TL494控制BUCK型開關電源電路

　　摘要：文章介紹了開關電源的基本原理，DC/DC變換主電路分類，對開關電源的控制方式進行了比較，給出了專用集成控制器的優點。給出了專用集成控制器TL494的內部結構、管腳功能，詳細分析了其工作原理、應用和優點，列舉了TL494的應用實例。設計了一款由TL494控制的Buck型開關電源，給出了所用元器件，對整個電路工作原理進行了分析，分析了其產生PWM信號的原理，接收反饋實現穩壓的原理及實現過流保護原理，測試其關鍵點的工作波形，并對此電路做了些改進，基于此對TL494進行了測試，該電路是TL494的典型應用，可以體現出TL494的大部分功能，電路具有采用元件少、性能穩定、效率高的優點。

　　1、引言

　　電源的優劣直接影響到各類電子設備的性能。因此設計出性能良好的電源意義重大。廣義的講，能夠提供電能的設備稱為電源。我們這里所指的電源是把身邊現有的電源轉化成我們電子設備所需要的某種類型電源的一種電子裝置。開關電源是直流穩壓電源的一種，自問世以來，以其輕小高效越來越受到人們的青睞，在直流電源的大多場合已取代了傳統的線性開關電源，并且正不斷發展，其市場廣闊。

　　2、DC/Dc變換器主電路及其控制方式

　　開關電源功率調整管都工作在開關狀態下，而線性穩壓電源的功率管工作在線性放大狀態下，這是開關電源與線性穩壓電源的顯著區別，也是開關電源這個名字由來的原因。目前開關電源中目前常用的半導體開關管有GTR、MOSFET、IGBT等，通過控制信號控制其導通與關斷，實現將一種直流電轉換成另外一種大小的直流電，配上電感電容濾波器件能輸出穩定。

　　DC/DC變換器是開關電源中最主要的功率變換環節。DC/DC變換器有輸入輸出無隔離（即“直通”）型和輸人輸出隔離型兩種類型?！爸蓖ā毙虳C/oC變換器典型的電路有Buck（降壓）型、Boost（升壓）型、Buck一Boost（升降壓）式和Cuk型等幾種類型;輸人與輸出隔離型的DC/DC變換器典型的電路有單端正激式、單端反激式、推挽式、半橋式和全橋式等幾種類型。但無論哪種類型的DC/DC變換器的開關電源，其基本原理都是開關管工作于開關狀態下，通過改變開關管導通與關斷的時間關系來改變輸出電壓的。

　　開關電源要實現輸出穩定少不了相應的控制電路，其電路有三種：（l）由分立元件構成;（2）通過軟件編程由單片機系統來實現;（3）由專用的集成控制器來實現。其中專用集成控制器實現方式以其使用方便、無需編程、所需元件數量少等優點，是開關電源常用的一種控制方式。TL494就是其中常見的一種專用集成控制器。

　　3、TL494介紹

　　TL494由德州儀器公司設計并推出，推出后立刻得到市場的廣泛接受，尤其是在PC機的ATx半橋電源上。TL494是一種固定頻率的電壓型脈寬調制集成控制器，最高工作頻率3O0kHz。其內部主要集成了線性鋸齒波振蕩器、兩個誤差放大器、死區時間比較器、PWM比較器、基準電壓源、觸發器等，共有16個引腳。其內部電路方框如圖1所示，其框架已被證明非常優秀。

　　圖1TL494內部電路方框圖

　　線性鋸齒波振蕩器的振蕩頻率由5腳、6腳上外接的電阻電容來決定。一般其工作時這兩個管腳上外接的電阻值和電容值都是固定的，即振蕩頻率是固定的。振蕩頻率與外接的電阻和電容之間的關系為：

　　兩個誤差放大器在這里地位是一樣的，它們的輸出分別經過一二極管送到PWM比較器的同向輸入端，與加在PWM比較器反向輸入端的線性鋸齒波（比振蕩器產生的鋸齒波幅值增加了O.7V：做比較，產生PWM信號，l腳和2腳分別對應著其中一個誤差放大同向輸入端和反向輸入端，16腳和15腳對應著另外一個誤差放大器;3腳是兩誤差放大器的輸出端，也是PWM比較器同向輸入端;脈沖寬度的調節可以通過3腳上的電壓來控制，也可分別通過誤差放大器進行調節。在使用時一個誤差放大器接反饋信號，使輸出穩定，另一個誤差放大器可用作過流保護，3腳在使用時可接RC網絡，以提高整個電路的穩定性。當然也有其他使用方法。

　　圖中的開關管Q，和QZ是最終的輸出端。功率輸出管Q，和QZ受控于或非門。當雙穩觸發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。當控制信號（3腳上信號）增大，輸出脈沖的寬度將減小。13端為輸出控制端，當其接低電平時，兩管子工作情況相同，當其接高電平時兩管子推挽輸出。死區時間比較器具有120mV的輸入補償電壓，它限制了最小輸出死區時間約等于鋸齒波周期的4%。4腳為死區時間比較器的輸入端，其上電壓在0一3.3V變化，可控制輸出脈沖的最大占空比從最大到最小變化。4腳接地時輸出芯片輸出的PWM信號占空比最大（13腳接低電平時為96%）。當然，占空比還受反饋信號控制。使用時4腳可用來實現電路的軟啟動。TL494內部還有一個基準電壓源，通過14腳為其在應用時提供5.0V的基準電壓。直流電源加在12腳和7腳給芯片供電。