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《基于tl494開關(guān)電源的設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第22卷第2期大學物理實驗Vol.22No.22009年06月出版PHYSICALEXPERIMENTOFCOLLEGEJun.2009文章編號:1007-2934(2009)02-0073-06基于TL494開關(guān)電源的設(shè)計白炳良周慰君(漳州師范學院,漳州,363000)摘要開關(guān)電源主回路將輸入的15VAC電壓整流濾波所得的直流電壓通過升壓斬波電路,變換為25~30VDC輸出。主控制器為PIC16F877A單片機。整個系統(tǒng)由整流濾波電路、DC-DC變換器、控制電路、按鍵顯示等模塊組成。主控制器和TL494以閉環(huán)
2、形式控制DC-DC變換電路,實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定可調(diào)。該電源還具有過流保護、自恢復、軟啟動和短路報警功能。關(guān)鍵詞DC-DC變換器;PWM;TL494;單片機PIC16F877A中圖分類號:O4-33文獻標識碼:A1系統(tǒng)設(shè)計1.1DC-DC變換器電路拓撲結(jié)構(gòu)將降壓后的交流電壓進行升壓變換,這里選擇了升壓斬波電路,其電路原理圖如圖1所示。此拓撲結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)簡單,僅由開關(guān)管、二極管、電感、電解電容等元件組成,只要控制合適的占空比,就能夠以較高的效率進行升壓,而且此電路穩(wěn)壓性能圖1升壓斬波電路原理圖[1,2]優(yōu)、轉(zhuǎn)換效率高。
3、因此,選擇升壓軌波電路作為DC-DC變換的主拓撲結(jié)構(gòu)。1.2系統(tǒng)實現(xiàn)方案及結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖2所示。設(shè)計中以升壓斬波電路為主回路,該電路實現(xiàn)將整流濾波后的輸入電壓變?yōu)?5V~30V的輸出電壓。整個系統(tǒng)以單片機PIC16F73和PWM調(diào)制芯片TL494構(gòu)成控制系統(tǒng)。TL494產(chǎn)生的脈沖信號控制DC-DC變換器,同時還通過外圍電路實現(xiàn)穩(wěn)壓、過流保護、自恢復、軟啟動和短路報警等功能。單片機與電壓反饋模塊配合,通過控制數(shù)字電位器MCP41010的輸出值,實現(xiàn)輸出電壓值的設(shè)定和步進的調(diào)整,單片機還通過A/D模塊,實現(xiàn)輸出電壓、電流
4、值的數(shù)顯。在DC-DC變換電路中,采用了導通電阻非常小的MOSFET作為開關(guān)管,快恢復二極管作為續(xù)流管,通過以上方法有效的提高了電路的效率。收稿日期:2009-04-1073圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2理論分析與計算2.1PWM脈寬調(diào)制電路PWM控制電路主要由集成PWM控制芯片TL494、單片機PIC16F877A和電壓電流反饋電路組成。電路原理圖如圖3所示。單片機通過控制數(shù)字電位器MCP41010的輸出值,數(shù)字電位器作為D/A轉(zhuǎn)換器,實現(xiàn)電壓的步進調(diào)整,TL494根據(jù)電壓反饋的輸入值調(diào)整輸出脈沖的寬度,最終實現(xiàn)電壓的穩(wěn)定輸出。
5、除此之外,TL494的外圍電路還可實現(xiàn)各種保護功能。主干路上輸出的電壓經(jīng)過圖4所示電路后再經(jīng)過TTL494內(nèi)部的誤差放大器1構(gòu)成R18+Rw31反饋回路。其在A點的電壓值為U0=U0。若因某種原因?qū)е螺敵鲭妷篟17+R18+Rw310過高,則電壓反饋端輸入的值增大,使得誤差放大器1同相端電位升高,反饋/PWM端電位上升,TTL494內(nèi)部三極管Q2導通時間減少,輸出信號占空比減小,結(jié)果使輸出電壓減少,最終使輸出電壓保持穩(wěn)定。圖3PWM脈定調(diào)制電路原理圖2.2過流保護與閾值參數(shù)計算本設(shè)計路具有雙重的過流保護功能,當輸出電流大于1
6、.5A小于2A時,流過采樣電阻R的電流從右至左,如圖3所紅色箭頭所示。R的右端電位為0則左端為為負,當電74流I大于1.5A時,TTL494內(nèi)部的誤差放大器2的反相端電位為負,正向端與反向端通過比較后,誤差放大器2的輸出(即反饋/PWM端)為正,Q2管不導通,則開關(guān)管關(guān)斷,輸出電壓降低。當輸出電流大于2A時,單片機根據(jù)采樣進來的電流信號,通過軟件設(shè)計,將主干路上的繼電器J1置為常閉狀態(tài),使主干路斷開,起到保護作用。過流保護電路原理圖如圖3所示,取樣電阻值R=0.05,其兩端的電壓為IR,誤差放大2的輸入端電壓U1為:IRR
7、8(R9+Rw1)5VU1=+=0R8+R9+Rw1R8+R9+Rw1取R8=10K,R9=91,Rw1=60,帶入計算得I=1.5A。當電流大于1.5A時,R兩端電壓值增大,U1<0,則電路起到保護作用,所以閾值電流為1.5A。2.3軟啟動軟啟動的設(shè)計分為兩部分:主干路上設(shè)有一個單刀繼電器J1、一個雙刀繼電器J2和一個電阻R1,上電后通過按鍵使單片機輸出信號,J1、J2工作常開狀態(tài),電路通過R1對穩(wěn)壓電容C3和濾波電容C5充電,充電時間T1設(shè)為1S,輸出電壓可從0V升到18V;1S后使J2工作在常閉狀態(tài),R1被短路同時T
8、L494得到工作電壓開始工作。TL494的第5腳接電容C15,TL494上圖4電壓取樣電路原理圖電后C15充電需要一定時間,死區(qū)電壓由高逐漸變低,Q2管的導通時間逐漸增大,輸出電壓逐漸升高至30V,充電時間為T2=10K4.7uF=47ms。2.4升壓斬波電
