毕业设计（论文）说明书
基于TL494的恒流源设计
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电气工程及其自动化 *** 0990641** 指导老师：***
摘要
现代电子设备中使用的直流稳流电源有两大类：线性电源和开关电源。开关电源相对于线性电源具有效率、体积、重量等方面的优势，尤其是高频开关电源正变得更轻，更小，效率更高，也更可靠，这使得高频开关电源成为了应用最广泛的电源。开关恒流源是指通过对电流的采样以反映负载变化的情况，并调节变换器的脉宽（或占空比），相应地调整输出电压，保持输出电流不变。通常恒流源采样电路采集的是输出的电流信号，但实际上采集的是经过I／V转换后反应电流大小的电压信号。本文以TL494芯片作为PWM控制器，设计了一种采用半桥拓扑结构的恒流源。其相关参数为交流220V输入电压，5A输出电流，24V开路电压。重点介绍了该电源的设计思想，工作原理及特点。在此基础上，对主电路和控制电路的参数进行了计算和选取，并根据既有实验条件，设计了一块电源板，同时给出了实验波形。
关键词：TL494；半桥变换器；恒流源
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Abstract
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DC Current Stabilized Power Supply used in the modern electronic equipment is divided into two categories:linear power supply and switch power supply.Compared with the linear power supply ,switching power supply have advantages of efficiency, volume, weight and so on,especially high frequency switching power supply is becoming lighter, smaller, more efficient and reliable, which makes the high frequency switching power supply become the most widely used power supply.Switching constant-current source can adjust pulse width and the output voltage by means of a current sampling of reflecting the change of load to keep the output current constant.Usually the constant-current source sampling circuit collects the output current signal.But in fact the acquisition is the voltage signal which can respect the current size through the I / V conversion .A design of the constant current source using a half-bridge topology withTL494 chip as PWM controller is introduced in this paper,of which the input voltage of AC 220V, output current of 5A, open circuit voltage voltage of 24V. It mainly introduces the designing idea of the power supply, the working principle and characteristics. Parameters of the main circuit and control circuit were calculated and selected on this basis.According to the existing experiment condition, a power board is designed while the experimental waveforms are given.
Keywords:TL494; half-bridge converter; constant current source
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目录
摘要 ....................................................................................................................................... 1 Abstract .................................................................................................................................. 2 第1章 绪言 ....................................................................................................................... 1
1.1 课题研究背景和意义 .......................................................................................... 5 1.2 开关电源的现状和趋势 ...................................................................................... 5 1.3 开关电源的分类 .................................................................................................. 6 1.4 恒流源的设计思想 .............................................................................................. 7 1.5 本文研究的主要内容 .......................................................................................... 8 1.6 本章小结 .............................................................................................................. 8 第2章 单元电路的设计 ................................................................................................... 8
2.1 主电路设计 .......................................................................................................... 8
2.1.1 硬开关DC/DC变换器的设计 ................................................................. 9 2.1.2 整流电路 ................................................................................................. 11 2.1.3 EMI滤波器的设计 ................................................................................. 12 2.2 控制电路的设计 ................................................................................................ 13
2.2.1 关于PWM控制芯片TL494的介绍 ..................................................... 13
2.2.2 TL494引脚的接线 .................................................................................. 16 2.3 隔离驱动电路的设计 ........................................................................................ 17
2.3.1 驱动芯片TLP250 ................................................................................... 17 2.3.2 MOSFET驱动电路 ................................................................................. 18 2.4 辅助电源的设计 ................................................................................................ 20 2.5 保护电路的设计 ................................................................................................ 21
2.5.1 防浪涌软启动电路 ................................................................................. 21 2.5.2 缓冲电路设计 ........................................................................................... 22 2.6 本章小结 ............................................................................................................ 23 第3章 变压器及关键元器件参数选择 ........................................................................... 24
3.1 变压器的设计 .................................................................................................... 24
3.1.1 变压器磁芯选择以及工作磁感应强度确定 ......................................... 24 3.1.2 变压器主要设计参数计算 ..................................................................... 25 3.2 关键元器件 ........................................................................................................ 27
3.2.1 开关管的选择 ......................................................................................... 27 3.2.2 二极管 ..................................................................................................... 28 3.2.3 输出滤波电感及电容的选择 ................................................................. 28 3.3 本章小结 ............................................................................................................ 29 第4章 硬件设计和实验结果分析 ................................................................................. 30
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总结 ..................................................................................................................................... 32 致谢 ..................................................................................................................................... 33 参考文献 ............................................................................................................................. 34 附录 ..................................................................................................................................... 35
Ⅰ. 部分E型磁芯规格 ............................................................................................ 35 Ⅱ. 整体电路图 ........................................................................................................ 36 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊
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第1章 绪言
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1.1 课题研究背景和意义
21世纪是信息化的时代，信息化的快速发展使得人们对于电子设备、产品的依赖性越来越大，而这些电子设备、产品都离不开电源。其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠的工作。电源技术不但本身是一种高新技术，而且还是其评它多项高新技术的发展基础。电源技术及其产业的进一步发展必将为大幅度节约电能、降低材料消耗以及提高生产效率提供重要的手段，并为现代生产和现代生活带来为深远的影响。
现代电子设备中使用的直流稳压电源有两大类：线性稳压电源和开关稳压电源。所谓线性稳压电源具有稳定性能好、输出电压纹波小、使用可靠等优点，但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管的功耗较大，电源效率很低，一般只有45%左右。另外，由于调整管上消耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器，很难满足现代电子设备发展的需要。开关电源相对于线性电源具有效率、体积、重量等方面的优势，尤其是随着脉宽调制技术和谐振变换技术的不断发展与成熟，高频开关电源正变得更轻，更小，效率更高，也更可靠，这使得高频开关电源成为了应用最广泛的电源。 正因为开关电源有着明显的优点,所以对它的研究有着重要的意义,这不仅是对自己所学知识的总结，培养自己各方面的能力，而且对自己以后从事电力方面的工作有着很大的帮助作用。
1.2 开关电源的现状和发展趋势
21世纪，市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管，开关频率可达几十千赫；采用MOSFET的开关电源转化频率可达几百千赫。为提高开关频率，必须采用高速开关器件。对于兆赫以上开关频率的电源可利用谐振电路，这种工作方式称为谐振开关方式。它可以极大地提高开关速度，理论上开关损耗为零，噪声也很小，这是提高开关电源工作频率的一种方式，目前这种谐振开关方式已经实用化。
目前在开关电源设计中要解决的问题有: (1)器件问题：电源控制集成度不高；
(2)材料问题：开关电源使用的磁芯、电解电容及整流二极管等都很笨重，也是耗能的主要根源；
(3)能源变换问题：变换有几种形式：AC/DC变换、DC/AC变换以及DC/DC变换。实现这些变换都是以频率为基础，以改变电压为目的，工艺复杂，控制难度大，始终难以形成大规模生产；
(4)软件问题：开关电源的软件开发目前只是刚刚起步，例如软开关，虽然它的
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