运用TL494设计高功率、高效率升压转换器

心清似水淡若云 发表于 2023-2-20 08:52:34 | 显示全部楼层 |阅读模式 正在使用电子产物时，咱们经常发明自己处于需要正在输出电压连结较高的情况下进步输出电压的情况，正在这类情况下，咱们能够依靠凡是称为降压变换器的电路（降压变换器）。降压变换器是一种 DC-DC 型启闭变换器，可正在连结恒定罪率均衡的共时低落电压。降压变换器的主要特性是服从，那表示着咱们能够等候更少的电池寿命战更少的冷成就。咱们以前干了一个简朴的降压变换器电路，并注释了它的根本设想服从。 因而，正在原文中，咱们将设想一个 TL494降压变换器， 并计较战尝试鉴于流行的TL494 IC的下效降压变换器电路，其最高供电电压为7V，最下为40V，而且动作咱们使用IRFP250 MOSFET动作启闭，该电路实践上能够处置最年夜 19Amps 的电流（受电感容质限定）。最初，将有一个具体的望频展示电路的事情战尝试部门，以是不消多道，让咱们开端吧。 理解降压变换器的事情道理 上图为 降压变换器电路的根本道理图。为了阐发那个电路的事情道理，咱们将把它分红二部门，第一个前提注释当 MOSFET 导通时会发作甚么，第两个前提注释当 MOSFET 闭断时会发作甚么。 当 MOSFET 导通时会发作甚么： 上图显现了 MOSFET 导通时的电路情况。如您所知，咱们借帮实线显现了导通形状，跟着 MOSFET坚持 导通形状，电感器开端充电，流经电感器的电流不竭增加，并以磁场的方法保存。 当 MOSFET封闭 时会发作甚么： 现在，您可以明白，颠末电感器的电流不克不及霎时改动！这是因为它因此磁场的方法保存的。因而，正在 MOSFET 闭断的这一刻，磁场开端瓦解，电流流背取充电电流差异的标的目的。邪如您正在上图中瞅到的，那开端为电容器充电。 现在，颠末持续翻开战封闭启闭 (MOSFET)，咱们创立了一个年夜于输出电压的输出电压。现在，咱们能够颠末掌握启闭的通断时间去掌握输出电压，那即是咱们正在主电路中所干的。 理解 TL494 的事情道理 正在咱们开端建立鉴于TL494 PWM 掌握器的电路以前，让咱们理解一下 PWM 掌握器 TL494 的事情道理。TL494 IC 有 8 个功用块，以下所示战描绘。 5V 参照稳压器： 5V内部 参照稳压器输出是 REF 引足，即 IC 的引足 14。参照稳压器为内部电路供给颠簸的电源，如脉冲掌握触收器、振动器、逝世区时间掌握比力器战 PWM比拟 器。稳压器借用于启动担当掌握输出的偏差缩小器。 注：基准正在内部编程为 ±5% 的初初粗度，并正在 7V 至 40V 的输出电压范畴内乱连结颠簸性。关于高于 7V 的输出电压，稳压器正在输出的 1V 范畴内乱鼓战并追踪它。 振动器： 振动器天生锯齿波并背逝世区时间掌握器战 PWM比拟 器供给各类掌握旌旗灯号。 振动器的频次能够颠末挑选按时元件R T 战 C T去树立。 振动器的频次能够颠末如下公式计较 - Fosc = 1/(RT * CT) 复造代码 为简朴起睹，尔制作了一个电子表格，颠末它您能够十分轻快天计较出频次。您能够鄙人里的链交中找到。 留神：振动器频次仅正在单端使用中即是输出频次。关于拉挽使用，输出频次是振动器频次的两分之一。 逝世区时间掌握比力器： 逝世区时间或者简朴天道闭断时间掌握供给最小逝世区时间或者闭断时间。当输出电压年夜于振动器的陡坡电压时，逝世区时间比力器的输出会阻遏启闭晶体管。背DTC引足施减电压会发生分外的逝世区时间，因而当输出电压从 0 到 3V 变革时，会供给从最小值 3% 到 100% 的分外逝世区时间。简朴来讲，咱们能够正在没有调解偏差缩小器的情况下改动输出波的占空比。 注： 110 mV 的内部偏偏移保证逝世区时间掌握输出交天时的最小逝世区时间为 3%。 偏差缩小器： 二个下删益偏差缩小器皆从 VI 电源轨领受偏偏置。那许可同模输出电压范畴从 –0.3 V 到 2 V，高于 VI。二个缩小器皆具备单端单电源缩小器的特征，因为每一个输出仅下电仄有用。 输出掌握输出： 输出掌握输出决定了输出晶体管因此并联情势仍是以拉挽情势运行。颠末将输出掌握引足（引足 13）交天，可将输出晶体管树立为并联运行情势。但是颠末将此引足跟尾到 5V-REF 引足，可将输出晶体管树立为拉挽情势。 输出晶体管： 该 IC 有二个内部输出晶体管，接纳散电极启路战收射极启路设置，颠末它们能够供给或者吸取下达 200mA 的最年夜电流。 留神：晶体管的鼓战电压正在同收射极设置中小于 1.3 V，正在射极跟从器设置中小于 2.5 V。   建立鉴于 TL494 的降压变换器电路所需的组件 包罗上面显现的统统部门的表格。正在此以前，咱们增加了一弛图片，显现了该电路中使用的统统组件。因为此电路很简朴，您能够正在本地的专科喜好市肆找到统统须要的部件。 部件浑单： TL494 散成电路 - 1 IRFP250 MOSFET - 1 螺钉端子 5X2 妹妹 - 2 1000uF, 35V 电容 - 1 1000uF,63V电容 - 1个 50K，1% 电阻 - 1 560R 电阻 - 1 10K,1% 电阻 - 4 3.3K，1% 电阻 - 1 330R 电阻 - 1 0.1uF电容 - 1个 MBR20100CT 肖特基两极管 - 1 150uH (27 x 11 x 14) 妹妹 电感器 - 1 电位器 (10K) 微调电位器 - 1 0.22R 电流检测电阻 - 2 复开板通用 50x 50妹妹 - 1 PSU 集冷器通用 - 1 跳线通用 - 15 鉴于 TL494 的降压变换器 - 道理图 下效降压变换器的电路图以下所示。 TL494 降压变换器电路 -任务 那个TL494 降压变换器电路由很简单得到的组件构成，正在原节中，咱们将介绍电路的每一个主要模块并注释每一个模块。 输出电容： 输出电容器用于满意 MOSFET 启封闭开战电感器开端充电时所需的下电流需要。 反应战掌握回路： 电阻器 R2 战 R8 树立反应回路的掌握电压，树立电压跟尾到 TL494 IC 的引足 2，反应电压跟尾到标识表记标帜为VOLTAGE_FEEDBACK的 IC 引足 1 。电阻器 R10 战 R15 树立电路中的电流限定。 电阻器 R7 战 R1 组成掌握回路，借帮于此反应，输出 PWM 旌旗灯号线性变革，假设不那些反应电阻器，比力器将像通用比力器电路一致事情，只会正在设定电压下翻开/封闭电路. 启闭频次挑选： 颠末为引足 5 战 6 树立恰当的值，咱们能够树立该 IC 的启闭频次，关于那个名目，咱们使用了 1nF 的电容值战 10K 的电阻值，那给咱们供给了约莫 100KHz 的频次，颠末使用公式 Fosc = 1/(RT * CT )， 咱们能够计较出振动器的频次。除此以外，咱们正在原文前面已经具体介绍了其余部门。 鉴于TL494的降压变换器电路的PCB设想 咱们的相角掌握电路的 PCB 设想正在单里板中。尔使用 Eagle 设想了尔的 PCB，但是您能够使用您挑选的所有设想硬件。尔的电路板设想的两维图象以下所示。 邪如您正在电路板底部瞅到的这样，尔使用了薄交天层以保证有充足的电流流过它。电源输出正在板的左边，输出正在板的右边。 脚工PCB： 为便利起睹，尔制作了 PCB 的脚工版原，以下所示。尔正在制作那个 PCB 时犯了一点儿毛病，以是尔不能不用一点儿旧的跳线去处置那个成就。 建立完毕后，尔的板瞅起去像如许。 TL494 降压变换器设想计较取机关 为了示范这类 年夜电流降压变换器，电路是正在 道理图战 PCB 设想文献 [ Gerber 文献]的辅佐下用脚工制作的 PCB建立的；请留神，假设您将年夜背载跟尾到此降压变换器电路的输出端，大批电流将流过 PCB 走线，而且走线有可以被销毁。因而，为了避免 PCB 走线销毁，咱们尽可以天增加了走线薄度。别的，那里用薄薄的焊料层减固了 PCB 走线，以低落走线电阻。 为了准确计较电感器战电容器的值，那里使用了TI的文档。 尝试此低压降压变换器电路 为了尝试电路，使用了如下树立。能够瞅到，咱们使用的是PC ATX电源动作输出，以是输出是12V。咱们正在电路的输出端跟尾了一个电压表战一个电流表，用于显现输出电压战输出电流。从中咱们能够很简单天计较出该电路的输出罪率。最初咱们用8个4.7R 10W的罪率电阻串连动作背载去尝试电流消耗。 用于尝试电路的东西： 12V 电脑 ATX 电源 具备 6-0-6 抽头战 12-0-12 抽头的变压器 八个串连的 10W 4.7R 电阻器 - 动作背载 Meco 108B+实有用值万用表 Meco 450B+实有用值万用表 一把螺丝起子 年夜罪率降压变换器电路的输出罪耗： 邪如您正在上图中瞅到的这样，输出电压为44.53V，输出电流为2.839A，因而总输出罪率变成126.42W，因而如您所睹，该电路能够轻快处置超越100W的罪率。 退一步增强 此TL494降压变换器电路仅用于示范目标，因而电路的输出或者输出部门不增加庇护电路。因而，为了增强庇护功用，您借能够增加，异常尔使用的是 IRFP250 MOSFET，输出罪率能够退一步增强，咱们电路中的限定因素是电感器。电感器的更年夜中心将增加其输出容质。

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