摘要：文章介紹了開關(guān)電源的基本原理，DC/DC變換主電路分類，對開關(guān)電源的控制方式進行了比較，給出了專用集成控制器的優(yōu)點。給出了專用集成控制器TL494的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、管腳功能，詳細分析了其工作原理、應(yīng)用和優(yōu)點，列舉了TL494的應(yīng)用實例。設(shè)計了一款由TL494控制的Buck型開關(guān)電源，給出了所用元器件，對整個電路工作原理進行了分析，分析了其產(chǎn)生PWM信號的原理，接收反饋實現(xiàn)穩(wěn)壓的原理及實現(xiàn)過流保護原理，測試其關(guān)鍵點的工作波形，并對此電路做了些改進，基于此對TL494進行了測試，該電路是TL494的典型應(yīng)用，可以體現(xiàn)出TL494的大部分功能，電路具有采用元件少、性能穩(wěn)定、效率高的優(yōu)點。

　　1、引言

　　電源的優(yōu)劣直接影響到各類電子設(shè)備的性能。因此設(shè)計出性能良好的電源意義重大。廣義的講，能夠提供電能的設(shè)備稱為電源。我們這里所指的電源是把身邊現(xiàn)有的電源轉(zhuǎn)化成我們電子設(shè)備所需要的某種類型電源的一種電子裝置。開關(guān)電源是直流穩(wěn)壓電源的一種，自問世以來，以其輕小高效越來越受到人們的青睞，在直流電源的大多場合已取代了傳統(tǒng)的線性開關(guān)電源，并且正不斷發(fā)展，其市場廣闊。

　　2、DC/Dc變換器主電路及其控制方式

　　開關(guān)電源功率調(diào)整管都工作在開關(guān)狀態(tài)下，而線性穩(wěn)壓電源的功率管工作在線性放大狀態(tài)下，這是開關(guān)電源與線性穩(wěn)壓電源的顯著區(qū)別，也是開關(guān)電源這個名字由來的原因。目前開關(guān)電源中目前常用的半導(dǎo)體開關(guān)管有GTR、MOSFET、IGBT等，通過控制信號控制其導(dǎo)通與關(guān)斷，實現(xiàn)將一種直流電轉(zhuǎn)換成另外一種大小的直流電，配上電感電容濾波器件能輸出穩(wěn)定。

　　DC/DC變換器是開關(guān)電源中最主要的功率變換環(huán)節(jié)。DC/DC變換器有輸入輸出無隔離（即“直通”）型和輸人輸出隔離型兩種類型?！爸蓖ā毙虳C/oC變換器典型的電路有Buck（降壓）型、Boost（升壓）型、Buck一Boost（升降壓）式和Cuk型等幾種類型;輸人與輸出隔離型的DC/DC變換器典型的電路有單端正激式、單端反激式、推挽式、半橋式和全橋式等幾種類型。但無論哪種類型的DC/DC變換器的開關(guān)電源，其基本原理都是開關(guān)管工作于開關(guān)狀態(tài)下，通過改變開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷的時間關(guān)系來改變輸出電壓的。

　　開關(guān)電源要實現(xiàn)輸出穩(wěn)定少不了相應(yīng)的控制電路，其電路有三種：（l）由分立元件構(gòu)成;（2）通過軟件編程由單片機系統(tǒng)來實現(xiàn);（3）由專用的集成控制器來實現(xiàn)。其中專用集成控制器實現(xiàn)方式以其使用方便、無需編程、所需元件數(shù)量少等優(yōu)點，是開關(guān)電源常用的一種控制方式。TL494就是其中常見的一種專用集成控制器。

　　3、TL494介紹

　　TL494由德州儀器公司設(shè)計并推出，推出后立刻得到市場的廣泛接受，尤其是在PC機的ATx半橋電源上。TL494是一種固定頻率的電壓型脈寬調(diào)制集成控制器，最高工作頻率3O0kHz。其內(nèi)部主要集成了線性鋸齒波振蕩器、兩個誤差放大器、死區(qū)時間比較器、PWM比較器、基準(zhǔn)電壓源、觸發(fā)器等，共有16個引腳。其內(nèi)部電路方框如圖1所示，其框架已被證明非常優(yōu)秀。

　　圖1TL494內(nèi)部電路方框圖

　　線性鋸齒波振蕩器的振蕩頻率由5腳、6腳上外接的電阻電容來決定。一般其工作時這兩個管腳上外接的電阻值和電容值都是固定的，即振蕩頻率是固定的。振蕩頻率與外接的電阻和電容之間的關(guān)系為：

　　兩個誤差放大器在這里地位是一樣的，它們的輸出分別經(jīng)過一二極管送到PWM比較器的同向輸入端，與加在PWM比較器反向輸入端的線性鋸齒波（比振蕩器產(chǎn)生的鋸齒波幅值增加了O.7V：做比較，產(chǎn)生PWM信號，l腳和2腳分別對應(yīng)著其中一個誤差放大同向輸入端和反向輸入端，16腳和15腳對應(yīng)著另外一個誤差放大器;3腳是兩誤差放大器的輸出端，也是PWM比較器同向輸入端;脈沖寬度的調(diào)節(jié)可以通過3腳上的電壓來控制，也可分別通過誤差放大器進行調(diào)節(jié)。在使用時一個誤差放大器接反饋信號，使輸出穩(wěn)定，另一個誤差放大器可用作過流保護，3腳在使用時可接RC網(wǎng)絡(luò)，以提高整個電路的穩(wěn)定性。當(dāng)然也有其他使用方法。

　　圖中的開關(guān)管Q，和QZ是最終的輸出端。功率輸出管Q，和QZ受控于或非門。當(dāng)雙穩(wěn)觸發(fā)器的時鐘信號為低電平時才會被選通，即只有在鋸齒波電壓大于控制信號期間才會被選通。當(dāng)控制信號（3腳上信號）增大，輸出脈沖的寬度將減小。13端為輸出控制端，當(dāng)其接低電平時，兩管子工作情況相同，當(dāng)其接高電平時兩管子推挽輸出。死區(qū)時間比較器具有120mV的輸入補償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時間約等于鋸齒波周期的4%。4腳為死區(qū)時間比較器的輸入端，其上電壓在0一3.3V變化，可控制輸出脈沖的最大占空比從最大到最小變化。4腳接地時輸出芯片輸出的PWM信號占空比最大（13腳接低電平時為96%）。當(dāng)然，占空比還受反饋信號控制。使用時4腳可用來實現(xiàn)電路的軟啟動。TL494內(nèi)部還有一個基準(zhǔn)電壓源，通過14腳為其在應(yīng)用時提供5.0V的基準(zhǔn)電壓。直流電源加在12腳和7腳給芯片供電。