TL494 IC的設計方式不僅具有控制開關電源所需的重要電路,而且還解決了幾個基本難題,并最大限度地減少了整體結構中所需的補充電路級的需求。
TL494基本上是一個固定頻率脈寬調制(PWM)控制電路。
當內部振蕩器通過定時電容(CT)將其鋸齒波與兩對控制信號進行比較時,可實現輸出脈沖的調制功能。
輸出級在鋸齒波電壓高于電壓控制信號的周期內切換。
隨著控制信號的增加,鋸齒輸入較高的時間減少;因此,輸出脈沖長度減小。
脈沖導頻觸發器交替地將調制脈沖引導至兩個輸出晶體管中的每一個。
5V 基準電壓穩壓器
TL494 產生一個 5 V 內部基準電壓源,該基準電壓源饋送到 REF 引腳。
該內部基準有助于開發穩定的恒定基準,其作用類似于確保穩定電源的前置穩壓器。然后,該基準可靠地用于為IC的各種內部級供電,例如邏輯輸出控制、觸發器脈沖轉向、振蕩器、死區時間控制比較器和PWM比較器。
振蕩器
振蕩器為死區時間和PWM比較器生成正鋸齒波,以便這些級可以分析各種控制輸入信號。
RT和CT負責確定振蕩器頻率,因此可以在外部編程。
振蕩器產生的鋸齒波以恒定電流為外部定時電容CT充電,由互補電阻RT確定。
這導致產生線性斜坡電壓波形。每次CT兩端的電壓達到3 V時,振蕩器都會快速放電,隨后重新啟動充電周期。此充電周期的電流通過以下公式計算:
Icharge = 3 V / RT --------------- (1)
鋸齒波的周期由下式給出:
T = 3 V x CT / Icharge ----------(2)
因此,振蕩器頻率使用以下公式確定:
f OSC = 1 / 室溫 x CT ---------------(3)
但是,當輸出配置為單端時,該振蕩器頻率將與輸出頻率兼容。當配置為推挽模式時,輸出頻率將是振蕩器頻率的1/2。
因此,對于單端輸出,可以使用上述公式3。
對于推拉式應用,公式為:
f = 1 / 2RT x CT ------------------(4)
死區時間控制
死區時間引腳設置調節最小死區時間(兩個輸出之間的關斷周期)。
在此功能中,當DTC引腳上的電壓超過振蕩器的斜坡電壓時,強制輸出比較器關閉晶體管Q1和Q2。
該 IC 具有 110 mV 的內部設置失調電平,當 DTC 引腳與接地線連接時,保證最小死區時間約為 3%。
通過向DTC引腳#4施加外部電壓,可以增加死區時間響應。這允許通過3至100.0
V的可變輸入對死區時間函數進行線性控制,從默認的3%到最大3%。
如果使用全范圍控制,IC的輸出罐可以通過外部電壓進行調節,而不會干擾誤差放大器的配置。
死區時間特性可用于需要增加輸出占空比控制的情況。
但為了正常工作,必須確保該輸入端接至電壓電平或接地,并且永遠不應懸空。
誤差放大器
IC的兩個誤差放大器具有高增益,并通過IC VI電源軌進行偏置。這樣即可實現-0.3 V至VI - 2 V的共模輸入范圍。
兩個誤差放大器均在內部設置為像單端單電源放大器一樣工作,其中每個輸出僅具有高電平有效能力。由于這種能力,放大器能夠獨立激活,以滿足不斷縮小的PWM需求。
由于兩個誤差放大器的輸出像OR門一樣與PWM比較器的輸入節點連接,因此能夠以最小脈沖輸出工作的放大器占主導地位。
放大器的輸出偏置為低吸電流,因此當誤差放大器處于非工作模式時,IC輸出可確保最大的PWM。
輸出控制輸入
IC的該引腳可以配置為允許IC輸出在單端模式下工作,該模式是兩個輸出并聯振蕩在一起,或者以推挽方式產生交替振蕩輸出。
輸出控制引腳異步工作,使其能夠直接控制IC的輸出,而不會影響內部振蕩器級或觸發器脈沖導向級。
該引腳通常根據應用規范配置固定參數。例如,如果IC輸出打算以并行或單端方式工作,則輸出控制引腳與接地線永久連接。因此,IC內部的脈沖轉向級被禁用,交替觸發器在輸出引腳處停止。
此外,在這種模式下,到達死區時間控制和PWM比較器的脈沖由兩個輸出晶體管一起傳輸,允許輸出并聯打開/關閉。
為了獲得推挽輸出操作,只需將輸出控制引腳連接到IC的+5V輸出基準引腳(REF)。在這種情況下,每個輸出晶體管通過脈沖轉向觸發器級交替導通。
輸出晶體管
從上到下的第二張圖可以看出,該芯片由兩個輸出晶體管組成,它們具有非專用發射極和集電極端子。
這兩個浮動端子的額定電流均可吸收(吸入)或拉出(輸出)高達 200 mA 的電流。
在共發射極模式下配置時,晶體管的飽和點小于1.3 V,在共集電極模式下小于2.5 V。
它們在內部受到短路和過流保護。
應用電路
如上所述,TL494主要是一個PWM控制器IC,因此主要應用電路主要是基于PWM的電路。
下面討論幾個示例電路,可以根據個人要求以各種方式進行修改。
使用TL494的太陽能充電器
以下設計顯示了如何有效地配置 TL494 以創建 5V/10A 開關降壓電源。
在這種配置中,輸出以并行模式工作,因此我們可以看到輸出控制引腳#13接地。
這兩個誤差放大器在這里也得到了非常有效的使用。一個誤差放大器通過R8/R9控制電壓反饋,并將輸出保持在所需速率(5V)恒定
第二個誤差放大器用于通過R13控制最大電流。
TL494逆變器
這是圍繞IC
TL494構建的經典逆變器電路。在本例中,輸出配置為推挽方式工作,因此此處的輸出控制引腳與+5V基準連接,從引腳#14實現。最前面的引腳也完全按照上述數據手冊中的說明進行配置。
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