1、電力電子學(xué)課程設(shè)計題 目： DC/DC PWM控制電路設(shè)計 姓 名： 譚江健 同組成員： 沈瑤 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化4班 華中科技大學(xué)文華學(xué)院 二0一三年 二 月目錄一、設(shè)計方案3二、設(shè)計原理3三、實驗波形4四、心得體會5五. 參考文獻一、設(shè)計方案l 題目DC/DC PWM控制電路的設(shè)計l 題目介紹電力電子電路控制中廣泛應(yīng)用著脈沖寬度調(diào)制技術(shù)（Pulse Width Modulation, 簡稱PWM），將寬度變化而頻率不變的脈沖作為電力電子變換電路中功率開關(guān)管的驅(qū)動信號，控制開關(guān)管的通斷，從而控制電力電子電路的輸出電壓以滿足對電能變換的需要。由于開關(guān)頻率不變，輸出電壓中的諧波頻率固定

2、，濾波器設(shè)計比較容易。本課程設(shè)計主要采用比較常用的PWM集成芯片TL494（也可用其它芯片）完成設(shè)計，讓大家初步掌握PWM控制電路的設(shè)計方法。l 課設(shè)要求1. 設(shè)計基于PWM芯片的控制電路，包括以下幾個方面的功能：a、按照單路輸出方案進行設(shè)計，開關(guān)頻率設(shè)計為10KHzb、具有軟起動功能c、能夠?qū)WM信號的脈寬進行調(diào)節(jié)d、死區(qū)時間設(shè)置e、保護封鎖脈沖功能要求電路設(shè)計方案應(yīng)盡可能簡單、可靠。2. 實驗室提供面包板和器件，在面包板或通用板上搭建設(shè)計的控制電路。3. 設(shè)計并搭建能驗證你的設(shè)計的外圍實驗電路，并通過調(diào)試驗證設(shè)計的正確性。4. 擴展性設(shè)計：增加驅(qū)動電路部分的設(shè)計內(nèi)容。二、 設(shè)計原理本次實

3、驗所用芯片為TL494芯片，TL494是美國德州儀器公司生產(chǎn)的一種電壓驅(qū)動型脈寬調(diào)制控制集成電路，主要應(yīng)用在各種開關(guān)電源中。TL494的內(nèi)部電路由基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、振蕩電路、間歇期調(diào)整電路、兩個誤差放大器、脈寬調(diào)制比較器以及輸出電路等組成。圖1是它的管腳圖，其中1、2腳是誤差放大器I的同相和反相輸入端；3腳是相位校正和增益控制；4腳為間歇期調(diào)理，其上加03.3V電壓時可使截止時間從2%線懷變化到100%；5、6腳分別用于外接振蕩電阻和振蕩電容；7腳為接地端；8、9腳和11、10腳分別為TL494內(nèi)部兩個末級輸出三極管集電極和發(fā)射極；12腳為電源供電端；13腳為輸出控制端，該腳接地時為并聯(lián)單端輸

4、出方式，接14腳時為推挽輸出方式；14腳為5V基準(zhǔn)電壓輸出端，最大輸出電流10mA；15、16腳是誤差放大器II的反相和同相輸入端。 當(dāng)6端外接電阻,5端外接時，5端將產(chǎn)生頻率=1.1/的鋸齒波； 2、1兩端引入DC/DC變換器輸出電壓的給定值和反饋值；3端為電壓調(diào)節(jié)器輸出的誤差電壓，K（），送至PWM比較器的同相端，反相端電壓為0.7V。由于開關(guān)頻率要求為10HZ，根據(jù)=1.1/，=0.11，選用=1K歐姆，=0.1微法。按照原理圖將TL494芯片接在電路板上，連接電路。為實現(xiàn)軟開關(guān)和脈寬調(diào)節(jié)功能，利用輸出端4。起動開始，一旦起動電路內(nèi)部使輸出端4從接地點斷開，在15V電源經(jīng)對充電過程中，從

5、15V逐漸下降為零。由圖1.2和圖1.4可以看到，在任何一個開關(guān)周期中，從零上升至，僅在瞬時值+0.12V時J=0，才能使G1 G2為高電位開啟驅(qū)動信號。所以在起動過程的逐個周期中、J=0，G1 、G2的脈寬時間從零逐漸增大，使輸出電壓逐漸上升實現(xiàn)軟起動。PWM集成電路芯TTL494原理框圖三、實驗波形使用示波器分別測出輸出端5、輸出端8的波形以及調(diào)整占空比后的引腳8的波形：輸出端5測出的波形輸出端8測出波形輸出端8調(diào)占空比的波形四、心得體會 通過這次電力電子學(xué)的課程設(shè)計,對PWM控制電路的設(shè)計有了很大的了解和體會,更加深刻的理解電力電子學(xué)這門學(xué)科更加偏重于分析而不是計算 ,雖然在設(shè)計的過程中

6、不能很順利的完成，但是更加培養(yǎng)了我們研究問題發(fā)現(xiàn)問題的能力。這對于未來的學(xué)習(xí)和投入工作后也是大有益處的。同時也很感謝實驗過程中老師和同學(xué)給予我們的幫助!五、參考資料一、 附錄:TL494相關(guān)說明TL494的引腳功能如下：1、16腳和2、15腳分別是誤差放大器1和誤差放大器2的同相輸入端和反向輸入端；3腳是反饋輸入端；4腳是死區(qū)時間控制端；5、6腳分別接RC振蕩器的定時電容和電阻；7腳接地；8、9腳11、10腳分別是兩個內(nèi)部驅(qū)動三極管的集電極和發(fā)射極；12腳為電源正端；13腳為輸出狀態(tài)控制端，當(dāng)13腳為高電平時，兩個內(nèi)部驅(qū)動三極管交替導(dǎo)通，當(dāng)13腳為低電平時，兩個內(nèi)部驅(qū)動三極管同時導(dǎo)通或截止，此

7、時只能控制一個開關(guān)管。14腳是集成電路內(nèi)部輸出的5V基準(zhǔn)電壓輸出端。TL494結(jié)構(gòu)圖集成了全部的脈寬調(diào)制電路。片內(nèi)置線性鋸齒波振蕩器，外置振蕩元件僅兩個（一個電阻和一個電容）。內(nèi)置誤差放大器。內(nèi)止5V參考基準(zhǔn)電壓源?？烧{(diào)整死區(qū)時間。內(nèi)置功率晶體管可提供500mA的驅(qū)動能力。推或拉兩種輸出方式。TL494工作原理簡述TL494是一個固定頻率的脈沖寬度調(diào)制電路，內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進行調(diào)節(jié)，其振蕩頻率如下：輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個控制信號進行比較來實現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2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

8、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)控制信號增大，輸出脈沖的寬度將減小。參見圖下圖TL494脈沖控制波形圖 控制信號由集成電路外部輸入，一路送至死區(qū)時間比較器，一路送往誤差放大器的輸入端。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%，當(dāng)輸出端接地，最大輸出占空比為96%，而輸出端接參考電平時，占空比為48%。當(dāng)把死區(qū)時間控制輸入端接上固定的電壓（范圍在03.3V之間）即能在輸出脈沖上產(chǎn)生附加的死區(qū)時間。 脈沖寬度調(diào)制比較器為誤差放大器調(diào)節(jié)輸出脈寬提供了一個手段：當(dāng)反饋電壓從0.5V變化到3.5時，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大

9、導(dǎo)通百分比時間中下降到零。兩個誤差 放大器具有從-0.3V到（Vcc-2.0）的共模輸入范圍，這可能從電源的輸出電壓和電流察覺得到。誤差放大器的輸出端常處于高電平，它與脈沖寬度調(diào)制器的反相輸入端進行“或”運算，正是這種電路結(jié)構(gòu)，放大器只需最小的輸出即可支配控制回路。 當(dāng)比較器CT放電，一個正脈沖出現(xiàn)在死區(qū)比較器的輸出端，受脈沖約束的雙穩(wěn)觸發(fā)器進行計時，同時停止輸出管Q1和Q2的工作。若輸出控制端連接到參考電壓源，那么調(diào)制脈沖交替輸出至兩個輸出晶體管，輸出頻率等于脈沖振蕩器的一半。如果工作于單端狀態(tài)，且最大占空比小于50%時，輸出驅(qū)動信號分別從晶體管Q1或Q2取得。輸出變壓器一個反饋繞組及二極管提供反饋電壓。在單端工作模式下，當(dāng)需要更高的驅(qū)動電流輸出，亦可將Q1和Q2并聯(lián)使用，這時，需將輸出模式控制腳接地以關(guān)閉雙穩(wěn)觸發(fā)器。這種狀態(tài)下，輸出的脈沖頻率將等于振蕩器的頻率。6 參考文獻1劉國鈞，陳紹業(yè)，王鳳翥.圖書館目錄M.北京:高等教育出版社，1957.15-18.2辛希孟.信息技術(shù)和信息服務(wù)國際研討會論文集:A集C.北京:中國社會科學(xué)出版社，1994.3張筑生.微分半動力系統(tǒng)的不變集D.北京:北京大學(xué)數(shù)學(xué)系數(shù)學(xué)研究所