tl494是美國德州儀器公司生產的一種電壓驅動型脈寬調變控制積體電路，主要應用在各種開關電源中。本文介紹它與相應的輸入、輸出電路等一起構成乙個單迴路控制器。
1、tl494管腳配置及其功能
tl494的內部電路由基準電壓產生電路、振盪電路、間歇期調整電路、兩個誤差放大器、脈寬調變比較器以及輸出電路等組成。圖1是它的管腳圖，其中1、2腳是誤差放大器i的同相和反相輸入端；3腳是相位校正和增益控制；4腳為間歇期調理，其上加0～3.3v電壓時可使截止時間從2%線懷變化到100%；5、6腳分別用於外接振盪電阻和振盪電容；7腳為接地端；8、9腳和11、10腳分別為tl494內部兩個末級輸出三極體集電極和發射極；12腳為電源供電端；13腳為輸出控制端，該腳接地時為併聯單端輸出方式，接14腳時為推挽輸出方式；14腳為5v基準電壓輸出端，最大輸出電流10ma；15、16腳是誤差放大器ii的反相和同相輸入端。
2、迴路控制器工作原理
迴路控制器的方框圖如圖2所示。被控制量（如壓力、流量、溫度等）通過感測器交換為0～5v的電訊號，作為閉環迴路的反饋訊號，通過有源簡單二階低通濾波電路進行平滑、去除雜波干擾後送給tl494的誤差放大器i的in+同相輸入端。設定輸入訊號是由tl494的5v基準電壓源經一精密多圈電位器分壓，由電位器動端通過有源簡單二階低通濾波電路接入tl494的誤差放大器i的in-反相輸入端。
反饋訊號和設定訊號通過tl494的誤差放大器i進行比較放大，進而控制脈衝寬度，這個脈衝空度變化的輸出又經過整流濾波電路及由整合運算放大器構成的隔離放大電路進行平滑和放大處理，輸出乙個與脈衝寬度成正比的、變化範圍為0～10v的直流電壓。這個電壓就是所需要的輸出控制電壓，用它去控制執行電路，及時調整被控制量，使被控制量始終與設定值保持一致，形成閉環單迴路控制。
用tl494實現的單迴路控制器的電路原理圖如圖3所示。
2.1 輸入電路
兩個運算放大器ic1a、ic1b都接成有源簡單二階低通濾電路，分別作為反饋訊號輸入和設定訊號輸入的處理電路。在電路設計上，兩個輸入電路採取完全對稱的形式。將有源簡單二階低通濾波電路的截止頻率fp設計為4hz，根據有源簡單二階低通濾波電路中fp=0.
37f0（f0為該濾波器的特徵頻率）選取c1與c2為1μf,然後算得r1與r2為16kω。這樣可以濾除由於感測器距離較遠輸入引線過長而帶來的高頻雜波干擾和平滑感測器訊號本身的波動，使加入到tl494的管腳1即誤差放大器i同相輸入端in+的訊號盡可能地平滑和相對穩定。在有源簡單二階低通濾波電路與誤差放大器i同相輸入端in+之間接有10kω的限流隔離電阻。
把tl494的14腳輸出的5v基準電壓源，用一3.3kω精密多圈電位器w1分壓作為設定輸入訊號，通過與處理感測器反饋訊號相同的電路，送入tl494的管腳2，即誤差放大器i的反相輸入端in-端。實驗中發現，r19、r20這兩個限流隔離電阻必不可少。
否則，tl494誤差放大器i的兩個輸入端的電位將相互影響。另外，實驗資料還表明，tl494誤差放大器的兩個輸入端在低電壓時跟蹤的線性不大好，故這裡將兩個輸入運算放大器的放大倍數取為2，以改善反饋訊號與設定訊號的跟蹤線性。
2.2 脈寬調變電路
在本控制器中只用到了tl494的誤差放大器i，故將誤差放大器ii的in+（16腳）接地、in-（15腳）接高電平。為保護tl494的輸出三極體，經r13和r10分壓，在4腳加接近0.3v的間歇調整電壓。
r9、r12和c5組成了相位校正和增益控制網路。經過實驗，在本控制器中振盪電阻和振盪電容分別取200kω和0.1μf。
輸出採用並取方式，取自發射級。整機電源取12v單電源。
2.3 輸出電路
為了把脈寬變化的方波訊號轉換為大小變化的直流訊號，通過開關二極體d1、電容c8進行整流濾波。r15作為整波濾波的輸出負載，還在脈衝截止期間為c8提供放電迴路，使c8上的電壓與tl494輸出的脈寬成正比。為使輸出電壓進一步平滑、提高帶負載能力以及使輸出電壓在0～10v之間變化，又加入了一級壓控電壓源二階低通濾波電路。
在圖中所示元件引數下，最大的直流輸出電壓是10v，ic3a輸出端接的10v穩壓二極體，是保證在意外的情況下，使輸出電壓不大於10v。
3、工作過程
當反饋訊號大於設定值時，通過tl494的脈寬調變作用，其9腳與10腳併聯輸出訊號的脈寬減小，這個輸出訊號再經整流濾波電路及隔離與放大輸出電路，使最後輸出的直流控制訊號的電壓相應下降。直流控制訊號通過控制電路經執行機構（如電動機、電熱管等）使被控制量下降，再進而通過感測器使反饋訊號降低，形成單迴路閉環控制。當反饋訊號小於設定值時，上述控制過程相反。
另外，還可以根據被控制系統的具體情況，來調整輸入二階低通濾波器的電容大小，使控制過程及時、準確、穩定。再有，為使控制過程直觀，還應加上設定量及被控制量的顯示（指示）電路。可從兩個輸入端取出訊號，然後分別通過隔離放大電路（如用運算放大器組成的電壓跟隨器）送到表頭指示。
表頭可採用多功能數字式電子錶頭成品或直接用滿量程5v的機械表示。
4、實測資料分析
表1～表3的資料是在輸出端接10kω負載電阻的開環條件下用dt9102a型數字萬用表測得的。其中反饋訊號及設定訊號分別用精密多圈電位器對標準5v基準源分壓來模擬，並且測量點取自ic1a及ic1b的輸出端即ic1的1腳和7腳，輸出取自ic3a的1腳。所有單位均為伏。
表1 開環的條件下實測資料組1
表2 開環的條件下實測資料組2
表3 開環的條件下實測資料組3
對實際的迴路控制器電路測量了多組資料，限於篇幅僅更出以上**資料。從測得的資料分析，我們可看出，在開環條件下該控制器的反饋訊號的動態範圍很小，僅在±0.225v範圍內。
當構成閉環聯迴路控制時，合理的控制系統中（執行機構的最大輸出穩定值應為最大設定值的1.1至1.2倍），可以得出反饋量與設定量一定有乙個動態平衡值，且在該平衡值睛，反饋量與設定量的一致性應非常好。
也就是說，該控制器的控制靈敏度和控制精度都很高。
經實際應用，證明了以上的分析。該控制器的控制靈敏度和控制精度都很高，可完全取代一些成本高、電路複雜的單迴路控制器。
綜上所述，用tl494為主要元件實現的閉環單迴路控制器具有構思新穎、電路簡單、成本低廉以及控制過程穩定等特點，在很多任務業控制場合可獲得廣泛的應用。
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