<meter id="pryje"><nav id="pryje"><delect id="pryje"></delect></nav></meter>
          <label id="pryje"></label>

          新聞中心

          EEPW首頁 > 電源與新能源 > 設(shè)計應(yīng)用 > TL494推挽式輸出的電路設(shè)計

          TL494推挽式輸出的電路設(shè)計

          作者: 時間:2018-09-13 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          摘要:介紹了以TL494為核心,采用PWM技術(shù)的電機(jī)控制系統(tǒng)?;赥L494的H橋電機(jī)控制系統(tǒng)可簡化電路結(jié)構(gòu)、驅(qū)動能力強(qiáng)、功耗低并且控制方便,性能穩(wěn)定。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201809/389064.htm

          由于電機(jī)具有良好的起動、制動和調(diào)速性能,已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航天領(lǐng)域等各個方面。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)速技術(shù)已成為直流電機(jī)常用的調(diào)速方法,具有調(diào)速精度高、響應(yīng)速度快、調(diào)速范圍寬和功耗低等特點。而以H橋電路作為驅(qū)動器的驅(qū)動電路,可方便地實現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行,包括正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動,已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代直流電機(jī)伺服系統(tǒng)中。

          1、直流電機(jī)PWM調(diào)速控制原理

          眾所周知,直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速公式為:

          直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制可分為勵磁控制法與電樞電壓控制法。勵磁控制法用得很少,大多數(shù)應(yīng)用場合都使用電樞電壓控制法。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步,改變電樞電壓可通過多種途徑實現(xiàn),其中脈沖寬度調(diào)制(PWM)便是常用的改變電樞電壓的一種調(diào)速方法。其方法是通過改變電機(jī)電樞電壓接通時間與通電周期的比值(即占空比)來調(diào)整直流電機(jī)的電樞電壓U,從而控制電機(jī)速度。

          PWM的核心部件是電壓-脈寬變換器,其作用是根據(jù)控制指令信號對脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制,以便用寬度隨指令變化的脈沖信號去控制大晶體管的導(dǎo)通時間,實現(xiàn)對電樞繞組兩端電壓的控制。

          電壓-脈寬變換器結(jié)構(gòu)如圖1所示,由三角波發(fā)生器、加法器和比較器組成。三角波發(fā)生器用于產(chǎn)生一定頻率的三角波UT,該三角波經(jīng)加法器與輸入的指令信號UT相加,產(chǎn)生信號UI+UT,然后送入比較器。比較器是一個工作在開環(huán)狀態(tài)下的運(yùn)算放大器,具有極高的開環(huán)增益及限幅開關(guān)特性。兩個輸入端的信號差的微弱變化,會使比較器輸出對應(yīng)的開關(guān)信號。一般情況下,比較器負(fù)輸入端接地,信號UI+UT從正端輸入。當(dāng)UI+UT》0時,比較器輸出滿幅度的正電平;當(dāng)UI+UT《0時,比較器輸出滿幅度的負(fù)電平。

          圖1電壓-脈寬比較器

          電壓-脈寬變換器對信號波形的調(diào)制過程如圖2所示。由于比較器的限幅特性,輸出信號Us的幅度不變,但脈沖寬度隨UI的變化而變化,Us的頻率由三角波的頻率所決定。

          當(dāng)指令信號UI=0時,輸出信號Us為正負(fù)脈沖寬度相等的矩形脈沖。當(dāng)UI》0時,Us的正脈寬大于負(fù)脈寬。當(dāng)UI《0時,Us的正脈寬小于負(fù)脈寬。當(dāng)UI》UTPP/2時(UTPP是三角波的峰值),Us為一正直流信號;當(dāng)UI《UTPP/2時,Us為一負(fù)直流信號。

          圖2PWM脈寬調(diào)制波形

          2、直流電機(jī)驅(qū)動控制總流程圖

          直流電機(jī)驅(qū)動控制電路分為控制信號電路、脈寬調(diào)制電路、驅(qū)動信號放大電路、H橋驅(qū)動電路等部分,控制總流程如圖3所示。

          圖3直流電機(jī)驅(qū)動控制總流程圖

          由圖3可以看出,首先由單片機(jī)發(fā)出電機(jī)邏輯控制信號,主要包括電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向信號Dir,電機(jī)調(diào)速信號PWM及電機(jī)制動信號Brake,然后由TL494進(jìn)行脈寬調(diào)制,其輸出信號驅(qū)動H橋功率電路來驅(qū)動直流電機(jī)。其中H橋是由4個大功率增強(qiáng)型場效應(yīng)管構(gòu)成的,其作用是改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向,并對驅(qū)動信號進(jìn)行放大。

          3、TL494脈沖寬度調(diào)制電路

          3.1TL494各管腳功能

          在實現(xiàn)電機(jī)PWM控制的電路中,本系統(tǒng)選用TL494芯片,其內(nèi)部電路由基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、振蕩電路、間歇期調(diào)整電路、兩個誤差放大器、脈寬調(diào)制比較器以及輸出電路等組成。共16個管腳,其功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。

          TL494芯片廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關(guān)電源。其片內(nèi)資源有:

          ◆集成了全部的脈寬調(diào)制電路。

          ◆片內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器,外置振蕩元件僅兩個(一個電阻和一個電容)。

          ◆內(nèi)置誤差放大器。

          ◆內(nèi)止5V參考基準(zhǔn)電壓源。

          ◆可調(diào)整死區(qū)時間。

          ◆內(nèi)置功率晶體管可提供500mA的驅(qū)動能力。

          ◆推或拉兩種輸出方式。

          3.2工作原理簡述

          TL494是一個固定頻率的脈沖寬度調(diào)制電路,內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器,振蕩頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進(jìn)行調(diào)節(jié),其振蕩頻率如下:

          圖4TL494結(jié)構(gòu)圖

          輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個控制信號進(jìn)行比較來實現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2受控于或非門。當(dāng)雙穩(wěn)觸發(fā)器的時鐘信號為低電平時才會被選通,即只有在鋸齒波電壓大于控制信號期間才會被選通。當(dāng)控制信號增大,輸出脈沖的寬度將減小。

          控制信號由集成電路外部輸入,一路送至死區(qū)時間比較器,一路送往誤差放大器的輸入端。死區(qū)時間比較器具有120mV的輸入補(bǔ)償電壓,它限制了最小輸出死區(qū)時間,約等于鋸齒波周期的4%,當(dāng)輸出端接地,最大輸出占空比為96%,而輸出端接參考電平時,占空比為48%。當(dāng)把死區(qū)時間控制輸入端接上固定的電壓(范圍在0—3.3V之間)即能在輸出脈沖上產(chǎn)生附加的死區(qū)時間。

          該芯片具有抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高以及價格便宜等特點。

          3.3基于TL494推挽式輸出的電路設(shè)計

          該控制系統(tǒng)的具體實現(xiàn)電路如圖5所示。系統(tǒng)功率驅(qū)動選用MOSFET,其輸入阻抗很高,可直接由晶體三極管驅(qū)動。TL494的13腳用來控制輸出模式。在該系統(tǒng)中,選擇將該端輸入為低電平,這時TL494內(nèi)觸發(fā)器Q1和Q2不起作用,兩路輸出相同,其頻率和振蕩器頻率相同、最大占空比為98%。

          圖5基于TL494推挽式輸出的電路設(shè)計

          4、H橋功率驅(qū)動原理與電路設(shè)計

          驅(qū)動信號在經(jīng)TL494的脈寬調(diào)制后,在直流電機(jī)控制中常用H橋電路作為驅(qū)動器的功率驅(qū)動電路。這種驅(qū)動電路可方便地實現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行,分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動。由于功率MOSFET是壓控元件,具有輸入阻抗大、開關(guān)速度快、無二次擊穿現(xiàn)象等特點,滿足高速開關(guān)動作需求,因此常用功率MOSFET構(gòu)成H橋電路的橋臂。H橋電路中的4個功率MOSFET分別采用N溝道型和P溝道型,而P溝道功率MOS-FET一般不用于下橋臂驅(qū)動電機(jī),上下橋臂分別用2個P溝道功率MOSFET和2個N溝道功率MOSFET。其電路圖如圖6所示。

          圖6H橋功率驅(qū)動電路

          圖中VCC為電機(jī)電源電壓,輸出端并聯(lián)一只小電容,用于降低感性元件電機(jī)產(chǎn)生的尖峰電壓。4個二極管為續(xù)流二極管,可為線圈繞組提供續(xù)流回路。當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)行時,驅(qū)動電流通過主開關(guān)管流過電機(jī)。當(dāng)電機(jī)處于制動狀態(tài)時,電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài),轉(zhuǎn)子電流必須通過續(xù)流二極管流通,否則電機(jī)就會發(fā)熱,嚴(yán)重時甚至燒毀。Us來自TL494的輸出,-Us可通過對Us反相獲得。當(dāng)Us》0時,VT1和VT4導(dǎo)通,Us《0時,VT2和VT3導(dǎo)通。

          按照控制指令的不同情況,該功放電路及其所驅(qū)動的直流伺服電機(jī)可以有以下四種工作狀態(tài):

          1)當(dāng)UI=0時,Us的正負(fù)脈寬相等,直流分量為零,VT1和VT4的導(dǎo)通時間和VT2和VT3導(dǎo)通時間相等,通過電樞繞組中的平均電流為零,電動機(jī)不轉(zhuǎn)。

          2)當(dāng)UI》0時,Us的正脈寬大于負(fù)脈寬,直流分量大于零,VT1和VT4的導(dǎo)通時間大于VT2和VT3導(dǎo)通時間,通過電樞繞組中的平均電流大于零,電動機(jī)正轉(zhuǎn),且隨著UI增加,轉(zhuǎn)速增加。

          3)當(dāng)UI《0時,Us的直流分量小于零,VT1和VT4的導(dǎo)通時間,通過電樞繞組中的平均電流小于零,電動機(jī)反轉(zhuǎn),且反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速隨著UI的減小而增加。

          4)當(dāng)UI≤UTPP/2或UI≤-UTPP/2時,Us為正或負(fù)的直流信號,VT1和VT4于或VT2和VT3始終導(dǎo)通,電機(jī)在最高轉(zhuǎn)速下正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

          結(jié)束語

          本文所述的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)以TL494為核心,構(gòu)成H橋雙極式PWM直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng),較好地實現(xiàn)了對直流電機(jī)的速度控制,并具有精度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。從實際運(yùn)用來看,TL494用于直流電機(jī)的PWM調(diào)速,不僅具有良好的性能,而且經(jīng)濟(jì)可靠,因而具有很大的實用價值。



          關(guān)鍵詞: 直流 功率

          評論


          相關(guān)推薦

          技術(shù)專區(qū)

          關(guān)閉
          看屁屁www成人影院,亚洲人妻成人图片,亚洲精品成人午夜在线,日韩在线 欧美成人 (function(){ var bp = document.createElement('script'); var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0]; if (curProtocol === 'https') { bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js'; } else { bp.src = 'http://push.zhanzhang.baidu.com/push.js'; } var s = document.getElementsByTagName("script")[0]; s.parentNode.insertBefore(bp, s); })();