基于TL494驅動芯片的雙管正激小功率電源

正激變換由于拓撲簡單, 升/ 降壓范圍寬, 廣泛應用于中小功率電源變換場合。正激變換器的輸出功率不象反激變換器那樣受變壓器儲能的限制, 因此輸出功率較反激變換器大, 但是正激變換器的開關管電壓應力高, 為兩倍輸入電壓, 有時甚至超過兩倍輸入電壓。過高的開關管電壓應力成為限制正激變換器容量繼續增加的一個關鍵因素。驅動芯片T L494 是一種價格便宜、驅動能力強、死區時間可控, 同時帶有兩個誤差放大器, 當負載變化時來進行電壓和電流反饋PI調節, 這樣進一步加強了電源的穩定性。

1 雙管正激變換器電路

雙管正激變換器電路如圖1 所示。

該主電路拓撲結構有三個優點:

( 1) 克服了單端正激變換器中開關電壓應力高的缺點。

( 2) 不需要采用特殊的磁通復位技術, 避免復雜的去磁繞組的設計和減少高頻變壓器的體積, 使電路變得簡潔, 也不需要加RCD 來進行復磁箝位, 并能對電源進行饋電, 提高了效率。

( 3) 與全橋變換器和半橋變換器相比, 每一個橋臂都是由一個二極管和一個開關管串聯組成, 不存在橋臂直通的問題, 可靠性高。

2 PWM驅動芯片TL494 的特點

TL494 是典型的固定頻率脈寬調制控制集成電路, 它包含了控制開關電源所需的全部功能, 可作為雙管正激式、半橋式、全橋式開關電源的控制系統。它的工作頻率為1~ 300 kHz, 輸入電壓達40 V, 輸出電流為200 mA, 其內部原理圖如圖2 所示。

TL494 內部設置了線性鋸齒波振蕩器, 振蕩頻率f = 1. 1/ ( R C) , 它可由兩個外接元件R 和C 來調節( 分別接6 腳和5 腳) 。TL494 內設兩個誤差放大器,可構成電壓反饋調節器和電流反饋調節器, 分別控制輸出電壓的穩定和輸出過流的保護; 設置了5 V 1%的電壓基準( 14 腳) , 它的死區時間調節輸出形式可單端, 也可以雙端, 一般是作為雙端輸出類型的脈寬調制PWM, TL494 作為一種PWM 控制芯片有如下特點:

( 1) 控制信號由IC 外部輸入, 一路送到死區時間控制端, 一路送到兩路誤差放大器輸入端, 又稱PWM比較器輸入端。

( 2) 死區時間控制比較器具有120 mV 有效輸入補償電壓, 它限制最小輸出死區時間近似等于鋸齒波周期時間的4 % 。在死區時間控制端, 設置固定電壓時( 范圍0~ 0. 3 V) 就能在輸出脈沖上產生附加的死區時間。

( 3) 在輸出控制13 腳接地時, 這將使最大占空系數為已知輸出的96 %, 而在輸出控制13 腳接參考電平時, 占空比則是給定輸出的48 % 。

( 4) 脈寬調制比較器、誤差放大器能調節輸出脈寬。

圖4 是對直流側輸出的電壓進行采樣, 其中光耦選擇至關重要。我們選用TLP521, 內部是兩只光耦集成在一個芯片中, 其傳輸特性幾乎完全一致, 根據電流相等的原理, 這樣就能夠實現高精度的直流高壓隔離采樣。

由電路圖可知輸入輸出比:

當反饋電壓3 腳從0. 5 V~ 3. 5 V 時, 輸出脈寬從被死區時間控制輸入端確定的最大導通時間里下降到零。