TL494开关电源设计.doc

PAGE PAGE 6 设 计 报 告 课题：TL494开关电源设计 组 号： 32号 系 别： 物电系 年 级： 10级 指导教师： 郭海燕 2012年 1、设计任务 1.1任务 电源容量 输入：直流15~28V。 输出：电源电压5~12V(可调)，纹波小于150mVP-P，最大输出电流2A (限流型保护)。 工作频率 开关电源的工作频率为30~40kHz。 控制电路 采用脉冲宽度调制控制集成电路。 2、电路图的设计 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 1、导通状态 2、截止状态 3、输入输出关系 ε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 40 V 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 V 反馈/PWM比较器输入端电流 Ifb -- -- 0.3 mA 基准输出电流 Iref -- -- 10 mA 计时电阻 RT 1.8 30 500 kΩ 计时电容 CT 0.0047 0.01 10 μF 振荡器频率 Fosc 1.0 40 200 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。 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。 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/0.5A=36Ω，T＝10mS，1000uF/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,hFE1000,tr和td1uS)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=5K, R15=3300 4、保护电流： Imax = (Vref /R11)*R12/ R13~0.5A