单端正激双管式开关电源设计之电源治理芯片TL494解说 PLC论坛

文章编号：890 技术教程 2024-12-05 单端正激双管式开关电源设计之电源治理芯片TL494解说

关于DC/DC电源和EMI的探讨空格解说TL494.其实真正拦住开关电源工程师入门脚步的是三个技术门槛,他们区分是电源治理芯片的原理,功率管如何选用,要求思考哪些参数,高频变压器的设计.前面我曾经解说了高频变压器的设计步骤,酝酿了一个多星期,开局着手解说电源治理芯片的常识点.空格很多菜鸟们拿到电路图纸时不知道如何剖析电路原理.大家不要求把电路原理剖析构想的那么的难,只要求具有一些基本功,关于电路原理图的剖析基本就没有疑问了.首先要求具有的常识点是意识每一个元器件所代表的符号,包括电阻,电容,二极管,三极管,mos管,运放,比拟器,变压器,与门,或门等.其次要求具有的常识点就是知道每一个元器件的作用,在这里并不要求大家知道如何准确计算各节点的电气参数.第三个要求了解并相熟的就是开关电源治理芯片各管脚的定义以及外部拓扑结构.电源治理芯片外部拓扑结构的剖析其实是建设在第一项和第二项的基础之上的.第四个就是大家看到不论如许复杂的电路,它的衔接形式只要两种,并联或串联.空格上方转入正题,剖析TL494外部框图,老方法上近照空格为了便于大家了解,我又找了一份外部框图,该框图取自TI公司TL494技术手册空格上述第一幅图为TL494的惯例管脚定义图,这个不是咱们的重点.第二幅图才是咱们的重点,这个就是TL494的外部拓扑结构图.我解说剖析的方法还是驳回我以前的老套路,自己的阅历了解再加他人的文章论文验证.由于解说电源治理芯片的书籍比拟少,能自创的材办理论都是论文,所以有解说失误的中央或许解说不到位的中央,大家虽然提。空格在正式解说TL494外部拓扑结构之前,先给大家补充说明一下TL494外部经常出现元器件的作用。空格何为误差加大器,望文生义就是将很小的误差信号加大的器件,实质是把两个输入端的差值启动加大输入.它实质上是运算加大器,必需驳回闭环控制,依据负反应信号成功误差加大.该器件要求高共模克服比,高温漂.由于误差加大器可以加大强劲的差值信号,所以它的运行可以提高系统的灵便度以及调理精度,降低调理误差.当然,TL494外部集成了该配置器件,拓扑结构中的电气符号为空格何为电压比拟器,依据称号联想一下它的作用,既然触及到比拟,那当然要求至少两个电压值. 当正输入端电压高于负输入端电压时,输入为高电平.当正输入端电压低于负输入端电压时,电压比拟器输入为低电平.这就是电压比拟器的作用,就这么便捷.比拟器大抵分为三种,还有两种为窗口比拟器和通畅比拟器(这里就不讲了,想了解它的好友百度之).在TL494中电压比拟器的电气符号为空格大家看到误差加大器和比拟器的电气符号后,能否一这样一个不懂.这两玩意怎样长的如此相似,他们之间有什么区别呢.它们之间的区别可以演绎为三点(这是我团体总结的,如有不对,望大家及时斧正).第一个差异可以依据电路图剖析得来,理论运放是带有负反应环路的,也就是所谓的闭环负反应控制(关键作用是防止自激振荡).而比拟器理论是开环的,不要求负反应控制环路.第二个差异,由于运放要求负反应控制,而比拟器只要求输入高下电平,所以理论运放解决信号的速度没有比拟器解决信号的速度快.第三个差异就是它们输入端的结构不同.便捷地说二者输入端相反,但输入端不同.二者都可以输入模拟信号,但运放输入的仍是模拟信号,其输入端结构普通为推挽输入结构.而比拟器输入的是数字0/1电平,其输入端普通为开漏输入结构.关于上班频率较低的场所,运放可以交流比拟器,反过去比拟器大局部状况不能当作加大器经常使用.由于比拟器为了提高速度,外部电路结构启动了提升,这种提升减小了闭环稳固的范畴.而运放专为闭环稳固范畴启动提升,故降低了速度.关于运放和比拟器的差异就讲这么多,假设以后无时机,我可以专门开一帖,为大家详细讲一讲运放和比拟器的异同点.空格接上去讲的就是TL494外部框图中用到的数字逻辑门电路.在该电路图中触及到了与门,或门,或非门.这个常识点相对就便捷很多了.空格第一个说的就是与门.何为与门,即口头与运算的基本逻辑门电路,它有多个输入端,一个输入端.当一切的输入同时为高电平(逻辑1)时,输入才为高电平,否则输入为低电平(逻辑0).空格第二个为或门.何为或门,即口头或运算的基本逻辑门电路.或门有多个输入端,一个输入端.只需输入中有一个为高电往常(逻辑1),输入就为高电平(逻辑1).只要当一切的输入全为低电平(逻辑0)时,输入才为低电平(逻辑0).空格第三个为或非门,何为或非门,即口头或非运算的基本逻辑门电路.只要当两个输入同为低电平(逻辑0)时输入为高电平(逻辑1),也可以了解为恣意输入为高电平(逻辑1),输入为低电平(逻辑0).空格接上去要求解说的就是恒流源.望文生义就是输入电流坚持恒定的电流源.恒流源不因负载(输入电压)变动而扭转,不因环境温度变动而扭转,内阻为无量大,以使电流可以齐全输入.恒流源的实质是经过电流负反应,灵活调理负载的供电形态,使电流趋于恒定.恒流源的经常出现结构为:空格在TL494的电路框图中,恒流源输入恒定电流为0.mA,关键给PWM输入比拟器供电,其电气符号为空格接上去要求讲的就是TL494 PWM波输入端的三极管Q1,Q2.在这里我不想讲的太复杂.三极管是电流控制电流型器件.它的上班区域分为饱和区,加大区,截止区.依据不同的上班区域,三极管有三种不同的作用.第一就是导通作用,相当于家庭罕用的开关之开形态.第二就是加大作用,相当于大礼堂里的话筒把强劲的声响加大有数倍,以使每个角落里的人都能听到.第三个作用就是封锁作用,相当于家庭罕用的开关之关形态。在TL494外部框图电路中,三极管起开关作用,你只要求这么了解,就这么便捷.空格继续,上一讲还有一个器件没有讲到,那就是D触发器.先将TL494外部框图中的D触发器照片贴进去,给大家一个直观的印象空格这就是它的近照.从照片上我么可以看到这玩意长了四条腿,这么多条腿详细的作用是什么,咱们上方详细来讲一讲.要想了解它的作用,咱们首先要讲一讲它的父辈,RS触发器.RS触发器是导致其它各种配置触发器的基本组成局部,所以又称为基本RS触发器.空格把两个与非门或许或非门输入输入端交叉衔接在一同,即导致基本RS触发器,它有两个输入端R,S和两个输入端Q,Q非.空格首先上它的近照(该资料引自阎石教员<数字电子技术基础>(第五版)),在书中它的名字为SR锁存器,其实是一个意思.空格严厉地说,RS触发器并不是真正意义上的触发器,由于它并不要求外界高下电平的触发,上方这段话还是引自阎石教员<数字电子技术基础>(第五版)当锁存器两输入端参与不同逻辑电平,两个输入端Q和Q非有两种互补的输入形态.规则锁存器Q端形态作为锁存器输入形态,理论锁存器处于某种形态，实践就是指它Q端的输入形态。当Q=1,Q非=0时,称锁存器处于1态,反之处于0态.S=0,R=1使锁存器置1，或称置位.因置位的选择条件是S=0,故称S 端为置1端.R=0,S=1时,使锁存器置0或称复位.把它的真值表贴进去给大家参考比拟直观一点.空格上述的SR锁存器能成功基本的信号锁存的作用,然而它的配置太繁多了,人们宿愿在要求它锁存时才起作用,那咱们该怎样改呢,很便捷,再加一个使能端就能成功上述的配置.不过这个使能端是经过期序来控制的,依据不同的时钟序列来控制SR锁存器的开和关,上近照空格看到它的近照,大家能否了如指掌.所谓的使能端不过是在原先的SR锁存器之前加了两个与非门.详细的作用,我觉得还是阎石教员那本<数字电子技术基础>讲的比拟分明,贴进去和大家分享一下.空格上述的锁存器输入端口为三个,区分为S输入端口,R输入端口以及时钟序列输入端口.三个输入端口毕竟还是啰嗦了一点,假设我想把输入端口缩小一个,可以吗?答案是必需的,只要求把S端口和R端口兼并为一个就行了.这个端口的兼并降生了一个新的配置元件,它就是当天咱们要讲的主题D触发器.空格怎样把S端口和R端口兼并为一个呢?只要求再参与一个非门就行了,D触发器就是建设在上述的电平触发锁存器基础上的,咱们上近照空格D触发器是如何上班的呢,依据上图剖析很便捷.D触发Q端的输入形态直接受控与D输入端以及CLK时序输入端空格上方讲了这么多,总算是把TL494外部框图中各电气符号的作用解说好了(假设有讲的不分明的中央,大家发帖留言就行了),其实TL494外部各元器件解说好了,大家应该对它的上班原理有所了解了.下一讲开局解说TL494外部各配置模块之间是如何协调上班的。空格继续解说TL494电源治理芯片,首先解说的是TL494各管脚配置作用.空格依照顺序来引见吧,1脚为TL494外部自带的1号误差加大器A1的同向输入端 IN1+.2脚为TL494外部自带的1号误差加大器A1的反向输入端IN1-.误差加大器A1,A2具有从-0.3V到（Vcc-2.0）的共模输入范畴.两个运放的输入端区分经过一个二极管和PWM比拟器引脚及后续电路相连,这样保障了两运放中较高的输入电平进入后级电路.空格3脚为误差加大器A1、A2输入端,同时也是TL494外部自带的用于控制PWM比拟器的同相输入端.当误差加大器A1,A2输入电压升高至区分大于0.7V以及0.12V时,PWM比拟器输入为高电平1,经过控制后端逻辑门电路,最终使输入脉宽减小.该输入端还可与误差加大器A1,A2的反向输入端2脚15脚接入RC频率校对电路及直流负反应电路,用于稳固误差加大器增益,防止其高频自激振荡,烧毁外部驱动的功率管.3脚电压正比于输入脉宽.假设将3脚接入控制信号(约为0.5V-3.6V),当调理控制信号至3.6V时,可以封锁输入PWM,从而封锁电源.空格 4脚为死区时期控制端.经过该引脚可以控制TL494死区时期.从而限度最大占空比.可设置的每一端的占空比下限最高为45%,在上班频率高于150KHz时,占空比下限是42%左右.当该管脚电压从0.5V变动到3.5V时,输入脉冲宽度从最大导通时期降低到零.TL494内置线性锯齿波振荡器，发生0.3~3V的锯齿波.5脚为锯齿波振荡器外接定时电容Ct端,6脚为锯齿波振荡器外接定时电阻Rt端.振荡频率可经过外接电容电阻调理,其振荡频率计算公式为f=1/RtCt,其中Rt的单位为欧姆,Ct的单位为法拉.经过示波器可以在Ct引脚测量到发生的锯齿波. 7脚为共地端.8,11脚为两路PWM输入端,从电路框图中可以看出是末级驱动加大器NPN管的集电极开路输入端.两路PWM波时序刚好相差180゜.9,10脚为两路驱动加大器的发射极开路输入端,也是对应的脉冲参考地端.12脚为Vcc电源输入端.供电范畴为8～40V.13脚为输入形式控制端.外接5V高电往常为双端图腾柱式输入,用以驱动各种推挽开关电路.接地时为两路同相位驱动脉冲输入,此时8,11脚和9,10脚可间接并联,双端输入的最大驱动电流为2×200mA,并联运用时最大驱动电流为400mA.空格TL494内置了基于带隙原理设计的电压基准源,14脚即为该基准电压输入端.输入电压为5±0.25V,最大负载电流为10mA.当14脚作为基准源时,VCC电压必需大于7V.空格15脚为误差加大器A2的反向输入端IN2-,16 脚为误差加大器A2的同向输入端IN2+.接上去要求解说的是TL494脉宽调理的原理.TL494是固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可经过外部的一个电阻和一个电容启动调理，输入脉冲的宽度是经过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号启动比拟成功.功率输入管Q1和Q2受控于或非门.当D触发器的时钟信号为高电往常才会被选通，即只要在锯齿波电压大于控制信号时期才会被选通.当控制信号增大,输入脉冲宽度将减小.空格详细的孔子环节如下,首先振荡器发生固定频率的锯齿波送到PWM比拟器的反相输入端,脉冲调宽电压保送至PWM比拟器的同相输入端.两电压信号启动比拟,当脉宽调理电压变动时,TL494输入的脉冲宽度也随之扭转,经过扭转开关管的导通和封锁时期到达调理稳固输入电压的目标.空格脉冲调宽电压可由3脚输入电压控制,也可区分从两误差加大器的输入端送入,经过比拟加大,最后经隔离二极管输入到PWM比拟器的同相输入端.两加大器可独立经常使用,区分用于反应电压控制和过流包全等,此时3脚应接RC频率校对电路,防止运放自激振荡,提高整个电路的稳固性.空格TL494的测试时序图以及配件测量电路传过去供大家参考空格上方解说的是TL494的原理运行,上方讲一讲如何判别TL494能否损坏,电源工程师罕用的判别工具理论是万用表.经过万用表测量电压和电阻即可判别TL494能否反常,上方贴出TL494电压及电阻测量参数.空格经过该表格应该有助于大家判别TL494能否反常上班.接上去将TL494的极限测量参数贴进去供大家参考,该参数对运行环境比拟厚道的电源可以做个参考空格 TL494这款芯片其实既可以调理频率也可以调理脉宽.在惯例的开关电源中,TL494都是脉宽调理的,然而在感应加热电源中同行驳回频率调理的形式成功控制.关于感应加热电源只是稍微了解一下,所以就不深化解说了.当天关键是想给大家讲一讲电源治理芯片脉宽调理的形式.空格首先给大家遍及一下开关电源的反应控制形式.开关电源目前有两种反应控制形式,一种为电压反应控制,一种为电流反应控制.电压反应控制,理论驳回负载电压作为反应环节.而电流控制形式的控制却是双环控制,分为内环和外环.内环理论是将输入电感电流或许负载电流作为反应环,而外环的控制形式理论也是将负载电压作为反应环.下图为电压反应环路控制形式,这种控制形式是最经常出现的控制形式空格电压环关于负载电流并不能间接启动控制空格电压环控制的优缺陷空格接上去给大家讲一讲电流环控制形式,下图为电流环控制形式框图空格电流环路中采样的电流理论是负载电流或许电感电流的峰值电流(目前关于电流的采样控制又多了平均电流控制,滞环电流形式控制,相加形式控制),上方贴出这种控制形式的优缺陷电压形式控制和电流形式控制之间的对比,贴进去供大家学习其实驳回电流环控制的好处关键是输入级的传递函数不论在CCM形式还是DCM形式均相似,当负载发生动摇时,电源的灵活个性不会发生大幅度的动摇,电源的补救网络设计可以相对简化很多.空格接上去给大家讲一讲电源治理芯片外部经常出现的组成模块,其实电源治理芯片外部的配置电路和开关电源的配置是一样的,也分为供电电路,启动电路,振荡电路,反应电路,包全电路,补救电路,逻辑控制电路等,只不过这些配置都曾经集成在一块芯片上而已,上方这些电源芯片的组成模块是我参考了几份论文资料截取的,供大家参考空格电源治理芯片外部大抵的拓扑结构图我也贴进去供大家学习空格大家看了之后,能否会觉得这些框图迥然不同,和TL494的外部框图基本是一样的.假设你有这种觉得,那就对了,你曾经不再排挤电源芯片外部框图的剖析了.假构想真歪了解开关电源是如何上班的,必要求了解电源治理芯片是如何上班的,假设这个不了解,那很难说一团体真歪了解了某一款开关电源是如何上班的。空格现在学习开关电源时,电源治理芯片外部框图的剖析困惑了我很长时期,不时觉得电源治理芯片外部框图的剖析是难点.起初不时的翻看很多基础的电路常识,在基础夯实了之后,再从新尝试缓缓剖析这些电源治理芯片外部框图时,觉得便捷了很多.在这里其实是想强调一点,模电和数电基础很关键,大家必定不要漠视.电路基本功扎实关于你的后续学习很关键。

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