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  • TL494集成電路,TL494的工作原理詳解
    • 發(fā)布時間:2021-11-15 15:21:04
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    TL494集成電路,TL494的工作原理詳解
    TL494已成為一種工業(yè)標準芯片,由很多家集成電路廠商生產(chǎn)。廣泛應用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關電源。TL494有SO-16和PDIP-16兩種封裝形式,以適應不同場合的要求。
    TL494
    TL494
    1.主要特征
    (1)具有兩個完整的脈寬調制控制電路,是PWM芯片。
    (2)兩個誤差放大器。一個用于反饋控制,一個可以定義為過流保護等保護控制。
    (3)帶5VDC基準電源。
    (4)死區(qū)時間可以調節(jié)。
    (5)輸出級電流500mA。
    (6)輸出控制可以用于推挽、半橋或單端控制。
    (7)具備欠壓封鎖功能
    2.內部結構
    TL494
    TL494的內部結構圖
    2.15V基準源
    TL494內置了基于帶隙原理的基準源,基準源的穩(wěn)定輸出電壓為5V,條件是VCC電壓在7V以上,誤差在100mV之內。基準源的輸出引腳是第14腳REF。
    2.2鋸齒波振蕩器
    TL494內置了線性鋸齒波振蕩器,產(chǎn)生0.3~3V的鋸齒波。振蕩頻率可通過外部的一個電阻Rt和一個電容Ct進行調節(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引腳測量到。
    2.3運算放大器
    TL494集成了兩個單電源供電的運算放大器。運算放大器傳遞函數(shù)為ft(ni,inv)=A(ni-inv),但不能越出輸出擺幅。一般電源電路中,運放接成閉環(huán)運行。少數(shù)特殊情況下使用開環(huán),由外界輸入信號。 兩個運放的輸出端分別接一個二極管,和COMP引腳以及后級電路(比較器)相連接。這保證了兩個運放中較高的輸出進入后級電路。
    2.4比較器
    運算放大器輸出的信號(COMP引腳)在芯片內部進入比較器正輸入端,和進入負輸入端的鋸齒波比較。當鋸齒波高于COMP引腳的信號時,比較器輸出0,反之則輸出1.
    2.5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時導通,令兩個中的一個輸出端(依次輪流)片內三極管導通,并在比較器輸出降到0時截止。
    2.6靜區(qū)時間比較器
    靜區(qū)(直譯死區(qū))時間由Dead Time Control引腳4設置,它通過一個比較器對脈沖觸發(fā)器實行干擾,限制最大占空比??稍O置的每端占空比上限最高為45%,在工作頻率高于150KHz時占空比上限是42%左右。(當DTC引腳電平被設為0時)。
    3.工作原理
    TL494是一個固定頻率的脈沖寬度調制電路,內置了線性鋸齒波振蕩器,振蕩頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進行調節(jié),其振蕩頻率如下:
    TL494
    輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個控制信號進行比較來實現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2受控于或非門。當雙穩(wěn)觸發(fā)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。當控制信號增大,輸出脈沖的寬度將減小。參見下圖。
    TL494
    TL494脈沖控制波形圖
    控制信號由集成電路外部輸入,一路送至死區(qū)時間比較器,一路送往誤差放大器的輸入端。死區(qū)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(qū)時間約等于鋸齒波周期的4%,當輸出端接地,最大輸出占空比為96%,而輸出端接參考電平時,占空比為48%。當把死區(qū)時間控制輸入端接上固定的電壓(范圍在0—3.3V之間)即能在輸出脈沖上產(chǎn)生附加的死區(qū)時間。
    脈沖寬度調制比較器為誤差放大器調節(jié)輸出脈寬提供了一個手段:當反饋電壓從0.5V變化到3.5時,輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大導通百分比時間中下降到零。兩個誤差放大器具有從-0.3V到(Vcc-2.0)的共模輸入范圍,這可能從電源的輸出電壓和電流察覺得到。誤差放大器的輸出端常處于高電平,它與脈沖寬度調制器的反相輸入端進行“或”運算,正是這種電路結構,放大器只需最小的輸出即可支配控制回路。
    當比較器CT放電,一個正脈沖出現(xiàn)在死區(qū)比較器的輸出端,受脈沖約束的雙穩(wěn)觸發(fā)器進行計時,同時停止輸出管Q1和Q2的工作。若輸出控制端連接到參考電壓源,那么調制脈沖交替輸出至兩個輸出晶體管,輸出頻率等于脈沖振蕩器的一半。如果工作于單端狀態(tài),且最大占空比小于50%時,輸出驅動信號分別從晶體管Q1或Q2取得。輸出變壓器一個反饋繞組及二極管提供反饋電壓。在單端工作模式下,當需要更高的驅動電流輸出,亦可將Q1和Q2并聯(lián)使用,這時,需將輸出模式控制腳接地以關閉雙穩(wěn)觸發(fā)器。這種狀態(tài)下,輸出的脈沖頻率將等于振蕩器的頻率。
    總結
    本文總結了TL494的特征、內部結以及工作原理。雖然TL494的架構被歷史證明極為優(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,它正在高端市場面臨著淘汰。至2008年,幾乎沒有售價高于人民幣300元的開關電源使用TL494作為主控芯片了,盡管低端、中端市場仍然大量采用。
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