脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段 : 当反馈电压从 0.5V 变化到 3.5 时, 输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降到零两个误差放大器具有从 -0.3V 到 (Vcc-2.0) 的共模输入范围, 这可能从电源的输出电压和电流察觉得到误差放大器的输出端常

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焱仰
7 years ago
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1 TL494 脉宽调制控制电路 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 有 SO-16 和 PDIP-16 两种封装形式, 以适应不同场合的要求其主要特性如下 : 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 C T 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当控制信号增大, 输出脉冲的宽度将减小参见图 2 控制信号由集成电路外部输入, 一路送至死区时间比较器, 一路送往误差放大器的输入端死区时间比较器具有 120mV 的输入补偿电压, 它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的 4%, 当输出端接地, 最大输出占空比为 96%, 而输出端接参考电平时, 占空比为 48% 当把死区时间控制输入端接上固定的电压 ( 范围在 0 3.3V 之间 ) 即能在输出脉冲上产生附加的死区时间

2 脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段 : 当反馈电压从 0.5V 变化到 3.5 时, 输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降到零两个误差放大器具有从 -0.3V 到 (Vcc-2.0) 的共模输入范围, 这可能从电源的输出电压和电流察觉得到误差放大器的输出端常处于高电平, 它与脉冲宽度调制器的反相输入端进行或运算, 正是这种电路结构, 放大器只需最小的输出即可支配控制回路当比较器 C T 放电, 一个正脉冲出现在死区比较器的输出端, 受脉冲约束的双稳触发器进行计时, 同时停止输出管 Q1 和 Q2 的工作若输出控制端连接到参考电压源, 那么调制脉冲交替输出至两个输出晶体管, 输出频率等于脉冲振荡器的一半如果工作于单端状态, 且最大占空比小于 50% 时, 输出驱动信号分别从晶体管 Q1 或 Q2 取得输出变压器一个反馈绕组及二极管提供反馈电压在单端工作模式下, 当需要更高的驱动电流输出, 亦可将 Q1 和 Q2 并联使用, 这时, 需将输出模式控制脚接地以关闭双稳触发器这种状态下, 输出的脉冲频率将等于振荡器的频率

3 TL494 内置一个 5.0V 的基准电压源, 使用外置偏置电路时, 可提供高达 10mA 的负载电流, 在典型的 0 70 温度范围 50mV 温漂条件下, 该基准电压源能提供 ±5% 的精确度 TL494 的极限参数名称代号极限值单位工作电压 Vcc 42 V 集电极输出电压 V c1,v c2 42 V 集电极输出电流 I c1,i c2 500 ma 放大器输入电压范围 V IR -0.3V +42 V 功耗 P D 1000 mw 热阻 R θja 80 /W 工作结温 T J 125 工作环境温度 TL494B TL494C TL494I NCV494B T A 额定环境温度 T A 40

5 用 TL494 实现单回路控制器摘要 : 介绍了以电压驱动型脉宽调制控制集成电路 TL494 为核心元件并加上简单滤波电路及 RC 放电回路所构成的回路控制器它能把脉冲宽度变化的信号转换成与脉冲宽度成正比变化的直流信号, 进而实现闭环单回路控制关键词 : 脉宽调制回路控制低通滤波 TL494 是美国德州仪器公司生产的一种电压驱动型脉宽调制控制集成电路, 主要应用在各种开关电源中本文介绍它与相应的输入输出电路等一起构成一个单回路控制器 1 TL494 管脚配置及其功能 TL494 的内部电路由基准电压产生电路振荡电路间歇期调整电路两个误差放大器脉宽调制比较器以及输出电路等组成图 1 是它的管脚图, 其中 1 2 脚是误差放大器 I 的同相和反相输入端 ; 3 脚是相位校正和增益控制 ;4 脚为间歇期调理, 其上加 0~3.3V 电压时可使截止时间从 2% 线怀变化到 100%;5 6 脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容 ;7 脚为接地端 ;8 9 脚和脚分别为 TL494 内部两个末级输出三极管集电极和发射极 ;12 脚为电源供电端 ;13 脚为输出控制端, 该脚接地时为并联单端输出方式, 接 14 脚时为推挽输出方式 ;14 脚为 5V 基准电压输出端, 最大输出电流 10mA;15 16 脚是误差放大器 II 的反相和同相输入端

6 2 回路控制器工作原理回路控制器的方框图如图 2 所示被控制量 ( 如压力流量温度等 ) 通过传感器交换为 0~5V 的电信号, 作为闭环回路的反馈信号, 通过有源简单二阶低通滤波电路进行平滑去除杂波干扰后送给 TL494 的误差放大器 I 的 IN+ 同相输入端设定输入信号是由 TL494 的 5V 基准电压源经一精密多圈电位器分压, 由电位器动端通过有源简单二阶低通滤波电路接入 TL494 的误差放大器 I 的 IN- 反相输入端反馈信号和设定信号通过 TL494 的误差放大器 I 进行比较放大, 进而控制脉冲宽度, 这个脉冲空度变化的输出又经过整流滤波电路及由集成运算放大器构成的隔离放大电路进行平滑和放大处理, 输出一个与脉冲宽度成正比的变化范围为 0~10V 的直流电压这个电压就是所需要的输出控制电压, 用它去控制执行电路, 及时调整被控制量, 使被控制量始终与设定值保持一致, 形成闭环单回路控制用 TL494 实现的单回路控制器的电路原理图如图 3 所示 2.1 输入电路

7 两个运算放大器 IC1A IC1B 都接成有源简单二阶低通滤电路, 分别作为反馈信号输入和设定信号输入的处理电路在电路设计上, 两个输入电路采取完全对称的形式将有源简单二阶低通滤波电路的截止频率 fp 设计为 4Hz, 根据有源简单二阶低通滤波电路中 fp=0.37f0 (f0 为该滤波器的特征频率 ) 选取 C1 与 C2 为 1μF, 然后算得 R1 与 R2 为 16kΩ 这样可以滤除由于传感器距离较远输入引线过长而带来的高频杂波干扰和平滑传感器信号本身的波动, 使加入到 TL494 的管脚 1 即误差放大器 I 同相输入端 IN+ 的信号尽可能地平滑和相对稳定在有源简单二阶低通滤波电路与误差放大器 I 同相输入端 IN+ 之间接有 10kΩ 的限流隔离电阻把 TL494 的 14 脚输出的 5V 基准电压源, 用一 3.3kΩ 精密多圈电位器 W1 分压作为设定输入信号, 通过与处理传感器反馈信号相同的电路, 送入 TL494 的管脚 2, 即误差放大器 I 的反相输入端 IN- 端实验中发现,R19 R20 这两个限流隔离电阻必不可少否则,TL494 误差放大器 I 的两个输入端的电位将相互影响另外, 实验数据还表明,TL494 误差放大器的两个输入端在低电压时跟踪的线性不大好, 故这里将两个输入运算放大器的放大倍数取为 2, 以改善反馈信号与设定信号的跟踪线性 2.2 脉宽调制电路

8 在本控制器中只用到了 TL494 的误差放大器 I, 故将误差放大器 II 的 IN+(16 脚 ) 接地 IN-(15 脚 ) 接高电平为保护 TL494 的输出三极管, 经 R13 和 R10 分压, 在 4 脚加接近 0.3V 的间歇调整电压 R9 R12 和 C5 组成了相位校正和增益控制网络经过实验, 在本控制器中振荡电阻和振荡电容分别取 200kΩ 和 0.1μF 输出采用并取方式, 取自发射级整机电源取 12V 单电源 2.3 输出电路为了把脉宽变化的方波信号转换为大小变化的直流信号, 通过开关二极管 D1 电容 C8 进行整流滤波 R15 作为整波滤波的输出负载, 还在脉冲截止期间为 C8 提供放电回路, 使 C8 上的电压与 TL494 输出的脉宽成正比为使输出电压进一步平滑提高带负载能力以及使输出电压在 0~10V 之间变化, 又加入了一级压控电压源二阶低通滤波电路在图中所示元件参数下, 最大的直流输出电压是 10V,IC3A 输出端接的 10V 稳压二极管, 是保证在意外的情况下, 使输出电压不大于 10V 3 工作过程当反馈信号大于设定值时, 通过 TL494 的脉宽调制作用, 其 9 脚与 10 脚并联输出信号的脉宽减小, 这个输出信号再经整流滤波电路及隔离与放大输出电路, 使最后输出的直流控制信号的电压相应下降直流控制信号通过控制电路经执行机构 ( 如电动机电热管等 )

9 使被控制量下降, 再进而通过传感器使反馈信号降低, 形成单回路闭环控制当反馈信号小于设定值时, 上述控制过程相反另外, 还可以根据被控制系统的具体情况, 来调整输入二阶低通滤波器的电容大小, 使控制过程及时准确稳定再有, 为使控制过程直观, 还应加上设定量及被控制量的显示 ( 指示 ) 电路可从两个输入端取出信号, 然后分别通过隔离放大电路 ( 如用运算放大器组成的电压跟随器 ) 送到表头指示表头可采用多功能数字式电子表头成品或直接用满量程 5V 的机械表示 4 实测数据分析表 1~ 表 3 的数据是在输出端接 10kΩ 负载电阻的开环条件下用 DT9102A 型数字万用表测得的其中反馈信号及设定信号分别用精密多圈电位器对标准 5V 基准源分压来模拟, 并且测量点取自 IC1A 及 IC1B 的输出端即 IC1 的 1 脚和 7 脚, 输出取自 IC3A 的 1 脚所有单

10 位均为伏表 1 开环的条件下实测数据组 1 设定 (V) 反馈 (V) 输出 (V) 表 2 开环的条件下实测数据组 2 设定 (V) 反馈 (V) 输出 (V) 表 3 开环的条件下实测数据组 3 设定 (V) 反馈 (V) 输出 (V) 对实际的回路控制器电路测量了多组数据, 限于篇幅仅更出以上三级数据从测得的数据分析, 我们可看出, 在开环条件下该控制器的反馈信号的动态范围很小, 仅在 ±0.225V 范围内当构成闭环联

11 回路控制时, 合理的控制系统中 ( 执行机构的最大输出稳定值应为最大设定值的 1.1 至 1.2 倍 ), 可以得出反馈量与设定量一定有一个动态平衡值, 且在该平衡值睛, 反馈量与设定量的一致性应非常好也就是说, 该控制器的控制灵敏度和控制精度都很高经实际应用, 证明了以上的分析该控制器的控制灵敏度和控制精度都很高, 可完全取代一些成本高电路复杂的单回路控制器综上所述, 用 TL494 为主要元件实现的闭环单回路控制器具有构思新颖电路简单成本低廉以及控制过程稳定等特点, 在很多工业控制场合可获得广泛的应用

双竞具体产品名称

双竞具体产品名称脉宽调制控制电路 1. 概述 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 有 DIP 和 SOP 两种封装形式 2. 特性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