基于Saber的升压电源设计
摘要:在如今这个信息时代,社会飞速发展,大家沟通的方式越来越便捷,电子产品成为了人们生活中不可缺少的一部分。随着电子技术的发展,电子产品日新月异。其中,电子产品的核心之一——电源,越来越受到人们的关注,电源是所有电子产品的心脏,电子产品60%的故障率来自电源,电源也越来越追求功耗小,输出电压稳定,转化效率高。开关电源是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种,TL494是一种典型的开关电源脉宽调制(PWM)控制芯片。在本报告中,TL494用来产生电压为12V的PWM波,再由BOOST电路进行升压处理,将电压升为24V。经检验,其具有高转换率和工作频率高等优点,在实际操作中应用广泛。
关键词:TL494 BOOST电路 开关电源 Saber
一、电路的基本原理
1.1 TL494脉宽调制电路
TL494芯片于1980年代初由德州仪器公司设计并推出,推出后立刻得到市场的广泛接受,尤其是在PC机的ATX半桥电源上。直至今日,仍有相当比例的PC机电源基于TL494芯片。多年来,作为最廉价的双端PWM芯片,TL494在双端拓扑,如推挽和半桥中应用极多。由于其较低的工作频率以及单端的输出端口特性,它常配合功率双极性晶体管(BJT)使用,如用于配合功率MOSFET则需外加电路。TL494集成了全部的脉宽调制电路,片内置线性锯齿波振荡器,控制信号由集成电路外部输入,一路送至死区时间比较器,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周期的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(范围在0-3.3V之间)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3.5V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到零。两个误差放大器具有从-0.3V到-2.0V的共模输入范围,这可能从电源的输出电压和电流察觉得到。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回路。当比较器CT放电,一个正脉冲出现在死区比较器的输出端,受脉冲约束的双稳触发器进行计时,同时停止输出管Q1和Q2的工作。若输出控端连接到参考电压源,那么调制脉冲交替输出至两个输出晶体管,输出频率等于脉冲振荡器的一半。如果工作于单端状态,且最大占空比小于50%时输出驱动信号分别从晶体管Q1或Q2取得。输出变压器一个反馈绕组及二极管提供反馈电压。在单端工作模式下,当需要更高的驱动电流输出,亦可将Q1和Q2并联使用,这时,需将输出模式控制脚接地以关闭双稳触发器。这种状态下,输出的脉冲频率将等于振荡器的频率。TL494内置一个5.0V的基准电压源,使用外置偏置电路时,可提供高达10mA的负载电流,在典型的0—70℃温度范围50mV温漂条件下,该基准电压源能提供±5%的精确度。TL494的振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节,其振荡频率如下:
1.2 BOOST升压电路
BOOST升压电源是利用开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出的一种开关电源,它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用在各行业电子设备找那个,是不可缺少的一种电源架构。
Boost升压电路主要由控制IC、功率电感和mosfet基本元件组成,下图即为一个BOOST基本架构框图。
图1 BOOST基本架构框图
和BUCK一样,L依然是储能元件,当开关闭合时,A点的电压为0,Vi直接给电感L充电,充电电流路径见下图,开关导通时间dt=占空比*开关周期=D*T。
当开关断开时,L中存储的能量会通过二极管,给负载放电;同时,Vi也会通过二极管给负载放电,二者叠加,实现升压,放电时间dt=(1-占空比)*开关周期=(1-D)*T。
在开关闭合和断开的两个时间内,电感充电和放电是一样的,有人称之为电感的幅秒特性。整理得:
二、所采用的器件
2.1 TL494芯片
TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路,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。TL494的内部电路由基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。TL494芯片引脚配线图如图2,内部电路框图如图3所示,时序图见图4。
图2 TL494芯片引脚配线图
图3 内部电路框图
图4 TL494时序图
2.2元件清单
表1 元器件清单
序号 |
名称 |
型号规格 |
数量 |
1 |
脉宽调制(PWM)控制芯片 |
TL494 |
1 |
2 |
NMOS管 |
IRF120 |
1 |
3 |
二极管 |
d |
1 |
4 |
电阻 |
24Ω |
1 |
5 |
电阻 |
48Ω |
1 |
6 |
电阻 |
80Ω |
1 |
7 |
电阻 |
240Ω |
1 |
8 |
电阻 |
480Ω |
1 |
9 |
电阻 |
1KΩ |
2 |
10 |
电阻 |
10kΩ |
1 |
11 |
电阻 |
12KΩ |
1 |
12 |
电阻 |
50kΩ |
1 |
13 |
电容 |
0.01uF |
2 |
14 |
电容 |
5uF |
1 |
15 |
电容 |
10uF |
1 |
16 |
电容 |
100uF |
1 |
17 |
电感 |
130uH |
1 |
18 |
电感 |
200uH |
1 |
19 |
电感 |
300uH |
1 |
20 |
电感 |
450mH |
1 |
21 |
电感 |
500mH |
1 |
三、仿真原理图
3.1 PWM波形产生电路
图5 PWM波形产生电路图
3.2 BOOST升压电路
图6 BOOST升压电路图
四、仿真结果与分析
4.1 PWM
将TL494的输入端8、11脚加上+12V直流电压,测试TL494输出端9、10脚波形如图5,该波形接近理想的脉冲波形,满足设计要求。
4.2 输出电流为500mA
当输出电流为500mA时,电阻为24V/500mA=48Ω时,输出的电流电压波形图如图所示:
4.3 输出电流为300mA
当输出电流为300mA时,电阻为24V/300mA=80Ω时,输出的电流电压波形图如图所示:
4.4 输出电流为100mA
当输出电流为100mA时,电阻为24V/100mA=240Ω时,输出的电流电压波形图如图 所示:
4.5 输出电流为50mA
当输出电流为300mA时,电阻为24V/300mA=80Ω时,输出的电流电压波形图如图所示:
文章若有不完善之处,欢迎批评指正!
基于Saber的升压电源设计相关推荐
- [制作实践]一种基于LM2576的多功能开关电源设计
http://bbs.kechuang.org/read-kc-tid-9837-page-e.html 摘要:本文介绍了一种性价比高.功能丰富的程控开关电源的设计,对基于LM2576控制核心的升.降 ...
- 硬件工程师-BOOST升压电源设计
目录 一.Boost变换原理 二.Boost电路电感电流模式 三.Boost电路DCM模式下的输出电压 四.Boost电路基本参数 五.Boost电路电感计算与选择 六.Boost电路电感计算与选择举 ...
- 电源设计经验谈1-5
1:为您的电源选择正确的工作频率 欢迎来到电源设计经验谈!随着现在 对更高效.更低成本电源解决方案需求的 强调,我们创建了该专栏,就各种电源管 理课题提出一些对您有帮助的小技巧.该 专栏面向各级设计工 ...
- 电源设计经验谈1-9
2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> 1:为您的电源选择正确的工作频率 欢迎来到电源设计经验谈!随着现在 对更高效.更低成本电源解决方案需求的 强调,我们创建了该专 ...
- 基于LM2576的降压电源的分析与设计
基于 LM2576 的降压电源分析和设计 设计要求: 设计一个基于LM2576降压开关电源,输入15-24V,输出5V/2.5A.要求提供完整的理论设计报告和测试表格:要求尽量降低输出纹波,减小体 ...
- c语言开发数控软件编程电源,基于单片机数控电源设计.doc
基于单片机数控电源设计 1 绪论 在现在的生活中,我们常常会用到各种电源,电源技术服务于各行各业.直流稳压电源是电子技术中常用设备,广泛应用于实验.教学.科研等领域.数控电源一般采用单片机系统来构成. ...
- 电源系统——DCDC升压变换器设计步骤
DCDC降压变换器设计步骤 前言 一.需求是什么 二.设计步骤 1.选择开关电源转换器 2.电感选型 3.二极管选型 4.输入输出电容选型 前言 DCDC升压变换器设计步骤总结 一.需求是什么 例:设 ...
- 基于 TPS54310的雷达视频信号模拟器的电源设计
基于 TPS54310的雷达视频信号模拟器的电源设计 [日期:2008-10-13] 来源:国外电子元器件 作者:刘东海,任勇峰,李圣昆 [字体:大 中 小] <script src=&quo ...
- 电池供电应用中的电源设计:干电池特性了解、LDO与DC-DC选型设计、电流检测方案要点
往期系列文章: 1.裸机项目开发经验分享 - 完整开发流程介绍(项目规划与执行.器件选型.资料检索.产品测试思路等) 2.裸机项目代码设计与管理 - 项目程序的组织管理.设计优化思路等经验分享 3.裸 ...
最新文章
- 惨淡!苏州楼市政策调控下,这些房企高调入驻,如今黯然离场?
- C#入门篇5-6:流程控制语句 foreach
- js、jquery、h5、css等简记
- Docker(五):Docker 三剑客之 Docker Machine
- 根据时间格式字符串取出时分秒各自的数值
- Vim的新一代补全插件:coc.nvim
- 腾讯CKV海量分布式存储系统
- 直击案发现场!TCP 10倍延迟的真相是?
- 一群阿里人如何用 10 年自研洛神云网络平台?技术架构演进全揭秘!
- MySQL innosetup_jdk,tomcat,mysql,innosetup封装
- ActionT 委托
- android蓝牙软件,Android手机蓝牙助手(Bluetooth File Transfer)
- 人脸识别接口_人脸识别双目摄像头模组应用系统
- 用PS快速给图片添加逼真彩虹效果
- 一个投标经理的标书检查笔记,拿来就用!
- 从程序员的角度设计一个Java的神经网络
- MySQL 手动配置环境变量(详细)
- linux服务器无法识别u盘,linux系统下不能识别U盘
- 【系统分析师之路】2015年系统分析师上午综合知识真题
- STC89c52定时器的使用以及相关案例