（

12、1的“帕用- 邦.紳耳i?Vpp - jt, V= 4奉离苍TL494 开关电源图 3.5 满载时 5 脚和 8 脚的输出波形15图 3.4 半载时 5 脚和续流管阴极的输岀波形TL494 开关电源16图 3.5 满载时 5 脚和续流管阴极的输出波形3.2数据的测量输入电压（理论）输入电压（实测）输出电压输入电流效率纹波空载半载满载半载满载半载满载半载满载15V15.14V12V11.95V11.91V0.95A2.01A83.1%78.3%11.9mv15.2mv15.45V9V8.93V8.88V0.69A1.53A83.8%75.1%12.4mv14.8mv21V21.8V12V11.9

13、3V11.88V0.66A1.42A82.9%76.8%19.1mv18.6mv21.8V9V8.92V8.88V0.55A1.12A74.4%72.7%12.6mv13.8mvU WtJiWhips1.C0V7V叫=矽DB4AE10.0VY* 20；OQTL494 开关电源174、心得体会本学期的课程设计是制作 TL494 开关电源，包括设计电路、作出原理图和 PCB 图、焊接、 调试等工作）。趣味性强，同时也可以学到很多东西。我认为，在这学期的实践中，在收获知识的同时，还收获了成熟，在此过程中，我们通 过查找大量资料，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能 力上也

14、都有了提高。更重要的是，在实践过程中，我们学会了很多学习的方法。而这是日后 最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。电路板的调试虽然结束了，也留下了很多遗憾，因为由于时间的紧缺和许多课业的繁忙， 并没有做到很好，但是，最起码我们没有放弃，它是我们的骄傲！相信以后我们会以更加积 极地态度对待我们的学习、对待我们的生活。我们的激情永远不会结束，我们会更加努力， 努力的去弥补自己的缺点，发展自己的优点，去充实自己，只有在了解了自己的长短之后， 我们会更加珍惜拥有的，更加努力的去完善它，增进它。对本学期课程设计的评价：趣味性强，不仅锻炼能力，而且可以学到很多东西，在与老师和同学的交流过程中，互动学 习，将知识融会贯通。可以让每个人都有动手焊接以及参与其他的各个流程，我们从中学到 了很多。5、参考资料1清华大学电子学教研组编，童诗白、 华成英主编： 模拟电子技术基础 （第三版）M北京:高等教育出版社，20002西安交通大学，王兆安、黄俊主编： 电力电子技术（第 4 版）M机械工业出版社，20003清华大学，杨荫福、段善旭、晁泽云主编：电力电子装置及系统M北京：清华大学出版社，2006TL494 开关电源186、附录附录一：元器件清单器件号型和大小数量H-R LJL心片TL4941电容1022104