基于TL494構(gòu)成推挽式9～15 V開關(guān)電源的設(shè)計

武子涵，姜欣欣

（延邊大學(xué) 工學(xué)院，吉林 延吉133002）

0 引 言

開關(guān)電源的功率管在控制信號的作用下實現(xiàn)高速的導(dǎo)通-截止，頻率可達到兆赫茲以上，高頻率的開關(guān)明顯降低開關(guān)管的功耗，同時儲能電感的儲能效率也得以提高[1]。一方面由于開關(guān)電源功耗低且工作效率高，省去了大容量的電容和體積較大的散熱器，另一方面開關(guān)電源沒有較重的工頻變壓器，體積重量大大降低。

開關(guān)電源的控制信號是通過脈沖調(diào)制來調(diào)節(jié)占空比，從而調(diào)節(jié)輸出電壓。同時輸出電壓的不穩(wěn)定通過脈沖寬度和脈沖頻率實現(xiàn)解決，所以開關(guān)電源具有穩(wěn)壓范圍寬、線性調(diào)整率高的特點。

1 各部分電路設(shè)計

1.1 整流濾波電路

電路中，設(shè)計了兩部分整流濾波電路。在電路輸入端口，220 V交流電信號流經(jīng)保護電路流出后，進入整流橋VD1整流，再進入470μF的極性電容，通過C5和C6濾波后，可得到電壓為310 V的直流電。由于R1、R2連接方式為并聯(lián)，經(jīng)計算最終分壓后得到的電壓約為150 V，并輸出給電容C7。

在電路的輸出端整流濾波電路，由上級得出的電壓經(jīng)過C22～C26、C29一系列電容的濾波最終輸出平穩(wěn)的12V直流電壓。

1.2 TL494電路設(shè)計

為實現(xiàn)輸出12 V的直流電壓，設(shè)定TL494引腳4接入102μF的定時電容，在引腳6接入22 kΩ的定時電阻，并由引腳8和引腳11輪流輸出脈沖實現(xiàn)分別對功率管V3和V4的驅(qū)動，同時15腳接上部分電路的反饋信號，從而保持電流的穩(wěn)定輸出[2]。設(shè)定產(chǎn)生鋸齒波的頻率為45 kHz，經(jīng)公式（1）計算：

1.3 推挽式電路的設(shè)計

直流電壓進入變壓器T1、T2的初級線圈，形成感應(yīng)電動勢，驅(qū)動兩個次級繞組也形成感應(yīng)電動勢，進而推挽式電路工作[3]。其中正反饋的作用使得兩個三極管V1、V2交替導(dǎo)通，此時構(gòu)成自激型推挽式電路。但當(dāng)TL494驅(qū)動V3、V4功率管工作后，經(jīng)由變壓器T1作用給予功率三極管V1、V2受控信號，形成它激型推挽式轉(zhuǎn)換電路。

變壓器T1匝數(shù)計算過程為：

變壓器中柱截面積為：

1.4 反饋保護電路的設(shè)計

為設(shè)計電路的輸入保護電路，其中接有熱敏電阻RT1，然后通過兩個電容的并聯(lián)構(gòu)成反饋電路，共同保證了輸入電路的安全可靠。電路中含有取樣電阻（J1、J2），以及反饋電阻R29、R30、R31，滑動變阻器VR1。通過對輸出端電壓的取樣，將取樣電壓輸送到TL494的引腳1和引腳15，形成反饋電路，從而保證了芯片電壓的輸出穩(wěn)定，同時給芯片提供了電源。此電路也保障了輸出端電路的可靠性。

2 TL494推挽式12 V開關(guān)電源的實現(xiàn)

該開關(guān)電源集成TL494電路模塊、推挽式電路模塊、濾波整流模塊及反饋保護電路模塊四個模塊，實現(xiàn)了對220 V交流電壓轉(zhuǎn)換為12 V直流電壓的目的。設(shè)計的電路如圖1所示。

圖1 TL494推挽式開關(guān)轉(zhuǎn)換電路（220V-12V）

220 V交流電壓信號首先進入的是限幅電壓保護模塊，通過輸入端的電路保護，保證了整個電路的輸入安全。然后經(jīng)過整流濾波電路將220 V交流電壓降為150 V穩(wěn)定的直流信號，進而驅(qū)動推挽式開關(guān)轉(zhuǎn)換電路。在推挽式電路與TL494電路模塊間加入功率變壓器，實現(xiàn)了兩者結(jié)合。通過TL494輸出穩(wěn)定的脈沖驅(qū)動V3、V4功率開關(guān)管的工作，進而為推挽式電路提供控制信號，使輸出電壓紋波和聲干擾大大降低。最后在輸出端加入濾波電路，進一步保證輸出直流電壓的穩(wěn)定性。

3 結(jié) 論

圖2為設(shè)計的實物圖，圖3為實驗測試結(jié)果。

圖2 設(shè)計的實物圖

圖3 實驗測試結(jié)果

由圖2、圖3可知，在每個電路模塊加入了取樣電阻、反饋二極管及加速電容等，共同構(gòu)成了電路的反饋系統(tǒng)。反饋系統(tǒng)的設(shè)計增大了推挽式電路的轉(zhuǎn)換效率，穩(wěn)定了TL494的輸出電壓電流，減小了最后電壓紋波和噪聲，將輸出穩(wěn)定為12 V。