TL494降压电路课程设计
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基于TL494太阳能降压充电电路设计【摘要】介绍了太阳能充电电路的原理与工作特性,分析了基于Tl494芯片的降压型电路,设计了降压型充电电路,并制作了实物。
该方案电路简单,可靠性高,转换效率高,可用于多种常用电器的充电。
【关键词】太阳能;光伏发电;降压电路;TL494引言随着社会经济的发展和人口的增加,世界各国对传统能源的开发步伐也越来越大,传统能源变得越来越紧缺和昂贵,新能源,特别是可再生能源有着广阔的发展前景。
近年来,太阳能光伏发电已经在越来越多的场合得到了应用。
由于太阳能有着取之不尽,用之不竭的优点,并且绿色环保。
世界各国均在太阳能技术研究开发投入极大的科技力量,从而在未来的发展更有优势。
太阳能光伏发电充电器是一种利用太阳能作为能源,通过光伏电池转换为电能,并进一步通过直流斩波电路变为目标电器设备所需的电压。
其结构如图1所示。
其实太阳能电池板在阳光的照射下可以产生20V左右的电压,降压电路把20V的电压变为12V以下电压,在输出端有反馈电路将输出电压信号与给定电压进行比较,并通过控制回路实现电压的自动控制。
这样的降压充电电路结构简单、成本较低,因此这种降压充电电路具有良好的市场前景。
图1 太阳能光伏发电充电电路结构1.降压斩波电路的工作特性降压斩波电路是基本的直流变换器之一。
目前的大部分太阳能光伏发电变换器输出电压一般在20V左右,而普通电子设备输入电压一般为12V以内,输出电压小于输入电压,因此关于降压型斩波变换电路研究非常重要。
图2是降压拓扑的电路图。
电路中的开关管MOS1采用MOSFET;二极管D1起续流作用,在MOS1关断时为电感L1电流提供续流通路;L1为能量传递电感,C1为滤波电容,R1为负载;VDC1为输入直流电源。
图2 降压拓扑电路图当开关管导通时,电源向电感充电,电感电压左正右负;而负载电压上正下负,此时在R与L之间的二极管由于承受反偏电压而截止。
电感充电电流为线性上升。
开关电源TL494控制芯片的电路设计及调试(开关电源课程设计)
开关电源TL494控制芯片是一种常用的控制芯片,它能够实现开关电源的电压和电流稳定控制,是开关电源的核心控制部件。
下面是TL494控制芯片的电路设计及调试步骤:
1. 电路设计
根据开关电源的需要,设计电源的输入电压、输出电压和输出电流等参数,并选择合适的开关管、电感和电容等元件。
2. 搭建电路原型
根据电路设计图,搭建电路原型,注意元件的布局和连接方式,保证电路的稳定性和可靠性。
3. 编写程序并调试
将TL494控制芯片与MSP430单片机相连接,并编写程序。
在调试过程中,可以先将电源的输出电压和电流设定为目标值,然后逐步调整控制芯片的参数,如占空比、频率等,观察输出是否稳定和符合要求。
如果出现问题,可以通过示波器等工具进行检测和分析,找出问题所在并进行调整。
4. 完善电路和程序
在调试完成后,可以对电路和程序进行完善,如加入保护电路、优化控制算法等,以提高电源的性能和稳定性。
需要注意的是,在设计和调试过程中,应注意安全问题,如避免高压触电、防止电路短路等,以确保人身安全和电路的正常运行。
电⼒电⼦课程设计⽰例-TL494斩控式单相交流调压电路⽬录⼀、概述 (2)⼆、总体⽅案 (4)2.1 总体设计思路 (4)2.2 交流斩波调压的基本原理 (8)三、主电路设计 (9)3.1主要技术条件及要求 (9)3.2 开关器件的选择 (9)3.3 主电路计算及元器件参数选型 (9)3.4 主电路结构设计 (10)3.5 主电路保护电路设计 (12)四、单元控制电路设计 (14)4.1主控制芯⽚的详细说明 (14)4.1.1 芯⽚的选择 (14)4.1.2 芯⽚的详细介绍 (14)4.1.3 芯⽚的⼯作原理 (16)4.2 驱动电路设计 (18)4.3 过零检测及续流触发电路 (18)4.4 控制保护电路设计 (19)4.5谐波分析 (20)五、总结与⼼得 (23)附录 (24)总体电路图: (24)参考⽂献 (25)⼀、概述在⼯业⽣产及⽇⽤电⽓设备中,有不少交流供电的设备采⽤控制交流电压来调节设备的⼯作状态,如加热炉的温度、电源亮度、⼩型交流电机的转速等。
这样就需要设计⼀种交流调压电路来控制,其基本原理是把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中,通过对晶闸管的控制就可以控制交流电⼒。
在每⼀个周波内通过对晶闸管开通相位的控制,可以⽅便地调节输出电压的有效值,这种电路称为交流调压电路。
⽤在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。
采⽤晶闸管作为开关元件的典型单相交流调压电路如图1所⽰。
常⽤通断控制或相位控制⽅法来调节输出电压。
交流调压电路也⼴泛⽤于灯光控制(如调光台灯和舞台灯光控制)及异步电动机的软起动,也⽤于异步电动机调速。
在供⽤电系统中,这种电路还常⽤于对⽆功功率的连续调节。
此外,在⾼压⼩电流或低压⼤电流中,也常采⽤交流调压电路调节变压器⼀次电压。
如采⽤晶闸管相控整流电路,⾼电压⼩电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联,同时,低电压⼤电流直流电源需要很多晶闸管并联。
这都是⼗分不合理的。
TL494课程设计一、教学目标本课程的教学目标旨在让学生掌握TL494课程的核心知识,包括理解TL494的基本概念、特点和应用。
在知识目标方面,学生应能够准确描述TL494的工作原理、组成部分及其在实际工程中的应用。
技能目标方面,学生应具备运用TL494解决实际问题的能力,包括分析、设计和优化TL494电路。
情感态度价值观目标方面,学生应培养对电子技术的兴趣,增强创新意识和团队合作精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括TL494的基本概念、工作原理、典型应用及其优化设计。
具体包括以下几个方面:1.TL494的组成部分及其功能;2.TL494的工作原理及其工作状态分析;3.TL494的典型应用场景及其电路设计;4.TL494的优化设计方法及其在实际工程中的应用。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括以下几种方法:1.讲授法:通过讲解TL494的基本概念、工作原理和典型应用,使学生掌握相关知识;2.讨论法:学生进行小组讨论,分享彼此对TL494的理解和心得,促进学生之间的交流;3.案例分析法:分析实际工程中的TL494应用案例,让学生学会将理论知识应用于实际问题;4.实验法:安排实验室实践环节,让学生动手搭建TL494电路,增强实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的TL494教材,为学生提供系统的理论知识;2.参考书:提供相关的电子技术参考书籍,丰富学生的知识体系;3.多媒体资料:制作精美的PPT课件,辅助讲解和展示TL494的相关知识;4.实验设备:准备TL494实验所需的仪器设备,为学生提供实践操作的机会。
通过以上教学资源的支持,我们将努力提高本课程的教学质量,帮助学生更好地掌握TL494知识,提升实际应用能力。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化、全过程的方式进行,以全面、客观地评价学生的学习成果。
TL494降压开关电源的设计一、设计任务及要求:1、掌握TL494主要性能参数、端子功能、工作原理及典型应用2、掌握DC—DC降压型开关电源原理,掌握电路布线及焊接。
主要技术指标:设计要求:1直流输入:0—30v,电压变化范围为+15%~-20%;2输出电压:5v—30v连续可调,最大输出电流1.5A二、DC—DC变换器buck线路(降压电路)的原理图如图1所示,降压线路的基本特征为:输出电压低于输入电压,输出电流为连续的,输入电流是脉动的。
图1S为开关管,D为续流二极管,当给S一个高电平使得开关管导通,输入电源对电感,电容充电,同时向负载供电。
当给S一个低电平时使得开关管关断,负载电流经二极管续流。
改变开关管的占空比即能改变输出的平均电压。
三、TL494中文资料及应用电路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主要特征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。
内止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。
TL494引脚图TL494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。
四、电路设计输出为5V的电源电路:电路分析:50u/50v是滤波电容对输入电源滤波,47欧的电阻主要是当8和11引脚输出高电平时不足以驱动大功率三极管,通过47欧电阻来上拉高电平,将高电平拉高驱动三极管,当三极管导通以后就铅位到三极管基极和发射极的管压降。
8和11引脚处的150欧电阻是限流电阻。
2和3引脚处连接成PI 调节器,提高精度,增加电路的稳定性。
TL494降压电路——课程实验报告题目:TL494降压电路专业:应用电子技术班级:学号:姓名:日期:2011-11-2指导老师:目录1 实验的目的及任务 (2)1.1 实验目的 (2)1.2实验的任务及要求 (2)2 TL494电路方框图 (3)3 TL494脉宽调试电路 (3)3.1 TL494芯片主要特征 (4)3.2 TL494工作原理简述 (4)3.3 TL494电路方框图原理图 (5)4 电路的实测结果 (6)4.1 5脚锯齿波的电路波形 (6)4.2 8脚的电路波形 (6)4.3 降压的输出波形 (7)5 电路的安装与调试 (8)6实验中出现的问题以及解决方法 (8)7实验心得 (8)1实验的目的及任务1.1实验目的1.熟悉掌握一些基本器件的应用。
2.电子系统的一般设计方法。
3.掌握PCB制版方法。
4.熟悉常用仪表,了解电路调试的基本方法1.2实验的任务及要求1设计由用L494、TOP42为主控芯片的降压电路,使其输出为5V2.掌握脉宽调制PWM控制模式3.进一步掌握制版、电路调试等技能。
4.要求用protel按照器件标准画出原理图2 TL494电路方框图图2-1 TL494电路方框图3 TL494脉宽调试电路3.1 TL494芯片主要特征1.集成了全部的脉宽调制电路2.内置主从振荡器3.内置误差放大器4.内置5v参考基准电压源5.可调整死区时间6.内置功率晶体管可提供最大500mA的驱动能力7.输出可控制推拉电路或单端电路8.欠压保护3.2 TL494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:f=1.1/(Rt*Rc)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。
电子技术课程设计报告设计课题:基于TL494的非隔离开关电源设计专业班级:学生姓名:指导教师:设计时间:物理与电子工程学院目录1 设计任务与要求42 集成稳压电源和开关电源的区别4集成稳压器的组成 4开关电源的组成53 开关电源的分类64 常见开关电源的介绍6基本电路7单端反激式开关电源7单端正激式开关电源8自激式开关稳压电源8推挽式开关电源9降压式开关电源9升压式开关电源10反转式开关电源105 buck变换器11buck工作原理11buck变换器的参数计算126 TL494 脉宽调制电路14TL494 芯片主要特征14TL494 工作原理简述14标准BUCK(降压)电路图157 性能测试结果分析168.结论与心得错误!未定义书签。
9.参考文献1710.附录17基于TL494的非隔离开关电源设计一、设计任务与要求1.掌握PCB制板技术、焊接技术、电路检测以及集成电路的使用方法。
2.掌握TL494的非隔离开关电源的设计、组装与调试方法。
3.研究开关电源的实现方法,并按照设计指标要求进行电路的设计与仿真。
具体要求如下:分析、掌握该课题总体方案,广泛阅读相关技术资料,并提出自己的见解。
掌握开关电源的工作原理。
设计硬件系统并进行仿真,掌握系统调试方法,使系统达到设计要求。
主要技术指标设计要求:直流输入电压:10~40V;输出电压:5V;输出电流:1A;效率:≥72%。
二、集成稳压电源和开关电源的区别(1)、集成稳压器的组成图1 集成稳压器的组成电路内部包括了串联型直流稳压电路的各个组成部分,另外加上保护电路和启动电路。
1.调整管在W7800系列三端集成稳压电路中,调整管为由两个三极管组成的复合管。
这种结构要求放大电路用较小的电流即可驱动调整管发射极回路中较大的输出电流,而且提高了调整管的输入电阻。
2.放大电路在W7800系列三端集成稳压电路中,放大管也是复合管,电路组态为共射接法,并采用有源负载,可以获得较高的电压放大倍数。
3.基准电源在W7800系列三端集成稳压电路中,采用一种能带间隙式基准源,这种基准源具有低噪声、低温漂的特点,在单片式大电流集成稳压器中被广泛采用。
4.采样电路在W7800系列三端集成稳压电路中,采样电路由两个分压电阻组成,它对输出电压进行采样,并送到放大电路的输入端。
5.启动电路启动电路的作用是在刚接通直流输入电压时,使调整管、放大电路和基准电源等部分建立起各自的工作电流。
当稳压电路正常工作后,启动电路被断开,以免影响稳压电路的性能。
6.保护电路在W7800系列三端集成稳压电路中,芯片内部集成了三种保护电路,它们是限流保护电路、过热保护电路和过压保护电路。
(2)、开关电源的组成图2 开关电源的组成当输出电压发生变化时,采样电路将输出电压变化量的一部分送到比较放大电路,与基准电压进行比较并将二者的差值放大后送至脉冲调制电路,使脉冲波形的占空比发生变化。
此脉冲信号作为开关管的输入信号,使调整管导通和截止时间的比例也发生变化,从而使滤波后输出电压的平均值基本保持不变。
三、开关电源的分类1、按开关管的连接方式,开关电源可分为串联型开关电源和并联型开关电源。
串联型开关电源的开关管是串联在输入电压和输出负载之间,属于降压式稳压电路;而并联型开关电源的开关管是在输入电压和输出负载之间并联的,属于升压式稳压电路。
2、按激励方式,开关电源可分为自激式和他激式。
在自激式开关电源中,由开关管和高频变压器构成正反馈环路,来完成自激振荡,类似于间歇振荡器;而他激式开关电源必须附加一个振荡器,振荡器产生的开关脉冲加在开关管上,控制开关管的导通和截止,使开关电路工作并有直流电压输出。
3、按调制方式,开关电源可分为脉宽调制(PWM)方式和脉频调制(PFM)方式。
PWM是通过改变开关脉冲宽度来控制输出电压稳定的方式,而PFM是当输出电压变化时,通过取样比较,将误差值放大后去控制开关脉冲周期(即频率),使输出电压稳定。
4、按输出直流值的大小,开关电源可分为升压式开关电源和降压式开关电源,也可分为高压开关电源和低压开关电源。
5、按输出波形,开关电源可分为矩形波和正弦波电路。
6、按输出性能,开关电源可分为恒压恒频和变压变频电路。
7、按开关管的个数及连接方式又可将开关电源分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式等。
单端式仅用一只开关管,推挽式和半桥式采用两只开关管,全桥式则采用四只开关管。
8、开关电源按能量传递方式又可分为正激式和反激式。
9、按软开关方式分,开关电源有电流谐振型、电压谐振型、E类与准E类谐振型和部分谐振型等。
常见开关电源的介绍1.基本电路开关式稳压电源的基本电路框图如下图3所示。
交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。
这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。
控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。
图3 基本电路单端反激式开关电源单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。
电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。
所谓的反激,是指当开关管VT1 导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管VD1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。
当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及VD1 整流和电容C滤波后向负载输出。
单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路,输出功率为20-100W,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率。
唯一的缺点是输出的纹波电压较大,外特性差,适用于相对固定的负载。
单端反激式开关电源使用的开关管VT1 承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍,工作频率在20-200kHz之间。
图4 单端反激式开关电源单端正激式开关电源单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。
这种电路在形式上与单端反激式电路相似,但工作情形不同。
当开关管VT1导通时,VD2也导通,这时电网向负载传送能量,滤波电感L储存能量;当开关管VT1截止时,电感L通过续流二极管VD3 继续向负载释放能量。
在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2,它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。
为满足磁芯复位条件,即磁通建立和复位时间应相等,所以电路中脉冲的占空比不能大于50%。
由于这种电路在开关管VT1导通时,通过变压器向负载传送能量,所以输出功率范围大,可输出50-200 W的功率。
电路使用的变压器结构复杂,体积也较大,正因为这个原因,这种电路的实际应用较少。
图5 单端正激式开关电源4.自激式开关稳压电源自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。
这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源,也是目前广泛使用的基本电源之一。
当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流,使VT1开始导通,其集电极电流Ic在L1中线性增长,在L2 中感应出使VT1 基极为正,发射极为负的正反馈电压,使VT1 很快饱和。
与此同时,感应电压给C1充电,随着C1充电电压的增高,VT1基极电位逐渐变低,致使VT1退出饱和区,Ic 开始减小,在L2 中感应出使VT1 基极为负、发射极为正的电压,使VT1 迅速截止,这时二极管VD1导通,高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。
在VT1截止时,L2中没有感应电压,直流供电输人电压又经R1给C1反向充电,逐渐提高VT1基极电位,使其重新导通,再次翻转达到饱和状态,电路就这样重复振荡下去。
这里就像单端反激式开关电源那样,由变压器T的次级绕组向负载输出所需要的电压。
自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从,也省去了控制电路。
电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态,具有输人和输出相互隔离的优点。
这种电路不仅适用于大功率电源,亦适用于小功率电源。
图6 自激式开关电源5.推挽式开关电源推挽式开关电源的典型电路如图六所示。
它属于双端式变换电路,高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。
电路使用两个开关管VT1和VT2,两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止,在变压器T次级统组得到方波电压,经整流滤波变为所需要的直流电压。
这种电路的优点是两个开关管容易驱动,主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。
电路的输出功率较大,一般在100~5000W范围内。
图7 推挽式开关电源6.降压式开关电源降压式开关电源的典型电路如图七所示。
当开关管VT1 导通时,二极管VD1 截止,输人的整流电压经VT1和L向C充电,这一电流使电感L中的储能增加。
当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,经负载RL和续流二极管VD1释放电感L中存储的能量,维持输出直流电压不变。
电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。
这种电路使用元件少,它同下面介绍的另外两种电路一样,只需要利用电感、电容和二极管即可实现。
图8 降压式开关电源7.升压式开关电源升压式开关电源的稳压电路如图八所示。
当开关管VT1 导通时,电感L储存能量。
当开关管VT1 截止时,电感L感应出左负右正的电压,该电压叠加在输人电压上,经二极管VD1向负载供电,使输出电压大于输人电压,形成升压式开关电源。
图9 升压式开关电源8.反转式开关电源反转式开关电源的典型电路如图九所示。
这种电路又称为升降压式开关电源。
无论开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压,电路均能正常工作。
当开关管VT1导通时,电感L 储存能量,二极管VD1 截止,负载RL靠电容C 上次的充电电荷供电。
当开关管VT1截止时,电感L中的电流继续流通,并感应出上负下正的电压,经二极管VD1向负载供电,同时给电容C充电。
以上介绍了脉冲宽度调制式开关稳压电源的基本工作原理和各种电路类型,在实际应用中,会有各种各样的实际控制电路,但无论怎样,也都是在这些基础上发展出来的。
图10 反转式开关电源五、buck变换器1. buck工作原理BUCK变换器又称降压变换器,它是一种对输入输出电压进行降压变换直流斩波器,即输出电压低于输入电压。
其基本结构如图所示。
假定:(l)开关晶体管、二极管均是理想元件,也就是可以快速地“导通”和“截止”,而且导通压降为零,截止时漏电流为零;(2)电感、电容是理想元件,电感工作在线性区未饱和,寄生电阻为零,电容的等效串联电阻为零;(3)输出电压中纹波电压与输出电压比值小到允许忽略。
图Buck变换器电路工作过程:当主开关Tr导通,如图所示,is=i流过电感线圈L,电流线性增加在负载R上流过电L流Io,两端输出电压Vo,极性上正下负。