闽南师范大学
TL494开关电源设计
姓名： X X X
学号： XXXXXXXXX
班级： XXXXXXXXX
指导教师：郭海燕
2013年6月7日
目录
摘要 (2)
1 设计任务要求 (2)
1.1 任务 (2)
1.2 实现方案 (3)
2 电路图的设计 (3)
2.1 工作原理分析 (4)
2.2 器件参数选择 (7)
3.1 9V时各工作点的波形 (7)
3.2 数据的测量 (11)
4 心得体会 (11)
5 参考资料 (12)
6 附录 (12)
摘要
本设计基于TL494设计一个开关电源。随着开关电源在计算机等家用电器等方面的广泛运用，人们对电源的效率、体积、重量及可靠性提出了更高的要求。开关电源以其效率高、体积小等优势在很多方面逐步取代效率低、体积笨重的线性电源。本课题介绍一种基于PWM 技术的全桥式开关电源，通过双端驱动的集成电路—TL494输出的PWM 脉冲控制主开关的导通来控制直流输出的。
关键词：PWM、全桥电路、开关电源、TL494
1、设计任务
1.1任务:
1.电源容量
输入：直流15~24V。
输出：电源电压5~12V(可调)，纹波小于100mVP-P，最大输出电流2A (限流型2.2A 保护)。
2.工作频率
开关电源的工作频率为30~40kHz。
3.控制电路
采用TL494脉冲宽度调制控制集成电路。
1.2实现方案：
TL494包括开关电源所需的全部控制电路，误差放大器、振荡器、脉宽调制器、脉冲发生器、两只相互交替输出的开关管和电流保护电路。故采用TL494构成开关电源。
图1：系统框图
2、电路图的设计
图2 TL494控制的带软启动的开关电源电路
2.1工作原理分析
2.1.1单端正激式开关电源的工作原理
图3:单端正激式开关电源的工作原理图图4:单端正激式开关电源的输出波形
当输入控制脉冲为低电平时，三极管处于导通状态
11t L
U U t L U I O I L
On -==
∆ 式（2.1.1） 当输入控制脉冲为高电平时，三极管处于导通状态，
22t L
U t L U I O L
OFF ==
∆ 式（2.1.2） 根据电感充放电特点OFF ON I I ∆=∆得，
I I O U U t t t U ε=+=
2
11
式（2.1.3） 2
11
t t t +=
ε为占空比。
2.1.2 TL494的内部结构与功能
1、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。
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
输出控制
图一：TL494内部框图
为单端工作方式。 2、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RT 和CT 设置，近似 Ｆosc = 1.1/ (RT* CT ) 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CT 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%。 3、工作条件
2.1.3电路图原理
1、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，R14和R15中点电压为5V 。R6/R7为误差放大器1的静态放大倍数，影响控制精度。C4和R5影响误差放大器1的动态放大倍数，抑制瞬变，如图5所示。
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 -- VCC －2 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 RT 1.8
30
500 k Ω 计时电容 CT 0.0047 0.01 10 μF 振荡器频率
Fosc
1.0
40
200
kHz
图5：稳压原理分析
2、闭环输出电压调整系数
记输出电压反馈系数为：F=R15/(R15+R14)
TL494误差放大器1的差模电压放大倍数为：k=R6/R7 则TL494反馈/PWM 比较器输入端电压为 REF in PWM kV V F k V -+=ε)1( 若TL494锯齿波电压的幅度为sm V ，则有
sm
REF
in sm sm PWM sm V kV V F k V V V V ++-=-=
εε)1(
in
sm REF
sm FV k V kV V )1(+++=
ε
3、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R13(由上向下)，R13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，如图6所示。
4、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，C5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。
2.2器件参数的选择
1、滤波电容：RLC=(3~5)T ，整流滤波后电压VIN=18~28.8V,RL~18V/2A=9Ω，T ＝10mS ，2200uF/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 。 2、开关管：
开关速度<1uS ，耐压>2(VIN)max ，电流>2(IO)max
TIP127(100V/5A 、Darl-L 、hFE>1000、tr 和td<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。
3、输出电压：VO=5V*(1+R14/R15)~12.1V 根据技术要求取R14=5K Ω, R15=3300Ω
4、保护电流： Imax = (Vref /R11)*R12/ R13~2.2A
图6：过载保护原理分析 R7R8
Vref -I*R9
Upwm
Uk
