在昨天的可調(diào)壓大功率電源方案分享過程中，我們?yōu)榇蠹曳窒砹艘环N可調(diào)壓的大功率電源主電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其原理框圖和主電路設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了整理。在今天的分享中，我們將會(huì)進(jìn)一步就這一大功率電源的控制電路設(shè)計(jì)情況進(jìn)行詳細(xì)分析和分享。

輔助電源設(shè)計(jì)

在這一高集成的可調(diào)壓大功率電源方案設(shè)計(jì)過程中，本方案的輔助電源部分主要由三端集成穩(wěn)壓器等構(gòu)成。分別為控制電路和保護(hù)電路提供±15V和±15V直流穩(wěn)壓電源。必須合理設(shè)置輔助電源。才能實(shí)現(xiàn)本機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)。

集成PWM控制器及其外圍電路設(shè)計(jì)

本方案所設(shè)計(jì)的這一高集成度的可調(diào)壓大功率電源，其開關(guān)頻率為20kHz，為能夠?qū)崿F(xiàn)開關(guān)控制、電壓穩(wěn)定及調(diào)節(jié)，并進(jìn)一步完成功率輸出要求，本電源采用了功能較強(qiáng)的TL494定頻脈寬調(diào)制（PWM）芯片，其內(nèi)部原理框圖及采用的外圍電路入下圖圖1所示。

圖1 TL494內(nèi)部原理框圖及所用外圍電路

在圖1所顯示的內(nèi)部原理框圖及外圍電路圖中，我們可以看到，12端接直流15V正電源的極限使用值是+42V，7端接地。在TL494中，其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓調(diào)整器為5V，對(duì)所有內(nèi)電路供電，同時(shí)可作為外部參考基準(zhǔn)電壓，從14端輸出。其芯片的5、6端分別外接定時(shí)電容CT和定時(shí)電阻RT，TL494的振蕩器OSC工作時(shí)，在5端產(chǎn)生振蕩頻率f=1.1/RTCT的鋸齒波電壓U5，在本方案中，f=20kHz。

在TL494PWM芯片中，其輸出級(jí)是由兩支NPN晶體管VT1、VT2而構(gòu)成的，從上圖圖中我們可以很明顯的看到其集電極和發(fā)射極分別為8、11和9、10端，它輸出由振蕩頻率決定的兩列矩形波，從而決定了開關(guān)頻率。高頻大大減小變壓器和濾波電感的重量和體積。誤差放大器的Ⅰ、Ⅱ反相輸入端分別為2和l5，接可調(diào)給定電壓Ug，同相輸入端分別為1和16，接在開關(guān)電源主電路的電壓或電流采樣電路上。在本方案的設(shè)計(jì)中，由于并不用到誤差放大器Ⅱ，因此這里令15、16端接地。3端接阻容元件C1、R1，作消振校正用。

在本方案的設(shè)計(jì)中，由于這一大功率電源方案所使用的PWM芯片型號(hào)為TL494，這也使得本方案中的控制電路擁有了諸多優(yōu)勢(shì)，其中主要的一個(gè)就是TL494有一個(gè)獨(dú)立的死區(qū)時(shí)間比較器Ⅰ，控制其輸入端4的電位，除了能夠改變調(diào)節(jié)器的死區(qū)時(shí)間外，還可以構(gòu)成軟起動(dòng)和保護(hù)電路。死區(qū)時(shí)間控制和軟起動(dòng)電路的外接元件為R2、R3和C2。死區(qū)時(shí)間控制是在主電路采用推挽、半橋或全橋變換器結(jié)構(gòu)時(shí)，為防止開關(guān)元件共同通導(dǎo)而設(shè)置的死區(qū)，即兩個(gè)開關(guān)元件都無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)間間隔，以留給開關(guān)元件足夠的關(guān)斷時(shí)間。R2、R3決定了死區(qū)時(shí)間最小值Toff（min）。在這一大功率電源的控制電路設(shè)計(jì)過程中，由于采用的是單端正激式變換器，不存在共同通導(dǎo)問題，因此對(duì)Toff（min）值要求不高，可小些，主開關(guān)元件工作也因此更安全可靠。R2、R3和C2構(gòu)成軟起動(dòng)，作用是開機(jī)時(shí)能逐漸建立高頻逆變電壓和直流輸出電壓，防止引起過大沖擊電流。

由圖1所給出的可調(diào)壓大功率電源PWM外圍電路設(shè)計(jì)圖來看，當(dāng)電源接通并開始運(yùn)行時(shí)，由于電容C2未充電，相當(dāng)于短接，此時(shí)U4+0.12V>U5max=3V，死區(qū)時(shí)間比較器Ⅰ輸出為“高”，VT1、VT2截止，矩形波脈沖被封鎖，而后14端的5V電壓對(duì)C2充電，電壓逐漸上升，U4逐漸下降，當(dāng)下降到U4+0.12V

圖2 13端為低電平時(shí)開關(guān)電源調(diào)壓、穩(wěn)壓過程波形圖

在PWM控制電路的設(shè)計(jì)過程中，TL494芯片的13腳為輸出方式控制端，以此來控制TL494的應(yīng)用方式。當(dāng)該端處于高電平狀態(tài)時(shí)，VT1、VT2兩路輸出分別由觸發(fā)器Q和Q控制，形成雙端輸出方式，其最大占空比各為48%。當(dāng)13端為低電平時(shí)，觸發(fā)器失去作用，兩路輸出同時(shí)由PWM比較器后的“或”門輸出控制，同步地工作，這時(shí)若兩路并聯(lián)應(yīng)用，輸出驅(qū)動(dòng)電流較大，達(dá)400mA。本方案在此采用后者輸出控制方式。

由圖1所提供的TL494內(nèi)部原理框圖及所用外圍電路圖中可以看到，當(dāng)軟起動(dòng)過程結(jié)束后，此時(shí)a=“0”。在誤差放大器輸出電壓U3>U5+0.7V時(shí)，則b=“1”，c=“1”，h=k=“0”VT1、VT2截止。在U3>U5+0.7V時(shí)，則b=“1”，c=“1”，h=k=“0”VT1、VT2截止。在U3

以上就是本文對(duì)可調(diào)壓大功率電源的控制電路設(shè)計(jì)所進(jìn)行的分享，在明天的分享中我們將會(huì)就這一大功率電源設(shè)計(jì)過程中的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)情況進(jìn)行分享和分析，歡迎大家繼續(xù)關(guān)注。