基于TL494驱动芯片的双管正激小功率电源

正激变换由于拓扑简单, 升/ 降压范围宽, 广泛应用于中小功率电源变换场合。正激变换器的输出功率不象反激变换器那样受变压器储能的限制, 因此输出功率较反激变换器大, 但是正激变换器的开关管电压应力高, 为两倍输入电压, 有时甚至超过两倍输入电压。过高的开关管电压应力成为限制正激变换器容量继续增加的一个关键因素。驱动芯片T L494 是一种价格便宜、驱动能力强、死区时间可控, 同时带有两个误差放大器, 当负载变化时来进行电压和电流反馈PI调节, 这样进一步加强了电源的稳定性。

1 双管正激变换器电路

双管正激变换器电路如图1 所示。

该主电路拓扑结构有三个优点:

( 1) 克服了单端正激变换器中开关电压应力高的缺点。

( 2) 不需要采用特殊的磁通复位技术, 避免复杂的去磁绕组的设计和减少高频变压器的体积, 使电路变得简洁, 也不需要加RCD 来进行复磁箝位, 并能对电源进行馈电, 提高了效率。

( 3) 与全桥变换器和半桥变换器相比, 每一个桥臂都是由一个二极管和一个开关管串联组成, 不存在桥臂直通的问题, 可靠性高。

2 PWM驱动芯片TL494 的特点

TL494 是典型的固定频率脉宽调制控制集成电路, 它包含了控制开关电源所需的全部功能, 可作为双管正激式、半桥式、全桥式开关电源的控制系统。它的工作频率为1~ 300 kHz, 输入电压达40 V, 输出电流为200 mA, 其内部原理图如图2 所示。

TL494 内部设置了线性锯齿波振荡器, 振荡频率f = 1. 1/ ( R C) , 它可由两个外接元件R 和C 来调节( 分别接6 脚和5 脚) 。TL494 内设两个误差放大器,可构成电压反馈调节器和电流反馈调节器, 分别控制输出电压的稳定和输出过流的保护; 设置了5 V 1%的电压基准( 14 脚) , 它的死区时间调节输出形式可单端, 也可以双端, 一般是作为双端输出类型的脉宽调制PWM, TL494 作为一种PWM 控制芯片有如下特点:

( 1) 控制信号由IC 外部输入, 一路送到死区时间控制端, 一路送到两路误差放大器输入端, 又称PWM比较器输入端。

( 2) 死区时间控制比较器具有120 mV 有效输入补偿电压, 它限制最小输出死区时间近似等于锯齿波周期时间的4 % 。在死区时间控制端, 设置固定电压时( 范围0~ 0. 3 V) 就能在输出脉冲上产生附加的死区时间。

( 3) 在输出控制13 脚接地时, 这将使最大占空系数为已知输出的96 %, 而在输出控制13 脚接参考电平时, 占空比则是给定输出的48 % 。

( 4) 脉宽调制比较器、误差放大器能调节输出脉宽。

图4 是对直流侧输出的电压进行采样, 其中光耦选择至关重要。我们选用TLP521, 内部是两只光耦集成在一个芯片中, 其传输特性几乎完全一致, 根据电流相等的原理, 这样就能够实现高精度的直流高压隔离采样。

由电路图可知输入输出比:

当反馈电压3 脚从0. 5 V~ 3. 5 V 时, 输出脉宽从被死区时间控制输入端确定的最大导通时间里下降到零。