TL494+ir2104构建的升降压,恒压恒流,限压限流设计方案

时间:2024-03-04 16:24:09

       基础的开关电源理论完成以后,就要实际制作电路板并调试了。TL494+ir2104的组合是我当时几个月来最头痛的组合,实验室负责人总会给出各种各样的调试要求,并提出更高的标准。从普通的升降压的恒压电路,到恒流电路,再到限压限流电路,让人很是头痛。不过,现在看来都是一个套路,其中一套调好,其他的只是部分改动。

       首先对涉及的芯片TL494、ir2104、IN282做一个简单的介绍。

       TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路,也就是PWM生成器件,内置了线性锯齿波振荡器,振荡频率可以通过外部的一个电阻和一个电容进行调节。输出电容的脉冲其实是通过电容上的正极性锯齿波电压与另外2个控制信号进行比较来实现。功率输出管Q1和Q2受控于或非门。当双稳触压器的时钟信号为低电平时才会被通过,即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。当控制信号增大,输出脉冲的宽度将减小。控制信号由集成电路外部输入,一路送至时间死区时间比较器,一路送往误差放大器的输入端。死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压,它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波的周期4%,当输出端接地,最大输出占空比为96%,而输出端接参考电平时,占空比为48%。当把死区时间控制输入端接上固定的电压,即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段:当反馈电压从0.5V变化到3.5时,输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降为零。2个误差放大器具有从—0.3V到(vcc—2.0)的共模输入范围,这可能从电源的输出电压和电流察觉的到。误差放大器的输出端常处于高电平,它与脉冲宽度调制器的反相输入端进行“或”运算,正是这种电路结构,放大器只需最小的输出即可支配控制电路。

       ir2104是典型的开关管驱动芯片,用单纯的PWM信号去驱动开关管的导通关闭是很不现实的,分离元器件搭建的推挽电路也确实没有集成的驱动芯片效果好,所以一般驱动芯片还是要用的。下图是半桥驱动的官方推荐电路,在这里要提出一个自举电路的概念。什么是自举电路?此半桥电路的上下桥臂功率管是交替导通的。每当下桥臂Q2开通,上桥臂Q1关断时Vs脚接地。此时Vcc通过自举二极管对VB和VS间的自举电容C1充电使其接近Vcc。当Q2关断时,Vs端的电压会升高,由于C1电压不能突变为Vcc,Vcc与VB间又有自举二极管,7脚的电位接近于Vs点电位和C1上电压之和。所以此时就为Vcc电压,利用这个压差就可以打开Q1。通过这样的方式,实现了高端侧的N型MOS管的导通关闭的控制。另外,光耦作为驱动也使用过,它的隔离性能不错,ir2104推荐Vcc在10V—20V之间,光耦在10V—35V之间。

 

       

 

       IN282是一个电流采样芯片,它与采样电阻组合,实现电流转化成电压的形式来直观反映出来,本质上其实也就是运放。它可以检测共模电压-14V—80V压降,与电源电压无关。

       限压、限流部分由比较器LM393和触发器74LS74组成一个闭环反馈。