基于TL494 他激型半桥开关电源.pdf

1、实用电源技术补充讲义 20 5.6 基于 TL494 他激型 半桥 开关电源 5.6.1 TL494 介绍 TL494 是美国德州仪器公司生产的电压驱动型脉宽调制器 ，在显示器 、计算 机等系统电路中作为开关电源电路 ，TL494 的输出三极管可接成共发射极及射极跟随器两种方式 ，因而可以选择双端推挽输出或单端输出方式 ，在推挽输出方式时 ，它的两路驱动脉冲相差180 度，而在单端方式时 ，其两路驱动脉冲为同频同相 。 TL494 的内部功能框图如图 5.9 所示 。其引脚功能如下 ： 1、2 脚分别为误差比较放大器的同相输入端和反相输入端 。 3 脚为控制比较放大器和误差比较放大器的公共输出

2、端 ，输出时表现为或输出控制特性，也就是就在两个放大器中 ，输出幅度大者起作用 。当 3 脚的电平变高时 ，TL494 送出的驱动脉冲宽度变窄 ，当 3 脚电平低时 ，驱动脉冲宽度变宽 。 4 脚为死区电平控制端 ，从 4 脚加入死区控制电压可对驱动脉冲的最大宽度进行控制 ，使其不超过 180 度，这样可以保护开关电源电路中的三极管 。 5、6 脚分别用于外接振荡电阻和电容 。 7 脚为接地端 。 8、9 脚和 11、12 脚分别为 TL494 内容末级两个输出三极管的集电极和发射极 。 12 脚为电源供电端 。 13 脚为功能控制端 。 14 脚为内部 5V 基准电压输出端 。 15、16

3、脚分别为控制比较放大器的反相输入端和同相输入端 。 TL494 是一种固定频率脉宽调制电路 ，它包含了开关电源控制所 需的全部功能 ，广泛应用于单端正激双管式 、半桥式 、全桥式开关电源 。TL494 有SO-16 和PDIP-16 两种封装形式 ，以适应不同场合的要求 。 图 5.8 TL494 顶视图 实用电源技术补充讲义 21 图 5.9 TL494 内部结构图 5.6.2 TL494 的特点 circle6 集成了全部的脉宽调制电路 。 circle6 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 ）。 circle6 内置误差放大器 。 circle6 内止 5

4、V 参考基准电压源 。 circle6 可调整死区时间 。 circle6 内置功率晶体管可提供 500mA 的驱动能力 。 circle6 推或拉两种输出方式 。 5.6.3 TL494 的工作原理简述 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

5、冲的宽度将减小 。 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 ）即能在输出实用电源技术补充讲义 22 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

6、放大器具有从 -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 获得。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 决定 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

7、变压器一个反馈绕组及二极管提供反馈电压 。 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 。 TL494的测试波形如图 5.10所示 。 图 5.10 TL494 测试波形图 实用电源技术补充讲义 23 5.6.4 电源 局部电路分析 图 5.11 交流滤波电路图 图

8、5.12 交流滤波电路照片 图 5.13 整流桥电路 图 5.14 滤波电路 实用电源技术补充讲义 24 图 5.15 主变压器电路 图 5.16 推动变压器电路 图 5.16 半桥开关电路 实用电源技术补充讲义 25 图 5.17 低压整流电路 图 5.18 主控电路 图 5.19 滤波电路 图 5.20 2SC2825 大功率开关管和 2SC1815 三极管 实用电源技术补充讲义 26 5.21 TL494实用开关电源 原理图 实用电源技术补充讲义 27 序号 元件代号 名称 材料及规格 数量 92 套总数量 /pcs 0 R1 R2 R4 R8 R39 R40 金属膜电阻 150K/0.

9、5W 6 552 1 R6 R10 碳膜电阻 15 /0.25W 2 184 2 R5 R9 R17 R19 碳膜电阻 3.9K/0.25W 4 368 3 R7 R11 金属膜电阻 2.2 /0.5W 2 184 4 R18 R16 碳膜电阻 1.5K/0.25W 2 184 5 R20 碳膜电阻 22K/0.25W 1 92 6 R21 R31 R38 碳膜电阻 10K/0.25W 3 276 7 R30 R37 碳膜电阻 2.2K/0.25W 2 184 8 R23 R24 R26 R28 碳膜电阻 5.6K/0.25W 4 368 9 R22 碳膜电阻 47K/0.25W 1 92 1

10、0 R25 R35 碳膜电阻 100K/0.25W 2 184 11 R27 R36 碳膜电阻 1.2K/0.25W 2 184 12 R80 碳膜电阻 5.6 /0.25W 1 此版不用 13 R29 碳膜电阻 390 /0.25W 1 92 14 R3 碳膜电阻 100 /2W 1 92 15 R34 碳膜电阻 270 /2W 1 92 16 R32 R33 碳膜电阻 10 /0.5W 2 184 17 R12 碳膜电阻 1.5K/0.5W 1 92 18 R13 碳膜电阻 680K/0.5W 1 92 19 RT 热敏电阻 5D-11 1 92 20 VR 可调电位器 1K 1 卧式 9

11、2 21 C1 C4 安规电容 104J/275VAC 2 184 22 C2 C3 瓷片电容 222M/250VAC 2 184 23 C7 聚丙烯电容 105K/250VAC 1 92 24 C20 C21 瓷片电容 102/1KV 2 184 25 C8 瓷片电容 102/1KV 1 92 26 C28 ZNR2 瓷片电容 103/1KV 2 184 27 C19 涤沦电容 333J/100V 1 92 28 C14 涤沦电容 102J/100V 1 92 29 C15 C27 涤沦电容 222J/100V 2 184 30 C16 C30 涤沦电容 103J/100V 2 184 31

12、 C10 C11 C13 电解电容 4.7UF/50V 3 276 32 C17 电解 电容 1UF/50V 1 92 33 C9 电解电容 47UF/50V 1 92 34 C18 电解电容 47UF/50V 1 92 35 C22 C23 C24 C25 C26 电解电容 1000UF/16V 5 460 36 C5 C6 电解电容 220UF/200V 2 184 37 D7 D8 二极管 IN4007 2 184 38 D5 D6 二极管 FR157 2 184 39 D9 D10 二极管 FR107 2 184 40 D18 快恢复 Y2010DN/B20100G 1 92 41 D

13、13 D14 稳压二极管 IN4752 2 184 实用电源技术补充讲义 28 5.6.5 AC-DC 电源 整机电路安装 调试 安装 ： 按照原理图 ，材料清单 ，PCB 图片 ，进行 AC-DC 电源安装 。 与批量生产不同 ，样机按照上文介绍分块进行 。 调试请注意 ： 1，波段开关必须在 220V 位置 ，否则电容和开关管要爆炸 ；（波段开关 不安装 ） 2，通电前在输入段串入 60W 白炽灯 ，如果亮一下即灭说明正常 ，如果常 亮说明电路有短路现象存在 ，关电找原因 ； 3，如果加上负载请将 C2625 和 Y2010DN/B20100G 加散热片 ； 4，原理图为 24V 方案 ，

14、实际采用元件 参数请以清单为主 ； 5，PCB 板上部分元件插孔 ，清单上没有的 ，不要用 。 42 D15 D16 D17 二极管 IN4148 3 276 43 Q3 Q4 Q5 三极管 C1815 3 276 44 Q1 Q2 三极管 C2625 2 184 45 FS 保险座 2 184 46 J3 金属跳线 1 自制 /若干 47 J1 康铜丝 1 92 48 IC1 集成块 KA7500BD/TL494 1 92 49 LED1 绿发光二极管 3 1 92 50 T2 激励变压器 1 92 51 T1 主变压器 S-120-12 1 92 52 L2 S-120-12 磁环 1 9

15、2 53 FS 保险丝 3A/250V 1 92 54 L1 输入滤泼变压器 1 EE25/92 55 MS 波段开关 1 小 /92 56 BD1 3A 桥堆 D3SBA60 1 92 57 TB1 7 位端子 1 92 58 S-100 N-R1 线路板 1 92 实用电源技术补充讲义 29 5.22 12V10A 电源照片 图 5.23 12V10A 电源焊接面 (完工前 、后) 实用电源技术补充讲义 30 图 5.24 12V10A 电源元件面 图 5.25 散热片和绝缘垫 图 5.26 常用电容 （铝电解 、涤纶 、高压瓷片 、CBB） 图 5.26 安规 电容 和电位器 图 5.2

16、7 开关管和滤波电感 实用电源技术补充讲义 31 图 5.28 推动变压器和 EMI 共模滤波器 图 5.29 高频主变压器 任务七 ：制作 、调试 、测试一个 AC-DC 开关电源 ，输出 12V10A。测试个关键点电压和波形 （TL494 各引脚电压和波形 ）。 测试本电源的 参数 。撰写报告 。 注意 ：本任务实施过程中 ，必须严格按照规范进行 ，注意人身 、设备安全 。 566 稳压电路的 性能 指标 稳压电路的枝术指标分为两大类 ：一类为特性指标 ，用来表示稳压电路规格 ，有输入电压 、输出功率或输出直流电压和电流范围 ；另一类为质量指标 ，用来表示稳压性能 ，有以下几种指标 。 1

17、. 稳压系数 ST OO O0I I/ 100%/T IU USU U = 实用电源技术补充讲义 32 该指标反映了电网电压波动对稳压电路输出电压稳定性的影响 。 2. 负载调整特性 SI 该指标反映了负载变化对输出电压稳定性的影响 3. 输出电阻 Ro 其含义与 SI 相似 。R o 越小 ，负载变化对 Uo 变化的影响越小 ，表示带负载能力越强 。一般 Ro1 。 4. 纹波抑制比 SR 该指标反映稳压电路输入电压 UI 中含有 100Hz交流分量峰值或纹波电压的有效值经稳压后的减小程度 。一般输出电压峰值 UIP 为几毫伏至几百毫伏 。 SR 越大 ，表示 UOP 越小 。 5. 输出电

18、压的温度系数 ST 该指标反映温度对输出电压稳定性的影响 ， ST 越小表示温度对稳压电路的影响越小 。 6其它指标 circle6 电源的功率 、电源的效率 ， circle6 电压 circle6 电流 circle6 纹波 、杂讯 567 规格书 电源规格书是电源性能的说明文件 。 图 5.30 电源规格书 O O0O O/ 100%/ II UU USI I = O0OIO UURI = 20lg IPROPUS dBU=0, 0/ 100%O IO OTI UU UST = = 实用电源技术补充讲义 33 思考与练习 1. 开关电源采用的变压器与普通工频变压器有何异同点 ？ 2. 若

19、 TL494 外围电路 Ct=102,Rt=22k,计算振荡频率 。若需要提高振荡频率 ，有何措 施？若需要振荡频率为 50kHz,通过计算 ，选用 Ct 和 Rt。 3. 画一个基于 TL494 电源的原理图 。 4. 根据一个典型的基于 TL494 电源 ，抄板练习 。 5. 任务 7 中 AC-DC 电源 , 功率变换电路 属于何种拓扑方式 ，简述其特点和工作过程 。 6. 根据 TL494 内部结构图分析 ，当 13 脚接地和 接电源，Q1、Q2 输出有何特点 ？ 7. 散热片和绝缘垫作用是什么 ？ 8. 查找资料 ，简述常用电容 （铝电解 、涤纶 、高压瓷片、CBB）的特点和应用场合

20、 ？ 题 6 图 9. 查找一种典型开关电源资料 ，根据其性能说明书 （性能指标写法 ）， 撰写任务 7 所制作电源的性能指标 。 10. 二极管 IN4007 和 FR157 在本电路中能互换吗 ？为什么 ？ 11. 肖特基二极管与普通整流二极管有何异同点 ？ 12. 查找资料 ，写出 三极管 2SC2625 和 2SC1815 主要参数 。为什么 二种三极管 不能互换 ？ 13. 查找 TL494 的原版 pdf 文件，抄写 FEATURES 、DESCRIPTION 、Recommended Operating Conditions 章节和表格 ，并翻译成中文 。 抄写 图 FUNCTIONAL BLOCK DIAGRAM 、Figure 1. Operational Test Circuit and Wav eforms。 附录附录附录附录 、 、参考书 参考书参考书参考书 徐德鸿译 开关电源设计指南 朱兆优等 ， 电子电路设计技术 ， 国防工业 出版社