基于TL494开关电源设计讲解
基于TL494直流开关电源的设计
题目名称：基于TL494直流开关电源的设计陈摘要：本文主要介绍脉冲宽度集成芯片TL494内部结构和功能，以及基于TL494直流开关稳压电源的设计。
该电源输入15～28V直流电源，输出5~12V可调，文波峰峰值小于150mV，限流保护电流为2A的直流电源。
关键字：脉冲宽度 TL494 开关电源目录1系统设计 (3)1.1设计指标 (3)1.2设计思路 (3)1.2.1 DC－DC变换器电路拓扑结构 (3)1.2.2实现方案及结构框图 (4)2单元电路设计 (4)2.1 TL494内部结果及功能 (4)2.2基于TL494直流型稳压电源的设计 (6)2.2.1工作原理 (6)2.2.2参数计算机器件选择 (7)3系统测试 (8)3.1测试方法 (8)3.2测试结果 (8)4设计结论分析 (9)5参考文献 (9)6附录 (10)6.1器件清单 (10)6.2电路原理图 (10)1系统设计1.1设计指标（1）电源容量输入：直流15～28V 。
输出：电源电压5~12V(可调)，纹波小于150mVP-P ，最大输出电流2A(限 流型保护) 。
（2）工作频率开关电源的工作频率为30～40kHz 。
（3）控制电路采用脉冲宽度调制控制集成电路。
1.2设计思路1.2.1 DC －DC 变换器电路拓扑结构如图1所示为DC －DC 变换器电路，电路正常工作时，当功率管T1的基极输入为低电平时，T1管导通。
此时电感处于储能的状态。
从电感出来的电流一部分流过负载，另一部分则对电容C 进行充电。
反之，当T1管的基极输入为高电平时，PNP 管截止。
此时电感开始释放能量，同时电容C 放电，这两部分的电流图1.DC －DC 变换器电路通过续流管，继续维持负载的电流。
导通状态：11t LU U t L U I OI L ON -==∆截止状态：22t LU t L U I O L OFF ==∆由于OFF ON I I ∆=∆，所以有：I IO U Ut t t U ε=+=211。
基于TL494_他激型半桥开关电源.pdf
实用电源技术补充讲义5.6 基于TL494他激型半桥开关电源5.6.1 TL494 介绍TL494 是美国德州仪器公司生产的电压驱动型脉宽调制器，在显示器、计算机等系统电路中作为开关电源电路，TL494的输出三极管可接成共发射极及射极跟随器两种方式，因而可以选择双端推挽输出或单端输出方式，在推挽输出方式时，它的两路驱动脉冲相差180 度，而在单端方式时，其两路驱动脉冲为同频同相。
TL494 的内部功能框图如图 5.9 所示。
其引脚功能如下：1、2 脚分别为误差比较放大器的同相输入端和反相输入端。
3 脚为控制比较放大器和误差比较放大器的公共输出端，输出时表现为或输出控制特性，也就是就在两个放大器中，输出幅度大者起作用。
当3脚的电平变高时，TL494送出的驱动脉冲宽度变窄，当3脚电平低时，驱动脉冲宽度变宽。
4 脚为死区电平控制端，从 4 脚加入死区控制电压可对驱动脉冲的最大宽度进行控制，使其不超过180度，这样可以保护开关电源电路中的三极管。
5、6 脚分别用于外接振荡电阻和电容。
7 脚为接地端。
8、9 脚和 11、12 脚分别为 TL494 内容末级两个输出三极管的集电极和发射极。
12 脚为电源供电端。
13 脚为功能控制端。
14 脚为内部5V基准电压输出端。
15、16 脚分别为控制比较放大器的反相输入端和同相输入端。
TL494 是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。
TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。
图 5.8 TL494顶视图20实用电源技术补充讲义图 5.9 TL494内部结构图5.6.2 TL494 的特点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。
TL494开关电源设计--BUCK电路解析
+5V
IN2 +
GND
IN2 -
CT
RT
DE AD
4
16
C2 332
15
R4 10K
R3 10K R9 0.1
R8 120
图三：由TL494组成降压型开关稳压电源
过载保护－－过载时，降低输出电压使负载电流保持在保护值。 不论开关管T2是否导通，流过负载的电流都经过R9(由上向下)，R9的下端
电位为负，当负载电流达一定值时，误差放大器2的反相端电位为负，误差
t
电流连续状态CCM
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO 2IOC
CO=(3~5)(ΔI) T/(2ΔVP-P)
产生纹波的两个因素：1.输出电容容 量有限；2.开关过程产生的过冲，这
VIN-VSTA IOC
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
临界连续状态
部分较难滤除。
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO VIN-VSTA VO -VF (tON)min (tOFF)max IO<IOC
tON=TOSCVO/(VIN-Vsta)=13.0~21.4uS（Vsta~1.2V）。
七、参数选择 4.开关管：
开关速度<1uS，
IC VEC PT
VIN+VF
IECO tON tOFF
VSTA t
耐压>2(VIN)max，
电流>2(IO)max
图四：开关管开关速度与功耗分析
TIP127（100V/5A，
死区时间控制 触发器 时钟
反馈/PWM比较器输入
Q
Q
Q1射极
基于TL494开关电源设计
基于TL494的DC-DC开关电源设计摘要随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。
近年来 ,随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展 ,新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。
该电路具有体积小，控制方便灵活，输出特性好、纹波小、负载调整率高等特点。
开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。
开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。
本论文采用双端驱动集成电路——TL494输的PWM脉冲控制器设计小汽车中的音响供电电源，利用MOSFET管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。
关键词：IGBT，PWM，推挽电路，半桥电路，单端正激BASED ON THE DC-DC TL494 SWITCHING POWER SUPPLYABSTRACTWith the rapid development of electronic technology, electronic systems, more and more extensive applications, the types of electronic equipment, more and more electronic equipment and people work and live closer and closer. In recent years, with the power electronic devices (such as IGBT, MOSFET), PWM switching power supply technology and development of the theory, a new generation of power began to gradually replace the traditional power supply circuits. The circuit is small, flexible to control the output characteristics of a good, ripple, load adjustment rate and so on.Switching power supply in the power adjustment control work in the off state, with low power consumption, high efficiency, wide voltage range, low temperature rise, and other outstanding advantages of small size, the communication equipment, CNC equipment, Instrumentation, video audio, home appliances so widely used in electronic circuits. High frequency converter switching power supply so many forms of commonly used with push-pull converter, full bridge, half bridge, single-ended forward and the form of single-ended flyback. In this thesis, two-side driver IC - TL494 PWM pulse output of the controller design car audio power supply in use as a switch MOSFET, can improve the efficiency of the power transformer, is conducive to impulse noise suppression, but also can reduce the size of the power transformer.KEY WORDS: IGBT，MOSFET，Push-pull circuit，Half bridge circuit, Single-ended forward目录前言 (1)第1章开关电源基础技术 (6)1.1 开关电源概述 (6)1.1.1 开关电源的工作原理 (6)1.1.2 开关电源的组成 (7)1.1.3 开关电源的特点 (7)1.2 电源电路组成 (8)1.3开关电源典型结构 (5)1.3.1串联开关电源结构 (5)1.3.2并联开关电源结构 (5)1.4 电力场效应晶体管MOSFET (11)1.5 开关电源的技术指标 (8)第2章开关变换电路 (10)2.1 推挽开关变换电路 (10)2.1.1 推挽开关变换基本电路 (14)2.1.2 自激推挽式变换器 (15)2.2 半桥变换电路 (18)2.3 正激变换电路 (19)2.4 DC/DC升压模块设计 (20)第3章双端驱动集成电路TL494 (19)3.1 TL494简介 (19)3.2 TL494的工作原理 (20)3.3 TL494内部电路 (240)3.4 TL494构成的PWM控制器电路 (22)第4章 TL494 在汽车音响供电电源中的应用 (28)4.1 汽车音响电源简述 (28)4.2 汽车音响供电电源的组成 (30)4.2.1 TL494的辅助电路设计 (30)4.2.2 主电路的设计 (32)结论 (29)谢辞 (30)参考文献 (35)附录 (36)外文资料翻译 (37)前言电源是实现电能变换和功率传递的主要设备、在信息时代，农业、能源、交通运输、信息、国防教育等领域的迅猛发展，对电源产业提出了更多、更高的要求，如：节能、节电、节材、缩体、减重、环保、可靠、安全等。
TL494开关电源设计--BUCK电路
VIN-VSTA IOC
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
临界连续状态
L0 ~
VIN T 8I
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO VIN-VSTA VO -VF (tON)min (tOFF)max IO<IOC
t
I (10% ~ 20%) I O max
电流断续状态DCM
t
电流连续状态CCM
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO 2IOC
CO=(3~5)(ΔI) T/(2ΔVP-P)
产生纹波的两个因素：1.输出电容容 量有限；2.开关过程产生的过冲，这
VIN-VSTA IOC
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
临界连续状态
部分较难滤除。
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO VIN-VSTA VO -VF (tON)min (tOFF)max IO<IOC
5. 较典型的设计验证方法和负载实验。
三、BUCK型DC－DC变换器（CCM工作模式）
1. 导通状态 U I UO UL I ON t1 t1 L L 2. 截止状态 UO UL I OFF t2 t2 L L 3. 输入输出关系
I ON I OFF
U O DU I
100u/25V
C6
220u/25V
T2 TIP127 (100V/5A/Darl-L) 104 R2 C3 1K
10 9
3K R6
FR307 D4 103 C5 570 R13
C7
104 C9 5K1 R17
R16 3K6
5
6
【开题报告】基于TL494小功率开关电源设计
开题报告电子信息工程基于TL494小功率开关电源设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义（1）国内外研究动态随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，然而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代后计算机的电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。
随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
与线性电源相比，PWM开关电源更为效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。
脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。
一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。
TL494开关电源设计PPT教案
CO=C8=220uF能满足要求
注产生纹波的两个因素：1.输出电
容容量有限；2.开关过程产
生的过冲，这部分较难滤除。
10.
软启时间：~100mS。
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO
(VIN)max-VSTA Ipk
(IO)max
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
储能充分
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO
Ipk=2(IO)max
(VIN)max-VSTA
(IO)max
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
临界储能
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO (VIN)max-VSTA
VO
(IO)max
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
储能不足
图五：最大输入/满负荷时的续流波形
第14页/共18页
7.
电感量：
L
~
VO 2IO
tOFF
L~100μH。
8.
续流二极管：快恢复二极管，反向
偏压＝(VIN)max-VSTA-VO，峰值电流 <2(IO)max，FR103~1A/300V或 FR107~1A/1kV 满足要求。
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO
(VIN)max-VSTA Ipk
第8页/共18页
六 、 原 理 图
103/250V 1A/400V C4
R2 47
L1 10mH/0.5A
10
T2 TIP1 27 (100V/ 5A/Darl-L)
R5 10K
R3
基于TL494开关电源设计全部说明21页PPT
Байду номын сангаас
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
基于TL494开关电源设计全部说明
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
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R8
47
10K
R9 图三：由TL494组成降压型开关稳压电源 0.1
过载保护－－过载时，降低输出电压使负载电流保持在保护值。
不论开关管T2是否导通，流过负载的电流都经过R9(由上向下)，R9的下端电位 为负，当负载电流达一定值时，误差放大器2的反相端电位为负，误差放大器2的 输出（即反馈/PWM端）为正，Q1管不导通，输出电压降低。
1. 导通状态
I ON
UL L
t1
UI
UO L
t1
2. 截止状态
I OFF
UL L
t2
UO L
t2
3. 输入输出关系
I ON I OFF
U O U I t1
t1 t2
ε称为占空比
CT
2. TL494的时
序(续)
触发 器
时钟
当输出控制电压
=H时， Q和时 Q
钟信号均为0时，
Q1基极获高电
临界储能
＝FR(1V0IN3)~m1axA-V/3S0TA0-VV或O，FR峰1值07电~1流A</12k(IVO)满max，续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO
足要求。
(VIN)max-VSTA
VO
(IO)max
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
Q
平导通， /Q和 Q1射极 时钟信号均为0
时， Q2基极获 Q2射极
高电平导通，两
管轮流导通，称 输出控制源自为推挽工作方式。当输出控制电压 =L时，时钟信 号为0时， Q1 和Q2基极获高 电平导通，两管
同时导通，称为 单端工作方式。
死区 时间控 制
反馈 /PWM比较 器输入
图二 ：TL494时序 图
一． 技术指标
1. 电源容量 ▪ 输入：交流15~24Vac。 ▪ 输出：电源电压+12V(不可调)，纹波小于
150mVP-P，最大输出电流0.5A(限流型保 护)。 2. 工作频率 ▪ 开关电源的工作频率为30~40kHz。 3. 控制电路 ▪ 采用脉冲宽度调制控制集成电路。
三、单端正激式开关电源的工作原理
40
V
集电极输出电流(每个三极管) IC1,IC2
--
--
200
mA
误差放大器输入共模电压
Vin
-0.3
--
VCC－2
V
反馈/PWM比较器输入端电流
Ifb
--
--
0.3
mA
基准输出电流
Iref
--
--
10
mA
计时电阻 计时电容 振荡器频率
RT
1.8
30
500
kΩ
CT
0.0047 0.01
10
μF
Fosc
IC VEC PT
VIN+VF
IECO
VSTA
tON
tOFF
t
图四：开关管开关速度与功耗分析
七、参数选择
5. 输出电压： VO=5V*(1+R17/R16)~12.1V
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO
(VIN)max-VSTA Ipk
(IO)max
6. 保护电流： Imax = (Vref /R7)*R8/ R9~0.5A
E2
PWM
3
IN1 -
2
R12 100K 4K7 R10
IN1 +
1
CONT
13
R11 4K7
+5V
14
C7
10u/16V
DEAD
4
R15
R7
R14 2K
4K7
10K
C8 100u/25V
+12
104 C10
5K1 R17
R16 3K6
5 CT 6 RT
GND 7
I N2+ 16
I N215
C5
332 R6
七、0参数选择
1. 整流管：桥式整流，整流管工作电流=0.5负载电流，大 反向电压=输入交流电压峰值，IN4007(1A/1kV)可以满足 要求。
2. 滤波电容：RLC=(3~5)T，整流滤波后电压 VIN=18~28.8V,RL~18V/0.5A=36Ω，T＝10mS， 1000uF/35V电解电容可满足要求。最常用电解电容：1.0、 2.2、3.3、4.7、6.8及相应十百千uF，耐压有6、16、25、 35、50、63、100、120、250、400V。
3. 工作频率：音频上限~20kHz，Fosc~33kHz， TOSC=30uS，tON=TOSCVO/(VIN-Vsta)=13.0~21.4uS。
七、参数选择
4. 开关管：
➢ 开关速度<1uS， ➢ 耐压>2(VIN)max， ➢ 电流>2(IO)max
TIP127(100V/5A,DarlL,hFE>1000,tr和td<1uS) 满足要求，内带保护二 极管可不带RC吸收回路， 需带散热器。
六、 原 理 图
103/250V 1A/400V C4
R2 47
L1 10mH/0.5A
10
T2
TIP1 27 (100V/ 5A/Darl-L)
R5 10K
R3
4K7
104 4K7
C6 R13
FR107
D4
C8
470u/25V
11
E1 9
C1 8
VCC 12
1000u/35V C1
C2
IC2 494
3. 功能描述
▪ 含有控制开关式电源所需的主要功能块。
▪ 线性锯齿波振荡器(3V)，频率用两个外部元件RT 和CT 设置，近似 Ｆosc = 1.1/ (RT* CT )
▪ 输出脉冲宽度由“死区时间控制”和“反馈/PWM比较 器输入”两个信号中电平较高的一个控制，控制信号电 平与电容器CT 上的锯齿波进行比较，实现脉冲宽度的调 整。
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
储能充分
7. 电感量：
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO
L
~
VO 2IO
tOFF
Ipk=2(IO)max
(VIN)max-VSTA (IO)max
L~100μH。
8. 续流二极管：快恢复二极管，反向偏压
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
1.0
40
200
kHz
六、 原 理 图
稳压原理－－输出电压负反馈。L1 100uH 0.5A C8 220uF 25V
若某种原因导致输出电压过高，则误差放大器1同向端电位升高，反馈/PWM端电 位上升，Q1管导通时间减少，占空比减少，结果输出电压减少。最终使输出电压 保持稳定，R17和R16中点电压为5V。R12/R10为误差放大器1的静态放大倍数， 影响控制精度。C6和R13影响误差放大器1的动态放大倍数，抑制瞬变。
▪ 控制信号电平线性增加输出晶体管Q1 和Q2 的导通时间 线性减少。
▪ “输出控制”=5V为推挽输出，最小死区时间为48%； =0为单端输出，最小死区时间为96%。
五、TL494的工作条件
1. 工作条件
条件
符 号 最小 典型
最大
单位
电源电压
VCC
7.0
15
40
V
集电极电压
VC1,VC2 --
30