基于TL494驅(qū)動芯片的雙管正激小功率電源

正激變換由于拓?fù)浜唵? 升/ 降壓范圍寬, 廣泛應(yīng)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(guān)管電壓應(yīng)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(guān)管電壓應(yīng)力成為限制正激變換器容量繼續(xù)增加的一個關(guān)鍵因素。驅(qū)動芯片T L494 是一種價格便宜、驅(qū)動能力強、死區(qū)時間可控, 同時帶有兩個誤差放大器, 當(dāng)負(fù)載變化時來進(jìn)行電壓和電流反饋PI調(diào)節(jié), 這樣進(jìn)一步加強了電源的穩(wěn)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)有三個優(yōu)點:

( 1) 克服了單端正激變換器中開關(guān)電壓應(yīng)力高的缺點。

( 2) 不需要采用特殊的磁通復(fù)位技術(shù), 避免復(fù)雜的去磁繞組的設(shè)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(jìn)行復(fù)磁箝位, 并能對電源進(jìn)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(guān)管串聯(lián)組成, 不存在橋臂直通的問題, 可靠性高。

2 PWM驅(qū)動芯片TL494 的特點

TL494 是典型的固定頻率脈寬調(diào)制控制集成電路, 它包含了控制開關(guān)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(guān)電源的控制系統(tǒng)。它的工作頻率為1~ 300 kHz, 輸入電壓達(dá)40 V, 輸出電流為200 mA, 其內(nèi)部原理圖如圖2 所示。

TL494 內(nèi)部設(shè)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(diào)節(jié)( 分別接6 腳和5 腳) 。TL494 內(nèi)設(shè)兩個誤差放大器,可構(gòu)成電壓反饋調(diào)節(jié)器和電流反饋調(diào)節(jié)器, 分別控制輸出電壓的穩(wěn)定和輸出過流的保護(hù); 設(shè)置了5 V 1%的電壓基準(zhǔn)( 14 腳) , 它的死區(qū)時間調(diào)節(jié)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(diào)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(qū)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(qū)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(qū)時間近似等于鋸齒波周期時間的4 % 。在死區(qū)時間控制端, 設(shè)置固定電壓時( 范圍0~ 0. 3 V) 就能在輸出脈沖上產(chǎn)生附加的死區(qū)時間。

( 3) 在輸出控制13 腳接地時, 這將使最大占空系數(shù)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(diào)制比較器、誤差放大器能調(diào)節(jié)輸出脈寬。

圖4 是對直流側(cè)輸出的電壓進(jìn)行采樣, 其中光耦選擇至關(guān)重要。我們選用TLP521, 內(nèi)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(jù)電流相等的原理, 這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的直流高壓隔離采樣。

由電路圖可知輸入輸出比:

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