TL494芯片在24V直流電源模塊上應(yīng)用的探討

天津鐵路信號有限責任公司 鞠宏偉

目前，隨著鐵路信號設(shè)備正逐漸向模塊化、電子化、智能化發(fā)展，電源設(shè)備也逐步實現(xiàn)了模塊化、高頻化。其中，PWM控制技術(shù)在電源模塊中的應(yīng)用最為廣泛，以實現(xiàn)對逆變電路的控制。TL494芯片作為PWM控制芯片電路的核心器件，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、輸出電壓范圍寬、過壓、過流保護功能易實現(xiàn)等特點。

1 TL494芯片

TL494芯片是一種固定頻率的脈沖寬度控制器，芯片內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，通過引腳5、6外接的電阻和電容進行調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)振蕩頻率，改變電源效率，適用于頻率較高的電路。芯片引腳3為誤差放大器的補償輸入，通過控制引腳3可實現(xiàn)過壓保護功能。芯片引腳14集成了5V基準電壓，為過流保護電路和電壓范圍調(diào)節(jié)電路提供穩(wěn)定的基準電壓。芯片通過調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時間控制脈沖寬度，從而調(diào)節(jié)輸出電壓范圍。芯片內(nèi)部引腳如圖1所示。

圖1 TL494芯片內(nèi)部原理

2 TL494控制電路應(yīng)用

2.1 工作電源

當TL494芯片引腳12接通DC 15V，引腳7接通GND時，TL494芯片得電工作，引腳14會輸出穩(wěn)定DC 5V電壓，可以通過測量引腳14電壓值判斷TL494芯片是否正常工作。

2.2 頻率、占空比選取

圖2 TL494芯片時序波形

TL494芯片引腳13為輸出控制引腳，本電路將引腳13接DC 5V，設(shè)定其最大輸出占空比為48%，實現(xiàn)雙路正激式DC/DC逆變電路。占空比越大，功率管輸出功率越大，變壓器的漏感也逐漸增大，當漏感能量可充分抵消功率管帶來的低損耗時，占空比為最佳選擇。通過計算，確定本電路最大占空比為17%，其計算公式：

式(1)中，D為占空比，Vout為變壓器輸出電壓，Vin為變壓器輸入電壓，N1為變壓器一次側(cè)匝數(shù)，N2為變壓器二次側(cè)匝數(shù)。本電路選取變壓器匝數(shù)比為15:7，實現(xiàn)占空比為17%。

TL494芯片引腳8、9和引腳11、10為兩組輸出脈沖的引腳，向驅(qū)動電路提供相位差180°的兩組脈沖，其脈沖時序波形如圖2所示。

2.3 過壓保護

TL494芯片引腳3為誤差放大器的補償輸入，通過設(shè)計外圍電路實現(xiàn)過壓保護功能。引腳3電壓從DC 0.5V到3.5V變化時，輸出脈沖寬度從確定好的死區(qū)時間變化至0，當使引腳3觸發(fā)一個高電平（大于DC 3.5V）時，TL494芯片停止工作，實現(xiàn)過壓保護功能。

圖3 過壓保護電路

2.4 過流保護

圖4 過流保護電路

2.5 電壓范圍調(diào)節(jié)

圖5 電壓范圍調(diào)節(jié)電路

結(jié)束語：24V直流電源模塊通過對TL494芯片的成功應(yīng)用，實現(xiàn)了頻率、占空比選取、過壓保護、過流保護等功能，具備了高穩(wěn)壓精度（1%）、高電磁兼容性能等優(yōu)點，達到可靠性、可用性、可維護性、安全性等多方面的要求，符合相應(yīng)的國家標準和鐵道行業(yè)標準，已通過CE認證。目前該電源模塊已銷售到全國各鐵路及城市軌道交通的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中，為公司帶來了經(jīng)濟效益，運行效果良好、性能穩(wěn)定，受到了用戶的認可和好評。