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

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(hào)的作用下實(shí)現(xiàn)高速的導(dǎo)通-截止，頻率可達(dá)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(shí)儲(chǔ)能電感的儲(chǔ)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(méi)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(hào)是通過(guò)脈沖調(diào)制來(lái)調(diào)節(jié)占空比，從而調(diào)節(jié)輸出電壓。同時(shí)輸出電壓的不穩(wěn)定通過(guò)脈沖寬度和脈沖頻率實(shí)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(diǎn)。

1 各部分電路設(shè)計(jì)

1.1 整流濾波電路

電路中，設(shè)計(jì)了兩部分整流濾波電路。在電路輸入端口，220 V交流電信號(hào)流經(jīng)保護(hù)電路流出后，進(jìn)入整流橋VD1整流，再進(jìn)入470μF的極性電容，通過(guò)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(jì)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(jí)得出的電壓經(jīng)過(guò)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(jì)

為實(shí)現(xiàn)輸出12 V的直流電壓，設(shè)定TL494引腳4接入102μF的定時(shí)電容，在引腳6接入22 kΩ的定時(shí)電阻，并由引腳8和引腳11輪流輸出脈沖實(shí)現(xiàn)分別對(duì)功率管V3和V4的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)15腳接上部分電路的反饋信號(hào)，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(jì)算：

1.3 推挽式電路的設(shè)計(jì)

直流電壓進(jìn)入變壓器T1、T2的初級(jí)線圈，形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)次級(jí)繞組也形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而推挽式電路工作[3]。其中正反饋的作用使得兩個(gè)三極管V1、V2交替導(dǎo)通，此時(shí)構(gòu)成自激型推挽式電路。但當(dāng)TL494驅(qū)動(dòng)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(hào)，形成它激型推挽式轉(zhuǎn)換電路。

變壓器T1匝數(shù)計(jì)算過(guò)程為：

變壓器中柱截面積為：

1.4 反饋保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

為設(shè)計(jì)電路的輸入保護(hù)電路，其中接有熱敏電阻RT1，然后通過(guò)兩個(gè)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(dòng)變阻器VR1。通過(guò)對(duì)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(shí)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(shí)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(hù)電路模塊四個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)220 V交流電壓轉(zhuǎn)換為12 V直流電壓的目的。設(shè)計(jì)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(hào)首先進(jìn)入的是限幅電壓保護(hù)模塊，通過(guò)輸入端的電路保護(hù)，保證了整個(gè)電路的輸入安全。然后經(jīng)過(guò)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(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)了兩者結(jié)合。通過(guò)TL494輸出穩(wěn)定的脈沖驅(qū)動(dòng)V3、V4功率開關(guān)管的工作，進(jìn)而為推挽式電路提供控制信號(hào)，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(jìn)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(jì)的實(shí)物圖，圖3為實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果。

圖2 設(shè)計(jì)的實(shí)物圖

圖3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

由圖2、圖3可知，在每個(gè)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(jì)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。