摘要：介绍了一款固定频率脉宽调制控制芯片TL494 来设计30W电源，分析了电路的结构和具体的电路设计，通过实验样机测试表明，该电路可靠实用，工作稳定，实用价值高，并给出了具体的实验波形。

关键词：双管正激；采样；闭环控制；TL494

Abstract:A kind of based on a fixed frequency PWM power IC TL494 is introduced for Designing 30W power source, the structure and design of circuit are analyzed.The experimental sample shows this kind of circuit has stable operation and practical value and give practical experimental wave.

0 引言正激变换由于拓扑机构简单，升/降压范围别控制输出电压的稳定和输出过流的保护，设置了5V（依1%）的电压基准（脚14），它的死区时间调节输出形式可单端，也可以双端，一般是作为双端输出类型的脉宽调制PWM，TL494 作为一种PWM控制芯片有如下特点。
（1）控制信号由IC 外部输入，一路送到死区时间控制端，一路送到两路误差放大器输入端，又称PWM 比较器输入端。
（2）死区时间控制比较器具有120mV 有效输入补偿电压，它限制最小输出死区时间近似等于锯齿波周期时间的4%。在死区时间控制端,设置固定电压时（范围0耀0.3V）就能在输出脉冲上产生附加的死区时间。
（3）在输出控制脚13 接地时，这将使最大占空系数为已知输出的96%，而在输出控制脚13 接参考电平时，占空比则是给定输出的48%。
（4）脉宽调制比较器误差放大器能调节输出脉宽，当反馈电压脚3 从0.5~3.5V时，输出脉宽从被死区时间控制输入端确定的最大导通时间里下降到零。
3 电源部分电路
3.1 电源主电路
从图3 可以看出，这种电路简单，容易实现，当然在MOSFET桥臂增加了霍尔传感器，以保证宽，广泛应用于中、小功率电源变换场合。我们知道，正激变换器的输出功率不象反激变换器那样受变压器储能的限制，因此，输出功率较反激变换器大，但是正激变换器的开关管电压应力高，为两倍输入电压，有时甚至超过两倍输入电压，过高的开关管电压应力成为限制正激变换器容量继续增加的一个关键因素。可靠性是开关电源设计最重要的考虑因素，能够使用只承受一半开关应力的双端正激变化更可靠。若权衡可靠性与原始成本，最好的，从长远看也是最经济的选择是可靠性。同时驱动芯片使用TL494，是一种价格便宜,驱动能
力强，死区时间可控制，同时带有两个误差放大器的控制器，当负载变化时来进行电压和电流反馈PI 调节，这样进一步加强了电源的稳定性。
1 电路结构
双管拓扑结构如上图1 所示。
本文主电路拓扑结构主要有三个优点：
（1）克服了单端正激变换器中开关电压应力高的缺点，可靠性是开关电源设计中最重要的考虑因素；
（2）不需要采用特殊的磁通复位技术，避免复杂的去磁绕组的设计和减少高频变压器的体积，使电路变得简洁，也不需要加RCD 来进行复磁箝

位，并能对电源进行馈电，提高了效率；
（3）与全桥变换器和半桥变换器相比，每一个桥臂都是由一个二极管和一个开关管串联组成，因此，不存在桥臂直通的问题，可靠性高，这是这种变换器一个最显著的特点。
2 PWM 驱动芯片TL494 的特点TL494 是典型的固定频率脉宽调制控制集成电路，它包含了控制开关电源所需的全部功能，可
作为双管正激式、半桥式、全桥式开关电源的控制系统。它的工作频率为1耀300kHz，输入电压达40V，输出电流为200mA，其内部原理图如图2 所示。
TL494 内部设置了线性锯齿波振荡器，振荡频率f=1.1/RC，它可由两个外接元件R 和C 来调节（分别接脚6 和脚5），TL494 内设两个误差放大器，可构成电压反馈调节器和电流反馈调节器，分

别控制输出电压的稳定和输出过流的保护，设置了5V（依1%）的电压基准（脚14），它的死区时间调节输出形式可单端，也可以双端，一般是作为双端
输出类型的脉宽调制PWM，TL494 作为一种PWM控制芯片有如下特点。
（1）控制信号由IC 外部输入，一路送到死区时间控制端，一路送到两路误差放大器输入端，又称PWM 比较器输入端。
（2）死区时间控制比较器具有120mV 有效输入补偿电压，它限制最小输出死区时间近似等于锯齿波周期时间的4%。在死区时间控制端,设置固定电压时（范围0耀0.3V）就能在输出脉冲上产生附加的死区时间。
（3）在输出控制脚13 接地时，这将使最大占空系数为已知输出的96%，而在输出控制脚13 接参考电平时，占空比则是给定输出的48%。
（4）脉宽调制比较器误差放大器能调节输出脉宽，当反馈电压脚3 从0.5~3.5V时，输出脉宽从被死区时间控制输入端确定的最大导通时间里下降到零。
3 电源部分电路
3.1 电源主电路
从图3 可以看出，这种电路简单，容易实现，
当然在MOSFET桥臂增加了霍尔传感器，以保证

输出反馈电流环的要求，关于它的驱动在下面详细介绍。MOSFET 要求同时开通同时关闭，关于它的驱动，我们也将在后面的章节加以说明。为了增加电路的通用性，我们此次设计的电路板增加了双路输出的功能，只要改变变压器的设计，即可以完成多路输出，当两个主功率开关管截止时，原边绕组的电压极性相反，使另外一桥臂的两个二极管导通，电压被箝位在输入电压值，因此，开关管承受的电压与输入电压相同。在输入电压最大值低于350V 时，开关管只需要选择450V 的耐压值即可。这里我们选用N 沟道MOSFET，IRF830（4.5A/500V）。
3.2 直流侧电压采样电路
图5 是对直流侧输出的电压进行采样的，其中光耦选择至关重要，我们选用TLP521，内部是两只光耦集成在一个芯片中，因此其传输特性几乎完全一致，根据电流相等的原理，这样就能够实现高精度的直流高压隔离采样。
由电路图可知输入输出比为

只要我们合理选择电阻的参数值，就可以把高压侧的输出电压降为我们需要的采样电压值。

3.3 流过主电路开关管的电流采样
图5 中4R1 接主电路上的霍尔传感器，有效地避免因变压器原边电流过流而可能出现烧坏主电路功率开关管的现象，必须对流过MOSFET 开关管的脉冲电流大小进行采样，当发生过流时，系统应能够快速反应做出相应的保护措施。流过MOFET 脉冲电流经开环霍尔电流传感器转换为电压信号，经过简单RC滤波和同相比例放大器得到我们需要电流采样值。
3.4 主控制电路
图6 是电压采样值，3R8是连接图5 的电压跟随器，REF是TL494 基准电压分压后的值，是用来进行PI 调节的参考值，U_LOOP 是用来输入TL494 的误差放大器，来和电流比较进行PI 调节

从而控制驱动脉冲的占空比。分析了关于输出电压采样和变压器原边峰值电流采样，接下来分析由电压环和电流环构成的双闭环控制电路。如图7所示，TL494 的腿13 接到高电平，运行在推挽输出模式。腿10 作为驱动信号输出接口，驱动电流可达00mA。腿4 外围电路是软启动部分电路。由于TL494 内部放大器脚15、脚16、脚3 组成的放大器构成了过流保护电路,一旦检测到电流过流，则腿3 输出高电平封闭了脚1、脚2、脚3 组成的放大器。同时，使得PWM 输出占空比减少，保证主电路开关管的安
全。反馈电压的PI 调节部分如图6 所示，LM324内部的一个放大器组成的电压闭环。TL494 的脚1、脚2、脚3 组成的内部放大器构成了电流闭环。当输出电压偏高时，经过了电压闭环电路后，U_LOOP 变小，经过了电流闭环后，FB 端口变大，输出PWM 脉宽变小，输出电压调低。当变压器原边电流增大时，经过了电流闭环后，FB 端口变大，输出PWM 脉宽变小，电流值减小，可见构成的双环系统可以稳定的运行。
3.5 MOSFET驱动电路
主电路的两个MOSFET 开关管要求同时开通，同时关闭。主控芯片TL494 发出的控制信号，要一分为二来驱动MOSFET。如图8所示，驱动信号经过推挽电路，再经过脉冲变压器可以很方便地得到一对同相位的控制信号。
4 试验波形图及其分析
通过调压器在供电电源端输入110V 的交流电压，使得系统稳定的工作在30V/1A 的负载下，观察TL494 电源芯片输出的驱动信号波形、MOSFET 开关管vgs和vds波形、负载正常工作时的波形、以及突然加载和突然掉载情况，分别如图9~图14 所示。

5 结语
开关电源最重要的两个部分就是DC/DC 变换器和控制电路。讲解完了主电路拓扑后，接着详细地分析了控制电路的设计过程,包括采样电路、MOSFET 驱动电路、核心控制芯片TL494，并且给出了开关电源接入部分电路，PI 反馈调节等。经过实验电路运行正常，最后给出了部分实验波形。本文不足之处是在提倡环保技术的今天，没有进行PFC 和软开关技术，同时由于篇幅有限没有给出辅助电源的电路和一些变压器的一些具体的设计。

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