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基于专用开关芯片TL494实现开关电源的设计及应用

电子设计 ? 2021-03-09 14:49 ? 次阅读

线性稳压电路具有结构简单,调整方便,输出电压脉动小的优点,但缺点是效率低,一般只有20%~40%,并且比较笨重。开关型稳压电路能克服线性稳压电源的缺点,具有效率高,一般能达到65%~90%,并且体积小,重量轻,对电网电压要求不高,因而在实际生活中得到广泛应用。也正因为其应用的广泛性,相应专业的学生就更应该深刻和熟练地掌握它,在此以设计脉冲宽度调制型开关电路(PWM)为基础,详细解说该系统的调试过程。

1系统设计原理

PWM型的开关电源整体框图如图1所示。变压、整流、滤波模块处理起来比较简单,只要采用相应的变压器、单相全波整流、电容式滤波即可实现,这里不用更多的篇幅介绍。此系统的核心模块是方框图中的闭合(负反馈)模块。如果直接采用Boost型DC-DC升压器,实现起来简单,但输出/输入电压比太大,占空比也大,而将使输出电压范围变小,难以达到较高的指标,且为开环控制。对此采用Maxim公司生产的专用开关芯片TL494芯片,它采用开关脉宽调制(PWM),效率高,外围电路也较简单,可以方便实现闭环控制。

基于专用开关芯片TL494实现开关电源的设计及应用

1.1TL494工作原理

TL494内部结构如图2所示,它是一种固定频率可自行设置,并应用脉空调制的控制电路,其中,振荡频率fosc=1.1/(RTCT)。具体来讲,由于误差放大器输入口1,2(或3,4)的值不等,产生偏差,偏差送入PWM比较器与锯齿波(锯齿波的频率由振荡频率确定,幅值是定值)比较,在偏差大于锯齿波范围内时,9口(或10口)输出低电平,在偏差小于锯齿波范围内时,9口(或10口)输出高电平。若偏差值越大,TL494输出高电平的区间越小。由此可见,通过调整误差放大器输入口的偏差可改变占空比。

1.2升压变换器的工作原理

如图3所示,通过控制开关管Q1的导通比,可控制升压变换器的输出电压。它的工作原理是:设开关管Q1由信号VG控制,当VG为高电平时,Q1导通,反之,Q1关断。当Q1导通时,电感两端电压VL=Vi,电感储能增加,同时负载由电容供电。当Q1断开时,因电感L上的电流不能突变,故电感电流iL向电容和负载供电,电感上储存的能量传递到电容、负载侧。此时,iL减小,L上的感应电动势VL<0,所以Vo>Vi。由此,当Q1导通的时间越长(即占空比越大),电感上储存的能量越多,Vo也越大。

2系统总体设计

基于前面的分析,设计的系统接线图如图3所示。

误差放大器的反相端2口输入给定值(可用单片机实现,限于篇幅,不做介绍),用来控制输出电压;同相端1口输入/输出电压的反馈电压,形成闭环控制。当输出电压高于期望值时,反馈输入1口的电压升高,误差放大器的输出增加,占空比减小;当输出电压减小时,基本可以做到与期望值相等,从而维持输出电压的稳定。若想增大输出,可升高2口的电压。控制过程如下:原系统稳定,当升高2口电压,1口电压瞬时不变,误差放大器输出减小,占空比变大,电压升高。若想减小输出,可降低2口的电压。

3系统调试

在确定上述总体设计后,采用分模块的调试方法进行电路调试。

3.1TL494性能测试

按图4接线,测试2口的输入电压(误差放大器反相端2口采用基准电压输入),改变1口的输入电压,观察9,3口的输出波形。由实验可以得到:TL494的基准电压是3.5V;输出波形为PWM波;误差放大器工作在非线性区,只有当输入(1,2)口的偏差在零到几十个毫伏之间时,PWM才是可调的;改变1口的电压,可改变PWM的占空比。

3.2升压变换器的工作性能测试

按图5接线,给1口加入使开关管达到饱和的方波信号:

(1)改变方波信号的占空比和方波信号的频率;

(2)给输出端加上负载。

由实验可以得到,改变占空比,可以改变输出电压的大小;加上负载,电压降低,但通过调节占空比,可使电压升高;方波信号的频率越大,改变占空比,调节输出电压的范围越小。

3.3联调

在上述两步都能得到准确信息之后,将两模块进行联调,见图4。若无误,即可实现输出端稳定的电压输出,且可通过改变2口的给定值实现在一定范围内(升压)改变输出电压。具体范围与所选择电感、电容和系统工作的频率有关,限于篇幅,这里不做介绍。

3.4加入MOSFET(IRF640)驱动

完成上述电路后,接下来要考虑系统的性能指标,除上述电容、电感、工作频率的参数外,性能指标的优越还与MOSFET有关。为此,在TL494的9口和IRF9540开关管之间加入驱动电路IR2111,如图6所示。

4结语

按上述步骤进行系统设计,不仅电路简单,可以比较深刻地掌握TL494的工作原理、开关电源的工作原理、负反馈的工作原理等,而且查找电路错误也比较方便。对于该电路的性能指标测试,由于元器件的参数不同,指标略有不同,但基本上各参数的指标都较高,如DC-DC变换器的效率可达85%以上。

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Integrated MAX16141理想二极管控制器具有各种系统故障保护特性,例如反向电流保护、过流保护、输入过压/欠压保护以及过热保护。MAX16141二极管控制器具有3.5V至36V的工作电压范围和5μA(典型值)关断电流。这些MAX16141控制器采用集成电荷泵,可驱动源极连接上方9V背对背外部nFET的栅极。这样可最大限度降低源极和负载之间的功率损耗。MAX16141控制器采用低功耗关断,可减少电池耗电量。这些MAX16141二极管控制器通过开路双向电流阻断和开路双向电压将故障电源与负载隔离。 MAX16141控制器具有可为负载提供有限功率的低功耗模式,以及有助于在关断模式下降低功耗的内部开关 这些MAX16141二极管控制器还具有故障输出,可在故障条件下发出信号。典型应用包括汽车电源系统、网络/电信电源系统、RAID系统、服务器和以太网供电 (PoE) 系统。 特性 宽电源电压范围: 工作电压范围:3.5V至36V 保护电压范围:-36V至60V 消除了分立二极管功耗 低功耗关断模式可降低电池耗电量: ...
发表于 10-21 11:10 ? 38次 阅读
MAX16141AAAF/VY+ Maxim Integrated MAX16141理想二极管控制器

DS28C16EVKIT Maxim Integrated DS28C16EVKIT评估套件

Integrated DS28C16EVKIT评估套件提供演示DS28C16 DeepCover® SHA-3 IC认证器和DS2477 DeepCover SHA-3协处理器特性所需的全部硬件和软件。DS28C16EVKIT包括5个采用8引脚TDFN封装的DS28C16 IC、5个采用6引脚TDFN封装的DS2477 IC、DS9121DQ+和DS9121BQ+ TDFN插座板,以及DS9481P-300# USB转IC/1-Wire® 适配器。该评估软件在64位和32位版本的Windows® 10、Windows 8和Windows 7操作系统下运行。它提供了一个简单易用的图形用户界面 (GUI),可用于读取目标IC的数据和定制器件设置。 特性 演示DS28C16 DeepCover SHA-3 I2C认证器和DS2477 DeepCover SHA-3协处理器的特性 记录I2C通信,帮助固件设计人员了解DS28C16 借助1-Wire/I2C USB适配器,可在任何PC上创建虚拟COM端口 完全符合USB v2.0规范 软件可在Windows 10、Windows 8和Windows 7操作系统下运行 方便的板载测试点和TDFN插座 ...
发表于 10-21 11:06 ? 40次 阅读
DS28C16EVKIT Maxim Integrated DS28C16EVKIT评估套件

MAX14914AATE+ Maxim Integrated MAX14914高边开关

MAX14914高边开关是一款高边/推挽式驱动器,可用作工业数字输出 (DO) 和工业数字输入 (DI)。MAX14914的工作电压高达40V。该款高边开关的电流可通过电阻在135mA(最小值)至1.3A(最大值)范围内进行设置。 在125°C环境温度下,高边驱动器的导通电阻为120mΩ(典型值)。利用可选的推挽工作模式,可驱动电缆并实现负载电容的快速放电。输出电压通过 DOI_LVL 引脚监视和指示,以实现安全应用。配置用于DI操作时,MAX14914符合Type 1、Type 2或Type 3输入特性。 特性 降低功耗和散热: HS RON:240mΩ(最大值,TA = 125°C) 精确短路电流限制 精确的内部限流器,用于Types 1、Type 2和Type 3数字输入 增强了系统稳健性 “安全去磁”,用于安全关断无限电感 60V电源容差 GND失效保护 热关断保护 ±2kV IEC 61000-4-5浪涌保护 &plu...
发表于 10-21 11:04 ? 34次 阅读
MAX14914AATE+ Maxim Integrated MAX14914高边开关

MAX30208EVSYS Maxim Integrated MAX30208评估系统

Integrated MAX30208评估系统用于评估精度为±0.1°C的MAX30208温度传感器。该系统由两个通过接头连接的板、MAX32630FTHR微控制器板和MAX30208接口板组成。该评估系统还包括一个用于容纳MAX30208 IC的柔性PCB。MAX32630FTHR包含使用PC GUI程序所需的固件,并为MAX30208接口板供电。MAX30208接口板预装有跳线,可快速评估MAX30208。 特性 灵活的PCB设计 较低的热质量可实现快速响应 远离附加电路检测温度 方便使用的测试点 全面组装并经过测试 Windows® 7、8和10兼容软件...
发表于 10-21 11:02 ? 37次 阅读
MAX30208EVSYS Maxim Integrated MAX30208评估系统

MAX20006EAFOB/VY+ Maxim Integrated MAX2000xE汽车用降压转换器

Integrated MAX2000xE汽车用降压转换器集成了高侧和低侧MOSFET。MAX2000xE可提供高达8A电流,输入电压范围为3.5V至36V,空载时静态电流仅为15µA。通过观察RESET信号,用户可以监控电压质量。掉电情况下,MAX2000xE转换器以98%占空比运行,保持正常工作。得益于以上特性,MAX2000xE汽车用降压转换器非常适合用于汽车应用。 Maxim MAX2000xE汽车用降压转换器提供5V、3.9V或3.3V固定输出电压,器件内部具有补偿功能,可实现出色的瞬态响应。开关频率选项为400kHz或2.1MHz。该器件具有15μA超低静态电流,可提供强制固定频率模式和跳跃模式。通过引脚可选 (SSEN) 扩频协助设计人员进行EMC管理。 MAX20004E/MAX20006E/MAX20008E采用小型3.5mm x 3.75mm 17引脚FC2QFN封装,仅需极少外部元件。 特性 多功能、小尺寸 VIN工作范围:3V至36V 跳跃模式下的静态电流为15µA 同步直流-直流转换器,具有集成式FET 开关频率:400kHz至2.1MHz ...
发表于 10-21 10:58 ? 75次 阅读
MAX20006EAFOB/VY+ Maxim Integrated MAX2000xE汽车用降压转换器

MAX86916EVSYS Maxim Integrated MAX86916评估系统

Integrated MAX86916评估系统 用于 快速评估MAX86916光学模块。该模块可用于身体上不同位置的应用,特别是手指。MAX86916具有四个LED(蓝色、绿色、红色和红外)和一个光电二极管。MAX86916支持标准IC接口。 特性 快速评估MAX86916 IC 全方位控制器件寄存器 数据记录和实时监控功能 全面组装并经过测试 Windows® 7、8和10兼容软件...
发表于 10-21 10:55 ? 221次 阅读
MAX86916EVSYS Maxim Integrated MAX86916评估系统

MAX20087ATPA/VY+ Maxim Integrated MAX2008x相机电源保护IC

Integrated MAX2008x相机电源保护IC是双路/四路相机保护器IC,可为四个输出通道中的每一个提供高达600mA负载电流。这些IC采用3V至5.5V电源供电,相机电源电压范围为3V至15V,在300mA时输入至输出电压降为110mA(典型值)。MAX2008x IC具有使能输入和IC接口,用于读取器件的诊断状态。该IC设有板载ADC,可通过每个开关读取电流。MAX2008x相机电源IC包括分别在每个输出通道上的过热关断和过流限制。该电源保护IC的理想应用是雷达和相机模块同轴电缆供电。 特性 小尺寸解决方案: 多达四个600mA保护开关 输入电源:3V至15V 3V至5.5V服务电源 26V电池短路隔离 可调电流限制:100mA至600mA 可选I2C地址 小型 (4mm x 4mm) 20引脚SWTQFN封装 精度: 电流限制精度:±8% 0.5ms软启动 0.25ms软关断 关断电流:0.3μA 压降:110m...
发表于 10-21 10:50 ? 59次 阅读
MAX20087ATPA/VY+ Maxim Integrated MAX2008x相机电源保护IC

MAX25014EVKIT Maxim Integrated MAX25014EVKIT评估套件

Integrated MAX25014EVKIT评估套件是一款用于MAX25014汽车级4通道背光驱动器的演示平台。MAX25014EVKIT可演示相移脉冲宽度调制 (PWM) 调光。可利用作用在DIM PCB焊盘的PWM信号调光,也可通过IC设置所需的调光频率及各占空比进行调光。也可通过寄存器位启用混合调光功能,以降低EMI。该评估套件还可演示LED短路、LED开路、升压输出欠压、过压和过热故障保护。还演示了LED电流测量和升压输出电压测量。 MAX25014EVKIT在2.5V至36.0V的直流电源电压下工作,开关频率可设置为2.2MHz或400kHz。该评估套件只能配置为在I2C模式下工作。默认情况下启用扩频模式 (SSM) 以改善EMI,但可通过寄存器位禁用。 特性 演示MAX25014的功能 宽输入工作电压范围:2.5V至36V(高达40V负载突降) 为HB LED供电(多达4串),支持汽车和显示器背光应用的中大型LCD显示器 400kHz至2.2MHz电阻可编程开关频率,带扩频选项 相移调光选项 演示逐周期电流限制和热关断特性 ...
发表于 10-21 10:26 ? 60次 阅读
MAX25014EVKIT Maxim Integrated MAX25014EVKIT评估套件

MAXM17635AMG+ Maxim Integrated MAXM17633、MAXM17634、MAXM17635电源模块

Integrated MAXM17633、MAXM17634和MAXM17635电源模块是一系列稳压器IC和电源模块。这些器件实现散热更好、尺寸更小且更加简单的电源解决方案。MAXM17633、MAXM17634和MAXM17635具有集成控制器、MOSFET、补偿元件和电感器,可在宽输入电压范围内工作。该模块在4.5V至36V输入范围内工作,可提供高达2A输出电流。 特性 简单易用 宽输入范围:4.5V至36V 0.9V至12V可调输出 (MAXM17635) 3.3V和5V固定输出电压版本 (MAXM17633和MAXM17634) 400kHz至2.2MHz可调频率,可实现与外部时钟同步 反馈精度:±1.2% 输出电流:高达2A 内部补偿 陶瓷电容器 高效率 可选的PWM、PFM或DCM工作模式 关断电流:低至2.8μA(典型值) 灵活的设计 可编程软启动和预偏置启动 ...
发表于 10-21 10:20 ? 109次 阅读
MAXM17635AMG+ Maxim Integrated MAXM17633、MAXM17634、MAXM17635电源模块

DS28C39EVKIT Maxim Integrated DS28C39EVKIT认证器评估系统

DS28C39EVKIT认证器评估系统提供了用于评估DS28C39特性所需的硬件和软件。该评估系统包括5个采用6引脚TDFN封装的DS28C39/DS2476器件、1个DS9121AQ+评估TDFN插座板、1个DS9121BQ+评估TDFN插座板和1个DS9481P-300 USB-to-I C/1-Wire®适配器。该评估软件在64位和32位版本的Windows® 10、Windows 8和Windows 7操作系统下运行。该评估系统设有方便的用户界面来演示DS28C39和DS2476的特性。 特性 演示DS28C39 DeepCover® ECDSA认证器的特性 演示DS2476 DeepCover安全协处理器的特性 记录I2C通信,帮助固件设计人员了解DS28C39和DS2476 借助I2C USB适配器,可在任何PC上创建虚拟COM端口 完全符合USB v2.0规范 软件在64位和32位版本的Windows 10、Windows 8和Windows 7操作系统下运行 工作电压范围:3.3V ±10% I2C 方便的板载测试点、TDFN插座 按要求提供相应评估软件 ...
发表于 10-21 10:15 ? 66次 阅读
DS28C39EVKIT Maxim Integrated DS28C39EVKIT认证器评估系统

MAX25612BEVKIT# Maxim Integrated MAX25612EVKIT控制器评估套件

MAX25612EVKIT控制器评估板提供了经过验证的设计,用于评估MAX25612汽车用高压、高亮度LED (HB LED) 同步控制器。该评估套件设置为升压和降压-升压配置,在6V至18V直流电源电压范围内工作。该评估套件经配置可为一个LED灯串提供高达2A的电流。该灯串的总电压变化范围为3V至48V。 特性 配置为升压或降压-升压模式 同步控制器和功率级 模拟调光控制 模拟或数字PWM调光 必要设备 MAX25612评估套件 12V、5A直流电源 一个串联LED灯串,额定电流为2A 带电流探头的示波器 相关产品 Maxim Integrated MAX25612高压LED控制器 单通道高亮度LED (HB LED) 驱动器,适用于汽车前灯应用。  ...
发表于 10-21 10:03 ? 70次 阅读
MAX25612BEVKIT# Maxim Integrated MAX25612EVKIT控制器评估套件

MAXM17630AME+ Maxim Integrated MAXM17630 MAXM17631和MAXM17632电源模块

Integrated MAXM17630、MAXM17631和MAXM17632喜马拉雅uSLIC™降压电源模块可用来设计散热更好、尺寸更小、更加简单的电源解决方案。MAXM17630和MAXM17631是高效同步降压型DC-DC模块,具有集成控制器、MOSFET、补偿元件和电感器,可在宽输入电压范围内运行。 该电源模块的工作电压范围为4.5V至36V,可提供高达1A的输出电流。MAXM17630和MAXM17631模块分别具有3.3V和5V固定输出电压。MAXM17632模块具有可调输出电压(0.9V至12V)。该器件提供真正的即插即用电源解决方案,大大降低了设计复杂性和制造风险,缩短了上市时间。内部补偿覆盖整个输出电压范围,因此无需外部补偿元件。 MAXM17630/MAXM17631/MAXM17632电源模块采用峰值电流模式控制架构,可在脉宽调制 (PWM) 、脉频调制 (PFM) 或断续导通模式 (DCM) 下工作,从而在轻负载条件下实现高效率。该模块系列在-40°C至+125°C范围内的反馈电压调节精度为±1.2%。 MAXM17630/MAXM17631/MAXM17632电源模块采用紧凑的薄型16引脚3mmx3mmx1.75mm uSLIC封装,且可提供仿真模...
发表于 10-21 09:59 ? 62次 阅读
MAXM17630AME+ Maxim Integrated MAXM17630 MAXM17631和MAXM17632电源模块

STM805T/S/R STM805T/S/R3V主管

RST 输出 NVRAM监督员为外部LPSRAM 芯片使能选通(STM795只)用于外部LPSRAM( 7 ns最大值丙延迟) 手册(按钮)复位输入 200毫秒(典型值)吨 REC 看门狗计时器 - 1.6秒(典型值) 自动电池切换 在STM690 /795分之704/804分之802/八百零六分之八百零五监督员是自载装置,其提供微处理器监控功能与能力的非挥发和写保护外部LPSRAM。精密电压基准和比较监视器在V
发表于 05-20 16:05 ? 101次 阅读
STM805T/S/R STM805T/S/R3V主管

NCV5171 升压转换器 280 kHz 1.5 A 用于汽车

1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调节器,具有高效率,1.5 A集成开关。该器件可在2.7 V至30 V的宽输入电压范围内工作。该设计的灵活性使芯片可在大多数电源配置中运行,包括升压,反激,正激,反相和SEPIC。该IC采用电流模式架构,可实现出色的负载和线路调节,以及限制电流的实用方法。将高频操作与高度集成的稳压器电路相结合,可实现极其紧凑的电源解决方案。电路设计包括用于正电压调节的频率同步,关断和反馈控制等功能。这些器件与LT1372 / 1373引脚兼容,是CS5171和CS5173的汽车版本。 特性 内置过流保护 宽输入范围:2.7V至30V 高频允许小组件 最小外部组件 频率折返减少过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关:1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于汽车和其他应用需要站点和控制更改的ons CS5171和CS5173的汽车版本 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 00:02 ? 146次 阅读
NCV5171 升压转换器 280 kHz 1.5 A 用于汽车

NCP161 LDO稳压器 450 mA 超高PSRR 超低噪声

是一款线性稳压器,能够提供450 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电路的要求,可提供低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP),XDFN-4 0.65P,1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品:
发表于 07-29 21:02 ? 265次 阅读
NCP161 LDO稳压器 450 mA 超高PSRR 超低噪声

SG3525A PWM控制器

A PWM控制器用于控制所有类型的开关电源,可提供更高的性能和更少的外部元件数量。片内+5.1 V基准电压调整为+/- 1%,误差放大器的输入共模电压范围包括参考电压,因此无需外部分压电阻。振荡器的同步输入使多个单元可以从属,或者单个单元与外部系统时钟同步。通过连接在CT和放电引脚之间的单个电阻可以编程大范围的死区时间。该器件还具有内置软启动电路,仅需外接定时电容。关断引脚控制软启动电路和输出级,通过脉冲关断的PWM锁存器提供瞬时关断,以及具有更长关断命令的软启动循环。当VCC低于标称值时,欠压锁定会禁止输出和软启动电容的变化。输出级采用图腾柱设计,能够吸收和输出超过200 mA的电流。 SG3525A的输出级具有NOR逻辑,导致关闭状态的低输出。 特性 8.0 V至35 V操作 5.1 V +/- 1.0%修剪参考 100 Hz至400 kHz振荡器范围 单独的振荡器同步引脚 可调节死区时间控制 输入欠压锁定 锁存PWM以防止多个脉冲 逐脉冲关机 双源/灌电流输出:+/- 400 mA峰值 无铅封装可用* 应用 半桥 推拉式 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 21:02 ? 737次 阅读
SG3525A PWM控制器

AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:?HiSPi(SLVS) - 4个车道?MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
发表于 07-29 16:02 ? 687次 阅读
AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5
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