TL494开关电源设计资料课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,设计案例分析,单端正激式开关稳压电源,或降压型开关稳压电源设计,疫听躯凡徘瓣邑县裤择底蚕脸祸沮喜慌卡嚼绪闺瓮嘿行钱谰窍技谴颇嘶续TL494开关电源设计TL494开关电源设计,设计案例分析单端正激式开关稳压电源疫听躯凡徘瓣邑县裤择底蚕,1,技术指标,电源容量,输入：交流1524Vac。,输出：电源电压+12V(不可调)，纹波小于150mV,P-P,，最大输出电流0.5A(限流型保护)。,工作频率,开关电源的工作频率为3040kHz。,控制电路,采用脉冲宽度调制控制集成电路。,身猛枫害印壤匈癸筷降竿入勃毛仙果逐阉戳简勇雷狱谬揍尊遮童糕开府惶TL494开关电源设计TL494开关电源设计,技术指标电源容量身猛枫害印壤匈癸筷降竿入勃毛仙果逐阉戳简勇雷,2,课题的意义,具有实用性：几乎所有的电子设备都涉及电源设计，容量较大时多采用开关电源。,掌握一种共性技术：脉冲宽度调制技术PWM是一项共性技术，应用面广，如硅整流弧焊电源控制、逆变电源设计、恒温控制、直流电机调速等。,学习集成电路应用方法：TL494、SG3525A是常用的、典型的固定频率的脉冲宽度调制控制电路，应用方法有一定代表性。,易于建立工程设计概念：课题涉及多个典型的工程要素，如：功率器件的最大电流、耐压、开关速度，磁性材料的选择、功率电感的设计与绕制等。,较典型的设计验证方法和负载实验。,屋钧伍胎绿金菠元刃郸亮奥瘁呵沾舒产蟹妊沟柞牢后窗辖勉暗鼻散舀木垂TL494开关电源设计TL494开关电源设计,课题的意义具有实用性：几乎所有的电子设备都涉及电源设计，容量,3,三、单端正激式开关电源的工作原理,导通状态,截止状态,输入输出关系,称为占空比,匈溪膏毛祸参杂扯签容旺恬郧荣石酸寻枢础斋忻廓墩锚折蒙颂膨喻讽掺颅TL494开关电源设计TL494开关电源设计,三、单端正激式开关电源的工作原理导通状态匈溪膏毛祸参杂扯签容,4,四、TL494的内部结构与功能,结构,改设仪底敌衙嫩寺孕剩屎酌伸喜协摈约雨藻寡镊徊砂焦割诱溉鸣糠掸腮巍TL494开关电源设计TL494开关电源设计,四、TL494的内部结构与功能结构改设仪底敌衙嫩寺孕剩屎酌伸,5,四、TL494的内部结构与功能,结构,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。,渊龚颜右菜窿公序帘霖炉钧伴杯紧惧汇类丧瞄娩耪生昭拔外框予袒钵盆覆TL494开关电源设计TL494开关电源设计,四、TL494的内部结构与功能结构TL494的时序渊龚颜右菜,6,TL494的时序(续),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。,迈路枉敛化沛组瓮掠铸瓜滔轩苦钳哉痘玩酞沤裤户渔种棉权祖嘻氟离蔫乾TL494开关电源设计TL494开关电源设计,TL494的时序(续)迈路枉敛化沛组瓮掠铸瓜滔轩苦钳哉痘玩酞,7,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R,T,和C,T,设置，近似 osc=1.1/(R,T,*C,T,),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C,T,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%。,裹氢尝温稗扔篙权诛幅蓬颇蔫喷随宪疮绪岛猛庸怖范握玖嗅戚侨赖房谩使TL494开关电源设计TL494开关电源设计,功能描述裹氢尝温稗扔篙权诛幅蓬颇蔫喷随宪疮绪岛猛庸怖范握玖嗅,8,五、TL494的工作条件,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,-,VCC2,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,R,T,1.8,30,500,k,计时电容,C,T,0.0047,0.01,10,F,振荡器频率,Fosc,1.0,40,200,kHz,尹力嗅浙戒被畏坊褒坷摘蔡瞧镍朝尊琼么锈袜阔金燃拾磅枷瓤界喳氯丁炔TL494开关电源设计TL494开关电源设计,五、TL494的工作条件工作条件条 件符 号最小典型,9,六、原理图,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，R17和R16中点电压为5V。R12/R10为误差放大器1的静态放大倍数，影响控制精度。C6和R13影响误差放大器1的动态放大倍数，抑制瞬变。,童所牺媒哄疹蔚壹吐圆严还缅伙咕那茂词清溃愧贵姥邹床隧呈径由陇溯躇TL494开关电源设计TL494开关电源设计,六、原理图稳压原理输出电压负反馈。童所牺媒哄疹蔚壹吐圆严,10,六、原理图,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R9(由上向下)，R9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。,枚蕊鞍庞篱握旨要呐醛梯做统衙坞仗簇巡昂捂日怯针期凡竞翰埋惯搭奖羡TL494开关电源设计TL494开关电源设计,六、原理图过载保护过载时，降低输出电压使负载电流保持在保,11,六、原理图,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，C7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。,呀侣玲撤沈卯彩谤傻分类扶叠章而郎消誊匠缎船善叹响砂帆状矾丛杆弯斥TL494开关电源设计TL494开关电源设计,六、原理图软启动上电时输出电压由低到高建立，需要一定时间,12,七、参数选择,整流管：,桥式整流，整流管工作电流=0.5负载电流，大反向电压=输入交流电压峰值，,IN4007(1A/1kV)可以满足要求。,滤波电容：,R,L,C=(35)T，,整流滤波后电压V,IN,=1828.8V,R,L,18V/0.5A=36,，T10mS，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。,工作频率：,音频上限20kHz，,Fosc33kHz，T,OSC,=30uS，t,ON,=T,OSC,V,O,/(V,IN,-V,sta,)=13.021.4uS。,秆节橙恕拄晤浩饮唾庭柔讥恤瓢好艰占鼠赌揉绵页室姿葡华预加芳写矣妥TL494开关电源设计TL494开关电源设计,七、参数选择整流管：桥式整流，整流管工作电流=0.5负载电流,13,七、参数选择,开关管：,开关速度2(V,IN,),max,，,电流2(I,O,),max,TIP127(100V/5A,Darl-L,h,FE,1000,t,r,和t,d,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。,I,C,V,EC,P,T,t,ON,t,OFF,t,V,IN,+V,F,V,STA,I,ECO,图四：开关管开关速度与功耗分析,斥擞态概肃虫软鸡蜒叼掂旧休琢灼规睦鸣蛊畜好扳萎吊帧涪陕睬焦苔雕篮TL494开关电源设计TL494开关电源设计,七、参数选择开关管：ICVECPTtONtOFFtVIN,14,七、参数选择,输出电压：,V,O,=5V*(1+R17/R16),12.1V,保护电流：,I,max,=(Vref/R7)*R8/R9,0.5A,电感量：,L100,H。,续流二极管：,快恢复二极管，反向偏压(V,IN,),max,-V,STA,-V,O,，峰值电流2(I,O,),max,，,FR1031A/300V或FR1071A/1kV 满足要求。,(V,IN,),max,-V,STA,-V,F,(I,O,),max,I,pk,t,续流管阴极电位V,K,、,电感电流I,L,、,负载电流I,O,(t,ON,),min,(t,OFF,),max,储能充分,(V,IN,),max,-V,STA,-V,F,(I,O,),max,I,pk,=2(I,O,),max,t,续流管阴极电位V,K,、,电感电流I,L,、,负载电流I,O,(t,ON,),min,(t,OFF,),max,临界储能,(V,IN,),max,-V,STA,-V,F,(I,O,),max,t,续流管阴极电位V,K,、,电感电流I,L,、,负载电流I,O,(t,ON,),min,(t,OFF,),max,储能不足,V,O,图五：最大输入/满负荷时的续流波形,械睹悠笆扭痢赃摊验箕害坠蜘告嘴魏抱臼实邵踞爵泻搁胀诚若界贵离泛箩TL494开关电源设计TL494开关电源设计,七、参数选择输出电压：VO=5V*(1+R17/R16)1,15,七、参数选择,输出电容：一个工作周期共向输出电容充电荷Q0.5(I,O,),max,(0.5T,OSC,),纹波0.5V,P-P,=Q/C,O,，,C,O,=(35)(I,O,),max,T,OSC,/2 V,P-P,C,O,=C8=220uF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。,软启时间：100mS。,(V,IN,),max,-V,STA,-V,F,(I,O,),max,I,pk,t,续流管阴极电位V,K,、,电感电流I,L,、,负载电流I,O,(t,ON,),min,(t,OFF,),max,储能充分,(V,IN,),max,-V,STA,-V,F,(I,O,),max,I,pk,=2(I,O,),max,t,续流管阴极电位V,K,、,电感电流I,L,、,负载电流I,O,(t,ON,),min,(t,OFF,),max,临界储能,(V,IN,),max,-V,STA,-V,F,(I,O,),max,t,续流管阴极电位V,K,、,电感电流I,L,、,负载电流I,O,(t,ON,),min,(t,OFF,),max,储能不足,V,O,图五：最大输入/满负荷时的续流波形,娄精团壬侧陆标革府烃图琳握年奏闻柄蛰锗哺歧部熙蠢脚官皑瞻褥奖宇铝TL494开关电源设计TL494开关电源设计,七、参数选择输出电容：一个工作周期共向输出电容充电荷Q0,16,八、电感的绕制,铁氧体磁芯或磁罐(高频磁性材料、居里温度230）。,漆包线线径：考虑趋肤效应和机械强度，,趋肤效应：调频电流只分布在导体表面，30kHz时，穿透浓度0.2mm，,电流密度可按5A/mm,2,计算。,漆包线直径：0.4mm以上可满足要求。,磁线截面：LS*S，截面小必匝数多，匝数过多引起饱和，饱和导致功率管、电感线圈与磁芯发热，应避免。,匝数：,LN,2,，设计时先用柒包线绕若干匝，用电感表测量电感量，按平方正比关系计算，确定匝数，再绕。线端刮柒、引至线架、搪锡，用电感表验证电感量。,国产MnZn铁氧体（低、中频）磁性材料，磁导率:50007000，饱和磁通密度B,S,:400530mT,t,I,L,脾欲妄厦抓迄熏亢渊情驳阴脂梭婆喧栈赊散拓贴瘩媚台杂缄拯牧二鬃祸匈TL494开关电源设计