基于TL494的大功率高效降压转换电路

时间：2024-12-08 19:56:36

关键字： TL494 降压转换器 Buck转换器电路

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[导读]降压转换器(降压转换器)是一种dc - dc开关转换器，在保持恒定功率平衡的同时降低电压。降压转换器的主要特点是效率，这意味着在板上使用降压转换器，我们可以预期延长电池寿命，减少热量，更小的尺寸，提高效率。我们之前制作了一些简单的Buck转换器电路，并解释了其基本原理和设计效率。

降压转换器(降压转换器)是一种dc - dc开关转换器，在保持恒定功率平衡的同时降低电压。降压转换器的主要特点是效率，这意味着在板上使用降压转换器，我们可以预期延长电池寿命，减少热量，更小的尺寸，提高效率。我们之前制作了一些简单的Buck转换器电路，并解释了其基本原理和设计效率。

因此，在本文中，我们将设计，计算和测试一个基于流行的TL494 IC的高效降压转换器电路，最后，将有一个详细的视频展示电路的工作和测试部分，所以不多说，让我们开始吧。

Buck转换器是如何工作的?

上图显示了一个非常基本的降压转换器电路。为了了解降压变换器是如何工作的，我将把电路分为两种情况。第一种情况是晶体管开，第二种情况是晶体管关。

导通状态

在这种情况下，我们可以看到二极管处于开路状态，因为它处于反向偏置状态。在这种情况下，一些初始电流将开始流过负载，但电流受到电感的限制，因此电感也开始逐渐充电。因此，在电路的导通时间内，电容器一个周期一个周期地增加充电周期，并且该电压在整个负载上反射。

关闭状态

当晶体管处于关断状态时，存储在电感L1中的能量坍塌并流过二极管D1，如图中箭头所示。在这种情况下，电感两端的电压处于反极性，因此二极管处于正偏置状态。现在，由于电感器的磁场坍塌，电流继续流过负载，直到电感器耗尽电荷。所有这些都发生在晶体管处于关闭状态时。

在一段时间后，当电感几乎耗尽存储能量时，负载电压又开始下降，在这种情况下，电容器C1成为电流的主要来源，电容器的作用是保持电流流动，直到下一个周期再次开始。

现在，通过改变开关频率和开关时间，我们可以从降压转换器得到从0到Vin的任何输出。

集成电路TL494

现在，在构建TL494降压转换器之前，让我们了解PWM控制器TL494是如何工作的。

TL494集成电路有8个功能模块，如下所示和描述。

1. 5v参考稳压器

5V内部参考稳压器输出是REF引脚，它是IC的引脚14。参考稳压器为内部电路提供稳定的电源，如脉冲转向触发器、振荡器、死区时间控制比较器和PWM比较器。该调节器还用于驱动负责控制输出的误差放大器。

注意!该基准内部编程为±5%的初始精度，并在7V至40v的输入电压范围内保持稳定。对于小于7V的输入电压，稳压器在输入电压1V内饱和并跟踪它。

2. 振荡器

振荡器产生锯齿波并提供给死区时间控制器和用于各种控制信号的PWM比较器。

振荡器的频率可以通过选择定时元件RT和CT来设定。

振荡器的频率可以用下面的公式计算

为了简单起见，我做了一个电子表格，通过它你可以很容易地计算频率。

注意!振荡器频率只在单端应用中等于输出频率。对于推挽应用，输出频率是振荡器频率的一半。

3. 死区控制比较器

停机时间或者简单地说停机时间控制提供最小的停机时间或停机时间。当输入电压大于振荡器的斜坡电压时，死区比较器的输出将阻塞开关晶体管。对DTC引脚施加电压可以施加额外的死区时间，从而在输入电压从0到3V变化时提供从最小3%到100%的额外死区时间。简单来说，我们可以在不调整误差放大器的情况下改变输出波的占空比。

注意!110 mV的内部偏置确保死区时间最小为3%，死区时间控制输入接地。

4. 误差放大器

两个高增益误差放大器都从VI电源轨接收偏置。这允许共模输入电压范围从-0.3 V到小于VI的2v。两个放大器的特性都是单端单电源放大器，因为每个输出都是高电平。

5. 输入输出控制

输出控制输入决定输出晶体管是否以并联或推挽模式工作。通过将输出控制引脚(引脚13)连接到地，使输出晶体管处于并联工作模式。但是通过将这个引脚连接到5V-REF引脚，将输出晶体管设置为推挽模式。

6. 输出晶体管

该集成电路具有两个开集电极和开发射极配置的内部输出晶体管，通过它可以输出或吸收最大电流达200mA。

注意!晶体管的饱和电压在共发射极配置中小于1.3 V，在发射极-从动件配置中小于2.5 V。

TL494 IC的特点

•完整的PWM功率控制电路

•未承诺输出200毫安汇或源电流

•输出控制选择单端或推拉操作

•内部电路禁止双脉冲在任何输出

•可变死区时间提供对总范围的控制

•内部调节器提供稳定的5v电压

•参考供应有5%的公差

•电路结构允许容易同步

注意!大多数内部原理图和操作描述取自数据表，并在一定程度上进行了修改，以便更好地理解。

组件的要求

•Tl494 IC - 1

•TIP2955晶体管- 1

•端子5mmx2 - 2

•1000uF，60V电容器- 1

•470uF，60V电容- 1

•50K，1%电阻- 1

•560R电阻- 1

•10K，1%电阻- 4

•3.3K，1%电阻- 2

•330R电阻- 1

•0.22uF电容器- 1

•5.6K，1W电阻- 1

•12.1V齐纳二极管- 1

•肖特基二极管- 1

•70uH (27 × 11 × 14) mm电感器- 1

•电位计(10K

•0.22R电流检测电阻- 2

•覆层板通用50x 50mm - 1

•PSU散热器通用- 1

•跳线通用- 15

原理图

高效率降压变换器的电路图如下。

电路结构

为了演示这个大电流降压转换器，电路是在手工PCB上构建的，并借助原理图和PCB设计文件[Gerber文件];请注意，如果您将大负载连接到输出降压转换器，那么大量的电流将流经PCB走线，并且走线有可能烧毁。因此，为了防止PCB走线烧坏，我包括了一些跳线，这有助于增加电流。此外，我用一层厚厚的焊料加强了PCB走线，以降低走线电阻。