TL494工作原理與應用

2022-08-20 20:06:04 字數 3503 閱讀 7323

tl494是一種固定頻率脈寬調變電路,它包含了開關電源控制所需的全部功能,廣泛應用於單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關電源。tl494有so-16和pdip-16兩種封裝形式,以適應不同場合的要求。其主要特性如下:

tl494主要特徵

工作電壓:最小7v 典型16v 最大42v

整合了全部的脈寬調變電路。

片內建線性鋸齒波振盪器,外接振盪元件僅兩個(乙個電阻和乙個電容)。

內建誤差放大器。

內止5v參考基準電壓源。

可調整死區時間。

內建功率電晶體可提供500ma的驅動能力。

推或拉兩種輸出方式。

tl494外形圖

tl494引腳圖

tl494工作原理簡述

tl494是乙個固定頻率的脈衝寬度調製電路,內建了線性鋸齒波振盪器,振盪頻率可通過外部的乙個電阻和乙個電容進行調節,其振盪頻率如下:

輸出脈衝的寬度是通過電容ct上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個控制訊號進行比較來實現。功率輸出管q1和q2受控於或非門。當雙穩觸發器的時鐘訊號為低電平時才會被選通,即只有在鋸齒波電壓大於控制訊號期間才會被選通。

當控制訊號增大,輸出脈衝的寬度將減小。參見圖2。

tl494脈衝控制波形圖

控制訊號由積體電路外部輸入,一路送至死區時間比較器,一路送往誤差放大器的輸入端。死區時間比較器具有120mv的輸入補償電壓,它限制了最小輸出死區時間約等於鋸齒波週期的4%,當輸出端接地,最大輸出占空比為96%,而輸出端接參考電平時,占空比為48%。當把死區時間控制輸入端接上固定的電壓(範圍在0—3.

3v之間)即能在輸出脈衝上產生附加的死區時間。

脈衝寬度調製比較器為誤差放大器調節輸出脈寬提供了乙個手段:當反饋電壓從0.5v變化到3.

5時,輸出的脈衝寬度從被死區確定的最大導通百分比時間中下降到零。兩個誤差放大器具有從-0.3v到(vcc-2.

0)的共模輸入範圍,這可能從電源的輸出電壓和電流察覺得到。誤差放大器的輸出端常處於高電平,它與脈衝寬度調製器的反相輸入端進行「或」運算,正是這種電路結構,放大器只需最小的輸出即可支配控制迴路。

當比較器ct放電,乙個正脈衝出現在死區比較器的輸出端,受脈衝約束的雙穩觸發器進行計時,同時停止輸出管q1和q2的工作。若輸出控制端連線到參考電壓源,那麼調製脈衝交替輸出至兩個輸出電晶體,輸出頻率等於脈衝振盪器的一半。如果工作於單端狀態,且最大占空比小於50%時,輸出驅動訊號分別從電晶體q1或q2取得。

輸出變壓器乙個反饋繞組及二極體提供反饋電壓。在單端工作模式下,當需要更高的驅動電流輸出,亦可將q1和q2併聯使用,這時,需將輸出模式控制腳接地以關閉雙穩觸發器。這種狀態下,輸出的脈衝頻率將等於振盪器的頻率。

tl494內建乙個5.0v的基準電壓源,使用外接偏置電路時,可提供高達10ma的負載電流,在典型的0—70℃溫度範圍50mv溫漂條件下,該基準電壓源能提供±5%的精確度。

tl494內部電路方框圖

tl494脈寬調變控制電路應用

tl494單端連線輸出和推、拉(電流)結構

tl494是專用雙端脈衝調製器件,tl494為固定頻率的pwm控制電路,它結合了全部方塊圖所需之功能,在切換式電源供給器裡可單端式或雙坡道式的輸出控制。如圖1所示為tl494控制器的內部結構與方塊圖其內部的線性鋸齒波振盪器乃為頻率可規劃式(frequency programmable),在腳5與腳6連線兩個外部元件rt與ct,既可獲得所需之頻率其頻率可由下式計算得知

0圖1 tl494控制器的內部結構與方塊**

輸出脈波寬度調製之達成可藉著在電容器ct端的正鋸齒波形與兩個控制訊號中的任乙個做比較而得之。電路中的nor閘可用來驅動輸出三極體q1與q2,而且僅當正反器的時鐘輸入訊號是在低準位時,此閘才會在有效狀態,此種情況的發生也是僅當鋸齒波電壓大於控制訊號電壓的期間裡。當控制訊號的振幅增加時,此時也會一致引起輸出脈波寬度的線性減少。

如圖2所示的波形圖。

圖2 tl494控制器時序波形圖

外部輸入端的控制訊號可輸入至腳4的截止時間控制端,與腳1、2、15、16誤差放大器的輸入端,其輸入端點的抵補電壓為120mv,其可限制輸出截止時間至最小值,大約為最初鋸齒波週期時間的4%。當13腳的輸出模控制端接地時,可獲得96%最大工作週期,而當13腳接制參考電壓時,可獲得48%最大工作週期。如果我們在第4腳截止時間控制輸入端設定乙個固定電壓,其範圍由0v至3.

3v之間,則附加的截止時間一定出現在輸出上。

pwm比較器提供乙個方法給誤差放大器,乃由最大百分比的導通時間來做輸出脈波寬度的調整,此乃藉著設定截止時間控制輸入端降至零電位,而此時再回授輸入腳的電壓變化可由0.5v至3.5v之間,此二個誤差放大器有其模態(common-mode)輸入範圍由-0.

3v至(vcc-2)v,而且可用來檢知電源供給器的輸出電壓與電流。

誤差放大器的輸出會處於高主動狀態,而且在pwm比較器的非反相輸入端與其誤差放大器輸出乃為或閘(or)運算結合,依此電路結構,放大器需要最小輸出導通時間,此乃抑制迴路的控制,通常第乙個誤差放大器都使用參考電壓和穩壓輸出的電壓做比較,其環路增益可依靠回授來控制。而第3腳通常用做頻率的補償,它主要目的是為了整個環路的穩定度,特別注意的是運用回授時必須避免第3腳輸入過載電流大於600a,否則最大脈波寬度將會被不正常的限制,此兩種誤差放大器,都可利用不管是正相或反相放大都可用來穩壓。

第二個誤差放大器可用來做過電流檢知迴路,可使用檢知電阻來與參考電壓元作比較,這迴路的工作電壓接近地端,而此誤差放大器的轉換速率(slew rate)在7v之vcc時為2v/s。但無論如何在高頻運用中。由於脈波寬度比較器和控制邏輯的傳播延遲使得他不能用為動態電流限制器。

它可運用於恒流限制電路或者外加元件作成電流回疊(current feed-back)的限流裝置,而動態電流限制最好能使用截止時間控制輸入端的第4腳。

當電容器ct放電時,在截止時間比較器輸出端會有正脈波訊號輸出,此時鐘脈波可控制操作正反器,且會抑制輸出三極體q1與q2,若將輸出模控制的第13腳連線至參考電壓準位線,此時在推挽式操作下,則兩個輸出三極體在脈波訊號調製下會交替地導通,這時每乙個輸出的轉換頻率是振盪器頻率的一半。

當以單端方式(single-ended)操作時,最大工作週期須少於50%,此時輸出驅動可出三極體q1或q2取得,若在單端方式操作下需要較高的輸出電流,可以將q1與q2三極體以併聯方式連線,而且輸出模控制的第13腳必須接地,則使得正反器在失效(disable)狀態,此時輸出的轉換頻率乃相當於**器之頻率。

因此tl494約兩個輸出級可以用單端方式或是推挽式來輸出,兩個輸出關係是不被拘束的,兩個集極和射極都有輸出端可以利用,在共射極狀態下,集極和射極電流在200ma時,集極和射極飽和電壓大約在1.1v,而在共集極結構下的電壓是15v,在輸出過載之下兩個輸出都有保護作用,一般這兩個輸出在共射極的轉換時間為,所以我們可以知道其轉換速度非常地快,操作頻率可達300khz,在25℃時輸出漏電流一般都小於1a。

tl494組成實際的應用電路原理圖紙

tl494組成公升壓電源電路圖

主要引數:

power supply voitage 電源電壓

line regulation輸入電壓調節率

load regulation 負載調整率

outpot ripple輸出紋波電壓

short circuit current短路電流

efficiency 效率

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