TL494开关电源Word下载.docx
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2.工作频率
开关电源的工作频率为30~40kHz。
3.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
2、电路图的设计
图2TL494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
图3:
单端正激式开关电源的工作原理图图4:
单端正激式开关电源的输出波形
当输入控制脉冲为低电平时，三极管处于导通状态
式（2.1.1）
当输入控制脉冲为高电平时，三极管处于导通状态，
式（2.1.2）
根据电感充放电特点
得，
式（2.1.3）
为占空比。
2.1.2TL494的内部结构与功能
1、TL494的时序
当锯齿波电平＜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＜反馈/PWM输入电平时，PWM比较器输出高电平。
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。
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Ｆosc=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
VCC
7.0
15
40
V
集电极电压
VC1,VC2
--
30
集电极输出电流（每个三极管）
IC1,IC2
200
mA
误差放大器输入共模电压
Vin
-0.3
VCC－2
反馈/PWM比较器输入端电流
Ifb
0.3
基准输出电流
Iref
10
计时电阻
RT
1.8
500
kΩ
计时电容
CT
0.0047
0.01
μF
振荡器频率
Fosc
1.0
kHz
2.1.3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。
图5：
稳压原理分析
2、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
若TL494锯齿波电压的幅度为
，则有
3、过载保护－－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高建立，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，Q1管的导通时间逐渐增大，输出电压逐渐升高。
2.2器件参数的选择
1、滤波电容：
RLC=（3~5）T，整流滤波后电压VIN=18~28.8V,RL~18V/2A=9Ω，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<
1uS，耐压>
2（VIN）max，电流>
2（IO）max
TIP127（100V/5A、Darl-L、hFE>
1000、tr和td<
1uS）满足要求，内带保护二极管可不带RC吸收回路，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=5KΩ,R15=3300Ω
4、保护电流：
Imax=（Vref/R11）*R12/R13~2.2A
根据设计要求取R11=7500Ω，R12=330Ω,R13=0.1Ω
5、电感量：
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，FR307~3A/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⊿Q~0.5（IO）max（0.5TOSC）
纹波0.5⊿VP-P=⊿Q/CO，
CO=（3~5）（IO）max*TOSC/2⊿VP-P
CO=C6=1000uF能满足要求
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
3.19V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。
图3.1空载时的5脚和8脚输出波形
图3.2空载时5脚和续流二极管阴极的输出波形
图3.3半载时5脚和8脚的输出波形
图3.4半载时5脚和续流管阴极的输出波形
图3.5满载时5脚和8脚的输出波形
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）
（实测）
输出电压
输入电流
效率
纹波
空载
半载
满载
15V
15.14V
12V
11.95V
11.91V
0.95A
2.01A
83.1%
78.3%
11.9mv
15.2mv
15.45V
9V
8.93V
8.88V
0.69A
1.53A
83.8%
75.1%
12.4mv
14.8mv
21V
21.8V
11.93V
11.88V
0.66A
1.42A
82.9%
76.8%
19.1mv
18.6mv
8.92V
0.55A
1.12A
74.4%
72.7%
12.6mv
13.8mv
4、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，2000
[2]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，2000
[3]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，2006
6、附录
附录一：
元器件清单
器件
号型和大小
数量
芯片
TL494
1
电容
102
2
104
332
电位器
5KΩ
三极管
PNP
续流二极管
FR307
电解电容
10uF
100uF
1000uF
2200uF
电阻
2KΩ
4K7Ω
3
10KΩ
47KΩ
47Ω
15MΩ
330Ω
3300Ω
7500Ω
0.1Ω
插槽
D16
附录二：
仪器设备清单
测试仪表
名称
型号
电源
交流稳压电源
万用表
GDM-8135
示波器
RIGOLDS2102
附录三：
原理图
附录四；
PCB图
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