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10pcs tl494 pwm speed controller frequency duty ratio adjustable
一、TL494介绍
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:
TL494主要特征:
1.具有两个完整的脉宽调制控制电路,是PWM芯片。
2.两个误差放大器。一个用于反馈控制,一个可以定义为过流保护等保护控制。
3.带5VDC基准电源。
4.死区时间可以调节。
5.输出级电流500mA。
6.输出控制可以用于推挽、半桥或单端控制。
7.具备欠压封锁功能
主要特征具体分析:
1.振荡器:
提供开关电源必须的振荡控制信号,频率由外部RT、CT决定。这两个元件接在对应端与地之间。取值范围:RT:5-100k,CT:0.001-0.1uF。
形成的信号为锯齿波。最大频率可以达到500kHz。
2.死区时间比较器:
这一部分用于通过0-4VDC电压来调整占空比。当4脚预加电压抬高时,与振荡锯齿波比较的结果,将使得D触发器CK端保持高电平的时间加宽。该电平同时经过反相,使输出晶体管基极为低,锁死输出。4脚电位越高,死区时间越宽,占空比越小。
由于预加了0.12VDC,所以,限制了死区时间最小不能小于4%,即单管工作时最大占空比96%,推挽输出时最大占空比为48%。
3.PWM比较器及其调节过程:
由两个误差放大器输出及3脚(PWM比较输入)控制。
当3端电压加到3.5VDC时,基本可以使占空比达到0,作用和4脚类似。但此脚真正的作用是外接RC网络,用做误差放大器的相位补偿。
常规情况下,在误差放大器输出抬高时,增加死区时间,缩小占空比;反之,占空比增加。作用过程和4脚的死区控制相同,从而实现反馈的PWM调节。0.7VDC的电压垫高了锯齿波,使得PWM调节后的死区时间相对变窄。
如果把3脚比做4脚,则PWM比较器的作用波形和图4-9类似。然而,该比较器的占空比调节,要在死区时间比较器的限制范围内起作用。
单管工作方式时,VCK直接控制输出,输出开关频率与振荡器相同。当13脚电位为高时,封锁被取消,触发器的Q、Q非端分别控制两个输出管轮流导通,频率是单管方式的一半。
4.5VDC基准电源:
这个5VDC基准电源用于提供芯片需要的偏置电流。如13脚接高电平时,及误差放大器等可以使用它。基准电源精度5%,电流能力10mA,温度范围0-70度。
5.误差放大器:
两个误差放大器用于电源电压反馈和过流保护。
这两个放大器以或的关系,同时接到PWM比较器同相输入端。反馈信号比较后的输出,送PWM比较器,以和锯齿波比较,进行PWM调节。
由于放大器是开环的,增益达到95dB。加之输出点3被引出,使用时,设计者可以根据需要灵活使用。
6.UC封锁电路:
用于欠压封锁,当Vcc低于4.9VDC,或者内部电源低于3.5VDC时,CK端被钳位为高电平,从而使输出封锁,达到保护作用。
7.输出电路:
输出电路有两个输出晶体管,单管电流500mA。其工作状态由13脚(输出控制)来决定。
当13脚接低电平时,通过与门封锁了D触发器翻转信号输出,此时两个晶体管状态由PWM比较器及死区时间比较器直接控制,二者完全同步,用于控制单管开关电源。当然,此时两个输出也允许并联使用,以获得较大的驱动电流。
当13脚接高电平时,D触发器起作用,两个晶体管轮流导通,用于驱动推挽或桥式变换器。
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TL494外形图
二、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。引脚配线图 如图1。内电路框图见图 2。
图1 L494引脚功能框图
以下按引脚的顺序介绍各脚的功能及有关参数
1脚:误差放大器I的同相输入端,耐压值41V。
2脚:误差放大器I的反相输入端,耐压值41V。
3脚:反馈端,用于误差放大器输出信号的反馈补偿,最高电压4.5V。常用于提供形成PG信号的一个输入信号。
4脚:死区时间控制端,通过给该端施加0~3.5V电压,可使占空比在49%~0之间变化,从而控制输出端的输出。
5脚:振荡器的定时电容端。
6脚:振荡器的定时电阻端。
7脚:接地端。
8脚:为第一路脉宽调制方波输出晶体管的集电极(耐压值41V、最大电流250mA)。
9脚:为第一路脉宽调制方波输出晶体管的发射极(耐压值41V、最大电流250mA)。
10脚:为第二路脉宽调制方波输出晶体管的发射极(耐压值41V、最大电流250mA)。
11脚:为第二路脉宽调制方波输出晶体管的集电极(耐压值41V、最大电流250mA)。
12脚:电源输入端,极限电压41V,低于7V电路不启动。
13脚:输出方式控制端,当13脚与14脚相连时两管为推挽方式输出,当13脚与地相连时两管为并联方式输出。并联输出时两管的发射极与发射极可相连,集电极与集电极可相连,并联后输出电流可达400mA。
14脚:基准5V电压输出,用于为各比较电路提供基准电压值,最大电流10mA。
15脚:误差放大器Ⅱ的反相输入端,耐压值41V。
16脚:误差放大器Ⅱ的同相输入端,耐压值41V。
图2 TL494内部电路
三、TL494工作原理
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。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。
TL494脉冲控制波形图
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。
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CT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。
四、TL494内部结构
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内部电路方框图
五、TL494电气参数
六、 TL494脉宽调制控制电路应用
TL494单端连接输出和推、拉(电流)结构
TL494组成的200W开关电源电原理图
逆变电路图
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