【电力电子课设-DCDC--PWM控制电路设计x】

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电力电子课程设计

题目：DC/DC PWM控制电路的设计

小组成员：

学号： —

学 部 （系）： 机械与电气工程学部

专业年级： 电气133

指导教师：

年12 月16

错误

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-8 -

目录

一、 总体设计方案

二、 设计原理及各部分功能

三、 实验所得的各个波形

四、 TL494及相关器件说明

五、 总结及心得体会

总体设计方案

题目

DC/DC PWM控制电路的设计

题目介绍

电力电子电路控制中广泛应用着脉冲宽度调制技术（Pulse Width Modulation,简称PW）将宽度变化而频率不变的脉冲作为电力电子变换电路 中功率开关管的驱动信号，控制开关管的通断，从而控制电力电子电路的输出电 压以满足对电能变换的需要。由于开关频率不变，输出电压中的谐波频率固定， 滤波器设计比较容易。

本课程设计主要采用比较常用的 PWM!成芯片TL494 （也可用其它芯片）完 成设计，让同学们初步掌握 PWM控制电路的设计方法。

课设要求

设计基于PWM5片的控制电路，包括外围电路。按照单路输出方案进行 设计，开关频率设计为10KHz具有软起动功能、保护封锁脉冲功能，以及限流 控制功能。电路设计方案应尽可能简单、可靠。

实验室提供面包板和器件，在面包板或通用板上搭建设计的控制电路。

设计并搭建能验证你的设计的外围实验电路，并通过调试验证设计的正 确性。

扩展性设计：增加驱动电路部分的设计内容。

】、设计原理

本次实验所用芯片为TL494芯片，TL494是美国德州仪器公司生产的一种电 压驱动型脉宽调制控制集成电路，主要应用在各种开关电源中。 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。图1是它的管脚图，其中1、2脚是误差放大器 I的同相和反相输入端；3脚是相位校正和增益控制；4脚为间歇期调理，其上 加0?3.3V电压时可使截止时间从2%线怀变化到100% 5、6脚分别用于外接振 荡电阻和振荡电容；7脚为接地端；8、9脚和11、10脚分别为TL494内部两个 末级输出三极管集电极和发射极；12脚为电源供电端；13脚为输出控制端，该 脚接地时为并联单端输出方式，接14脚时为推挽输出方式；14脚为5V基准电 压输出端，最大输出电流10mA 15> 16脚是误差放大器II的反相和同相输入端。

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TL494骨脚圈

当6端外接电阻Rt,5端外接Ct时，5端将产生频率f =1.1/ Rt Ct的锯齿波 Vct； 2、1两端引入DC/DC变换器输出电压的给定值Vg和反馈值Vf； 3端为电 压调节器输出的误差电压V3，V3 = K ( Vf Vg)，V3送至PW比较器的同相端， 反相端电压为0.7V + Vct。

由于开关频率要求为10HZ根据f =1.1/ Rt Ct，Rt Ct =0.11，选用Rt=1K

欧姆，Ct =0.1微法。按照原理图将TL494芯片接在电路板上，连接电路

为实现软开关和脉宽调节功能，利用输出端 4。起动开始，一旦起动电路内

部使输出端4从接地点断开，在+ 15V电源经Ro对Co充电过程中，V4从+ 15V

逐渐下降为零。由图1.2和图1.4可以看到，在任何一个开关周期Ts中，VCT从 零上升至VeTm，仅在瞬时值Vct>V4+0.12V时J=0,才能使G G2为高电位开启驱 动信号。所以在起动过程的逐个Ts周期中、J=0, G、G2的脉宽时间ton从零逐渐 增大，使输出电压逐渐上升实现软起动。

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PWMI成电路芯TTL494原理框图

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CT

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、实验波形

使用示波器分别测出输出端5、输出端8的波形以及调整占空比后的引脚 8的波 形：

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cwi iaflv

周期 RMS 6.23V

频率 n.62kHi

M25DW CM1 / -MOfflV

14-0^151?55 n?2$m

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佰 394V ? r3i40juf

输出端5测出的波形

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输岀端8测岀波形

输岀端60度

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CASE 7E1BPMP-16N MJFFKK

CASE 7E1B

PMP-16

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四、参考资料

、附录：TL494相关说明

MARKING

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Control

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Inv

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Output

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(Top View)

TL494的引脚功能如下：1、16脚和2、15脚分别是误差放大器1和误差放大器2的同相输 入端和反向输入端；3脚是反馈输入端；4脚是死区时间控制端；5、6脚分别接RC振荡器 的定时电容和电阻；7脚接地；8、9脚11、10脚分别是两个内部驱动三极管的集电极和发 射极；12脚为电源正端；13脚为输出状态控制端， 当13脚为高电平时，两个内部驱动三极

管交替导通，当13脚为低电平时，两个内部驱动三极管同时导通或截止，此时只能控制一 个开关管。14脚是集成电路内部输出的 5V基准电压输出端。

TL494结构图

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集成了全部的脉宽调制电路。

片内置线性锯齿波振荡器，外置振荡元件仅两个（一个电阻和一个电容） 内置误差放大器。

内止5V参考基准电压源。

可调整死区时间。

内置功率晶体管可提供 500mA的驱动能力。

推或拉两种输出方式。

TL494工作原理简述

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：

叩/I

叩/I

Rt?Ct

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。参见图下图

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%寸，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。

TL494的极限参数

名称

代号

极限值

单位

工作电压

Vcc

42

V

集电极输出电压

仏,Vc2

42

V

集电极输出电流

I c1,I c2

500

mA

放大器输入电压范围

Vr

-0.3V — +42

V

功耗

Pd

1000

mW

热阻

Re ja

80

°C /W

工作结温

Tj

125

c

工作环境温度

TL494B

-40 — +125

TL494C

Ta

0— +70

c

TL494I

-40 — +85

NCV494B

-40 — +125

额定环境温度

Ta

40

c

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