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2.1频率的选择
TL44 振荡频率通过其外部的一个电阻和一个电容进行调节, 其振荡频率 fosc 为:fosc=1.1/R1C3 ( 4)
选择恰当的 R1、 C3, 提供 TL494 以合适的振荡频率 (一般在 25-30kHz 之间)。本电路取 R1 为 47 kΩ, C3 选取 0.001μ F、性能稳定的CCB电容。
2.2 开关管的选择
考虑开关管的损耗对电源效率的影响, 应选择内阻小、 电流大的
管子, 至少保证开关电流 20A以上, 耐压值达 70V以上。本电路选择
的是低功耗的 IRFP150N( 44A、 100V、 0.03Ω) , 工作时发热较小, 能保 证系统的工作效率。 经实验得到, 即使在工作频率达 40kHz的情况下,
连续工作两小时, 管子的温度变化也很小。 2.3 开关管的驱动电路
本电路由 TL494 控制开关管的开断, 中间使用了一个二极管 D2。 当 MOS管开时, 二极管导通, 电压直接加在 MOS管栅极上;MOS管关 断时, 电压直接通过三极管 Q1( PNP 型)流入电阻 R2 和 TL494 的 9 脚 10 脚放电, 较传统的采用 PNP、 NPN各一只的对管形式对开关管进行 驱动, 电路简单, 功耗小。 2.4电感线圈的绕制
电感 I 上所存储的能量为 1/2 LI2, 其中 L为自绕线圈的电感量, I 为电感上电流线形上升后的最大值。
开关管基极输入开关脉冲信号, 当该信号为正极性, 开关管导通,电感 I 中电流上升, 输入的直流电压加在 I 上, 电能变成磁能储存其中; 开关脉冲为负极性信号时, 开关管截止, 由于 I 中的电流不能跃变, 其两端出现感应电压, 流入输出端, I 中的储能输出到负载。 由于电感 I 中流过直流电流, 它必须设置在最大负载电流下不至于饱和, 经反复试验, 该电感应取 μ H 数量级。在空芯线圈中插入磁芯, 还可增加电感量和提高线圈的品质因素。
2.5.电路测试
电路输入 12- 20V 范围的直流电压, 接入的滑线变阻器( 75Ω,7A)作为负载, 利用 MF47 型指针式万用表、 优百特 56 型数字万用表进行输入输出电压、 电流及负载电阻值的测量。调节滑线变阻器, 将两只指针式万用表串在输入、 输出电路, 分别
测量负载 RL 变化时的输入、 输出电压、 电流测量值及效率计算值。测得的数据见表2-5。
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表2-5
表 1 负载 RL 变化时的输入、输出电压、电流测量值及效率计算值
在 U2=18V, Uo=36V, Io=2A, 示波器扫描速度 20ms/div的情况下,测量得到输出噪声纹波电压峰值 Uopp=0.2V; 电路输出最大电流 Iomax=2.5A, 具有良好的带载能力; 噪声纹波电压峰—峰值为 0.3V, 系统有良好得滤波能力。
第3章 高效开关稳压电源概述
3.1开关稳压电源的定义
用高频电子开关产生高频变化的电流并对该电流进行变换后整流输出。一般来说，频率越高（相对于工频），电子器件的体积就可以制造得越小（例如互感器），开关电源中对高频进行电压变换的器件体积很小，能节约材料（主要是铁磁材料及铜），目前是小功率电源的主流。这种技术普及之前，主要使用的是工频变压器降压后整流稳压输出的电源，由于频率低，变压器体积大，笨重，耗费材料多，不经济。
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电源电压的变换，要有一种基础的技术，使得变换简单，成本低，体积重量小、容易控制输出电压、变换方式等，由此，产生了一种电源变换技术，叫做开关电源技术，最早开始应用也就是上世纪90年代初，这种技术的核心就是先将电压能量统一变成直流，然后切成间隔脉冲，通过脉冲的占空比实现控制能量输出多少，来调节输出电压的目的，由于这种方法去掉了变压器，所以体积减小重量减轻，控制简单。当然，带来的问题是纹波较大（与模拟电源比较）。
3.2 TL494的各脚功能及参数如下：
第1、16脚为误差放大器A1、A2的同相输入端。最高输入电压不超过VCC+0.3V。 第2、15脚为误差放大器A1、A2的反相输入端。可接入误差检出的基准电压。 第3脚为误差放大器A1、A2的输出端。集成电路内部用于控制PWM比较器的同相输入端，当A1、A2任一输出电压升高时，控制PWM比较器的输出脉宽减小。同时，该输出端还引出端外，以便与第2、15脚间接入RC频率校正电路和直接负反馈电路，一则稳定误差放大器的增益，二则防止其高频自激。另外，第3脚电压反比于输出脉宽，也可利用该端功能实现高电平保护。
第4脚为死区时间控制端。当外加1V以下的电压时，死区时间与外加电压成正比。如果电压超过1V，内部比较器将关断触发器的输出脉冲。 第5脚为锯齿波振荡器外接定时电容端， 第6脚为锯齿波振荡器外接定时电阻端，一般用于驱动双极性三极管时需限制振荡频率小于40kHz。第7脚为接地端。
第8、11脚为两路驱动放大器NPN管的集电极开路输出端。当第8、11脚接Vcc，第9、10脚接入发射极负载电阻到地时，两路为正极***腾柱式输出，用以驱动各种推挽开关电路。当第8、11脚接地时，两路为同相位驱动脉冲输出。第8、11脚和9、10脚可直接并联，双端输出时最大驱动电流为2×200mA，并联运用时最大驱动电流为400mA。
第14脚为内部基准电压精密稳压电路端。输出5V±0.25V的基准电压，最大负载电流为10mA。用于误差检出基准电压和控制模式的控制电压。 TL494的极限参数：
最高瞬间工作电压（12脚）42V， 最大输出电流250mA，
最高误差输入电压Vcc+0.3V，测试/环境温度≤45℃，
最大允许功耗1W，
最高结温150℃，使用温度范围0～70℃，保存温度-65～+150℃。
TL494的标准应用参数：Vcc（第12脚）为7～40V，Vcc1（第8脚）、Vcc2（第11脚）为40V，IC1、Ic2为200mA，RT取值范围1.8～500kΩ，CT取值范围4700pF～10μF，最高振荡频率（fOSC）≤300kHz。
TL494原理及应请参考(TL494开关集成电路原理及应用介绍)
图2
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3.3高效开关稳压电源的工作原理
5V基准源
TL494内置了基于带隙原理的基准源，基准源的稳定输出电压为5V，条件是VCC电压在7V以上，误差在100mV之内。基准源的输出引脚是第14脚 REF.
锯齿波振荡器
TL494内置了线性锯齿波振荡器，产生0.3~3V的锯齿波。振荡频率可通过外部的一个电阻Rt和一个电容Ct进行调节，其振荡频率为：f=1/RtCt，其中Rt的单位为欧姆，Ct的单位为法拉。锯齿波可以在Ct引脚测量到。
运算放大器
TL494集成了两个单电源供电的运算放大器。运算放大器传递函数为ft(ni,inv)=A(ni-inv)，但不能越出输出摆幅。一般电源电路中，运放接成闭环运行。少数特殊情况下使用开环，由外界输入信号。 两个运放的输出端分别接一个二极管，和COMP引脚以及后级电路（比较器）相连接。这保证了两个运放中较高的输出进入后级电路。
比较器
运算放大器输出的信号（COMP引脚）在芯片内部进入比较器正输入端，和进入负输入端的锯齿波比较。当锯齿波高于COMP引脚的信号时，比较器输出0，反之则输出1.
脉冲触发器
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脉冲触发器在锯齿波的下降沿且比较器输出1时导通，令两个中的一个输出端（依次轮流）片内三极管导通，并在比较器输出降到0时截止。
静区时间比较器
静区（直译死区）时间由Dead Time Control引脚4设置，它通过一个比较器对脉冲触发器实行干扰，限制最大占空比。可设置的每端占空比上限最高为45%，在工
作频率高于150KHz时占空比上限是42%左右。（当DTC引脚电平被设为0时）时图
图3.3（a）
调压器的核心是脉冲宽度调制(PWM)集成电路TLA94，TL494是常见的PWM集成电路。
TL494在工作时，其频率由外接在5、6脚上的锯齿波振荡器的定时电容和电阻决定，输出脉冲宽度由加在1和16脚误差放大器的同相输入端电平的高低决定。反向输入端2和15脚通过R20和R5接在基准电压输出端14脚。
调压器的稳压控制：输出电压从储能电感L的输出端，通过R23、R7接到TL494误差放大器1的同相输入端1脚上，当输出电压升高时，同相输入端1脚上的电平升高，则可使集成电路内部的两个内部驱动三极管输出的脉冲宽度变窄。从而降低输出电压。反之，则可升高电压。
过流保护控制：过流取样电阻是R18，在有输出电流时，R侣上的电压是左高右低，这两端电压通过R4和R22加到误差放大器2的16和15脚上，当R18上的电压因过流而升高到一定程度，就能使输出的脉冲宽度变窄，从而起到限制输出电流的目的。
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