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開(kāi)關(guān)電源PWM控制芯片的那些事兒,全在這!

發(fā)布時(shí)間:2015-01-25 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】TL494是一種開(kāi)關(guān)電源脈寬調(diào)制(PWM)控制芯片,它包含了開(kāi)關(guān)電源控制的所有功能,它優(yōu)異性能奪得了工程師和電源制造商的青睞。那么你了解TL494嗎?這里小編將為大家揭秘TL494的一切。
 
TL494是一種開(kāi)關(guān)電源脈寬調(diào)制(PWM)控制芯片,它包含了開(kāi)關(guān)電源控制的所有功能,它優(yōu)異性能奪得了工程師和電源制造商的青睞,因此廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開(kāi)關(guān)電源中。
技術(shù)指標(biāo)
技術(shù)指標(biāo)
 
調(diào)制方式:定頻調(diào)寬
 
控制模式:電壓模式
 
最高額定頻率:300000Hz
 
輸出端口:雙端交錯(cuò)
 
每端最大占空比:45%
 
封裝:SOP-16,DIP-16
 
常用拓?fù)洌築uck、推挽、半橋
  
歷史和現(xiàn)狀
 
TL494是1980年代初由德州儀器(TI)設(shè)計(jì)并推出,推出后立刻得到市場(chǎng)的廣泛接受,尤其是在PC機(jī)的ATX半橋電源上。直至今日,仍有相當(dāng)比例的PC機(jī)電源基于TL494芯片。多年來(lái),作為最廉價(jià)的雙端PWM芯片,TL494在雙端拓?fù)洌缤仆旌桶霕蛑袘?yīng)用極多。由于其較低的工作頻率以及單端的輸出端口特性,它常配合功率雙極性晶體管(BJT)使用,如用于配合功率MOSFET則需外加電路。
 
TL494已成為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)芯片,由很多家集成電路廠商生產(chǎn)。它也被命名為其他型號(hào),如飛兆(Fairchild,又稱(chēng)仙童)公司將它的TL494兼容芯片命名為KA7500。
 
雖然TL494的架構(gòu)被歷史證明極為優(yōu)秀,但由于其老舊的工藝、低頻率、以及缺乏新的節(jié)能特性,它正在高端市場(chǎng)面臨著淘汰。至2008年,幾乎沒(méi)有售價(jià)高于人民幣300元的開(kāi)關(guān)電源使用TL494作為主控芯片了,盡管低端、中端市場(chǎng)仍然大量采用。
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工作原理
 
5V基準(zhǔn)源
 
TL494內(nèi)置了基于帶隙原理的基準(zhǔn)源,基準(zhǔn)源的穩(wěn)定輸出電壓為5V,條件是VCC電壓在7V以上,誤差在100mV之內(nèi)。基準(zhǔn)源的輸出引腳是第14腳 REF。
 
鋸齒波振蕩器
 
TL494內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器,產(chǎn)生0.3~3V的鋸齒波。振蕩頻率可通過(guò)外部的一個(gè)電阻Rt和一個(gè)電容Ct進(jìn)行調(diào)節(jié),其振蕩頻率為:f=1/RtCt,其中Rt的單位為歐姆,Ct的單位為法拉。鋸齒波可以在Ct引腳測(cè)量到。
 
運(yùn)算放大器
 
TL494集成了兩個(gè)單電源供電的運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器傳遞函數(shù)為ft(ni,inv)=A(ni-inv),但不能越出輸出擺幅。一般電源電路中,運(yùn)放接成閉環(huán)運(yùn)行。少數(shù)特殊情況下使用開(kāi)環(huán),由外界輸入信號(hào)。兩個(gè)運(yùn)放的輸出端分別接一個(gè)二極管,和COMP引腳以及后級(jí)電路(比較器)相連接。這保證了兩個(gè)運(yùn)放中較高的輸出進(jìn)入后級(jí)電路。
 
比較器
 
運(yùn)算放大器輸出的信號(hào)(COMP引腳)在芯片內(nèi)部進(jìn)入比較器正輸入端,和進(jìn)入負(fù)輸入端的鋸齒波比較。當(dāng)鋸齒波高于COMP引腳的信號(hào)時(shí),比較器輸出0,反之則輸出1。
 
脈沖觸發(fā)器
 
脈沖觸發(fā)器在鋸齒波的下降沿且比較器輸出1時(shí)導(dǎo)通,令兩個(gè)中的一個(gè)輸出端(依次輪流)片內(nèi)三極管導(dǎo)通,并在比較器輸出降到0時(shí)截止。
 
靜區(qū)時(shí)間比較器
 
靜區(qū)(直譯死區(qū))時(shí)間由Dead Time Control引腳4設(shè)置,它通過(guò)一個(gè)比較器對(duì)脈沖觸發(fā)器實(shí)行干擾,限制最大占空比。可設(shè)置的每端占空比上限最高為45%,在工作頻率高于150KHz時(shí)占空比上限是42%左右。(當(dāng)DTC引腳電平被設(shè)為0時(shí))
 
時(shí)序圖
例設(shè)計(jì)
 
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示例設(shè)計(jì)
 
以下的示例設(shè)計(jì)是過(guò)于陳舊的。新的設(shè)計(jì)有更高的效率和更低的成本。
ATX半橋電源
ATX半橋電源
Buck拓?fù)浞€(wěn)壓電源
Buck拓?fù)浞€(wěn)壓電源
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