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TL494构成的开关电源脉宽调制器原理图
来源：本站整理 作者：小兰日 10:45
[导读] 该开关电源脉宽调制器采用性价比较高的 脉宽调制器 T L494。TL494 的第四脚为死区控制， 它既可以为变换功率管提供安全的死区时间控制， 也可以作为驱动芯片的软启动控制。开机瞬间
该开关电源脉宽调制器采用性价比较高的T L494。TL494 的第四脚为死区控制， 它既可以为变换功率管提供安全的死区时间控制， 也可以作为驱动芯片的软启动控制。开机瞬间， 电容器C1上未建立电压， + 5 V 通过电容C1 送TL494: 4 脚， 封锁脉宽调制器的输出脉冲。随着电容C1 两端电压逐渐升高， T L494: 4 脚电压逐渐下降， 驱动脉冲宽度逐渐展宽。当辅助电源+ 15 V 出现故障时， 三级管V1迅速导通， + 5 V 电压经三极管V1 送T L494: 4 脚， 切断驱动脉冲， 使开关电源停止工作而不致损坏。
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电力电子课程设计-基于TL494升压斩波电路设计.doc
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文档介绍：
电力电子课程设计
班级:自动化10-6
一、综述 1
二、电路组成 1
2.1、电容滤波二极管不可控整流电路 1
2.1.1、电容滤波二极管不可控整流电路的电路图 1
2.1.2、电路分析 2
2.2、PWM控制电路 3
2.2.1、TL494内部组成与功能 3
2.2.2、PWM控制电路 4
2.3、驱动电路 4
2.3.1、功率驱动集成芯片IR2110 5
2.3.2、基于IR2110的驱动电路 5
2.4、boost升压斩波电路 6
2.4.1、boost升压斩波电路图 6
2.4.2、boost斩波电路原理分析 6
2.4.2.1、基于实际电路的分析 6
2.4.2.2、对于电路的粗略估算 8
2.4.2.3、开关频率和占空比对电路的影响 8
三、总电路图及其调试 10
四、参考文献 12
本直流斩波电路基于TL494脉冲触发电路设计,采用IRf640N电力MOS管和IR2110驱动芯片。本电路由四部分组成:电容滤波二极管不可控整流电路,PWM控制电路,驱动电路,boost斩波电路。
工频正弦交流电经电容滤波二极管不可控整流电路整流,变为具有很小纹波的直流电,作为boost斩波电路的直流电压输入,以TL494芯片为核心的脉冲产生电路产生PWM波,经由以IR2110为核心的驱动电路接至MOS管的门极和原极,控制MOS管的开断,进而影响boost斩波电路的占空比,通过改变PWM波的占空比改变boost斩波电路输出电压。同时利用TL494的两个误差放大器设置过电压保护和过电流保护,驱动电路将控制电路和主电路经行电气隔离,对控制电路起保护作用。
二、电路组成
本电路共有四部分:电容滤波二极管不可控整流电路,PWM控制电路,驱动电路,boost升压斩波电路。
2.1、电容滤波二极管不可控整流电路
2.1.1、电容滤波二极管不可控整流电路的电路图
该电路输出是具有很小纹波的直流电压,波形近似为:
2.1.2、电路分析
如上图,假设经过整流后的电压的幅值U,则一个周期内的波形为
当电路开始工作时,电源先对电容和负载进行供电,此时电容处于充电状态,直到电容电压大于整流后的电源输出电压,此时电流为零:
故当电容开始放电时的电压为
此后二极管饭后截至,电容开始放电,直到电容电压再次和电源输出电压相同:
根据具体的参数和,利用作图法可以求得电容电压和整流输出电压相等时的电角度。易知当负载越大时,滤波电压波动性越大,电容越大时,波动性越小。
2.2、PWM控制电路
本电路基于TL494电压型脉冲宽度调制电路,TL494集成了全部的脉宽调制电路。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)。
内置误差放大器。内置5V参考基准电压源。可调整死区时间。内置功率晶体管可提供500mA的驱动能力。推或拉两种输出方式。本电路利用两误差放大器,和死区时间引脚,完成过电压保护,过电流保护和软开关功能。
2.2.1、TL494内部组成与功能
TL494内部含有一个线性锯齿波发生器,两个误差放大器,一个死区时间比较器,一个PWM比较器,脉冲换向器。
振荡器的震荡频率(开关频率)有外接的定式电阻和定式电容决定,,的值与振荡频率的关系为:
锯齿波的幅度与误差放大器的输出电压由脉宽调制(PWM)比较器进行比较,PWM比较器的输出送到脉冲触发电器和输出控制逻辑。
误差电压由误差放大器产生,误差放大器将输出电压和5V内部备参考电压内部参考源之间的电压差放大,第二个误差放大器通常用来完成电流的限制功能。输出控制逻辑用来选择功率管推挽输出还是单端输出。
死区时间控制用来防止两个输出晶体管的同台交叠。如果死区时间控制接地,死区时间占总周期的3-5%。可以用外接电阻的电容来改善误差放大器的频响。这些外接元件通常接在补偿端和误差放放大器的反相输入端之间。
2.2.2、PWM控制电路
引脚12,11,8,接到24V直流电源,反馈电压接在误差放大器1的同相输入端,其反相输入端引脚2通过4.7K的电阻与TL494内部基准电源的输出端引脚14相连接。在反馈引脚3与引脚2之间介入RC反馈网络,构成高频增益及抑制高频寄生振荡。死区时间控制引脚4通过10K电阻接地,并且与引脚14之间通过10电容相连,电阻和电容构成软启动电路。当系统上电时,由于电容的两端电压不能突变,所以引脚14输出的5V基准电压全部加在软启动电阻上,使死区控制引脚4处于高电平,死区时间比较器的输出为高电平,输出极截止,变换器不工作,两个Tip32管截止,开关电源无输出。随着软启动电容逐渐充电,电容两端的电压逐渐升高,软启动电阻两端的电压逐渐降低,输出晶体管逐渐开通,两个Tip321管逐渐开始工作。在变换器正常工作过程中,软启动电阻两端的电压近似为零。
误差放大器2的同相输入端引脚15通过1K电阻与boost输出电路的接地端连接在一起,反相输入端接地,用于抑制boost输出端电流过大。9,10引脚通R7和R10接地,其中在R7和R10之间引出控制线,作为PWM信号。
2.3、驱动电路
驱动电路的基本任务,就是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求,转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间,可以使其开通或关断的信号。驱动电路一方面将控制信号放大,另一方面提供电气隔离,保护控制电路。本驱动电路是基于IR2110功率驱动集成芯片设计的。
2.3.1、功率驱动集成芯片IR2110
IR2ll0 采用CMOS 工艺制作,逻辑电源电压范围为5 V ~ 20 V,适应TTL 或CMOS 逻辑信号输入,具有独立的高端和低端2 个输出通道。由于逻辑信号均通过电平耦合电路连接到各自的通道上,容许逻辑电路参考地(USS))之间有- 5 V和+ 5 V 的偏移量,并且能屏蔽小于50 ns 的脉冲,这样有较理想的抗噪声效果。
引脚l 和7 是两路独立的输出,分别是LO( 低端输出)和HO(高端输出),引脚3 和6 (低端电源电压)和VB( 高端浮置电源电压),引脚9(VDD)是逻辑电路电源电压,)是低端电源公共端,引脚5 和l3 分别是VS(高端浮置电源公共端)和VSS(逻辑电路接地端),引脚l0(HIN)是逻辑输入控制端,引脚ll( SD)是输入关闭端,引脚l2(LIN)是低端逻辑输入。IR2ll0 浮置电源采用自举电路,其高端工作电压可达500 V,工作频率可达到500 kHz。两路通道均带有滞后欠压锁定功能。
2.3.2、基于IR2110的驱动电路
本驱动电路如下图所示,IR2110的9号引脚与TL494的14号引脚相连,向IR2110提供稳定5V电平,12号引脚和PWM控制电路的输出控制信号相连,为IR2110低端电压输出提供控制信号,15V电源通过滤波电容接地,同时和低端电源电压引脚3相连。L0位低端电压输出端,和电力MOS管相连,提供开关
2.4、boost升压斩波电路
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