TL494芯片在24V直流電源模塊上應(yīng)用的探討

天津鐵路信號(hào)有限責(zé)任公司 鞠宏偉

目前，隨著鐵路信號(hào)設(shè)備正逐漸向模塊化、電子化、智能化發(fā)展，電源設(shè)備也逐步實(shí)現(xiàn)了模塊化、高頻化。其中，PWM控制技術(shù)在電源模塊中的應(yīng)用最為廣泛，以實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變電路的控制。TL494芯片作為PWM控制芯片電路的核心器件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、輸出電壓范圍寬、過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)功能易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。

1 TL494芯片

TL494芯片是一種固定頻率的脈沖寬度控制器，芯片內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，通過(guò)引腳5、6外接的電阻和電容進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)振蕩頻率，改變電源效率，適用于頻率較高的電路。芯片引腳3為誤差放大器的補(bǔ)償輸入，通過(guò)控制引腳3可實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)功能。芯片引腳14集成了5V基準(zhǔn)電壓，為過(guò)流保護(hù)電路和電壓范圍調(diào)節(jié)電路提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。芯片通過(guò)調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間控制脈沖寬度，從而調(diào)節(jié)輸出電壓范圍。芯片內(nèi)部引腳如圖1所示。

圖1 TL494芯片內(nèi)部原理

2 TL494控制電路應(yīng)用

2.1 工作電源

當(dāng)TL494芯片引腳12接通DC 15V，引腳7接通GND時(shí)，TL494芯片得電工作，引腳14會(huì)輸出穩(wěn)定DC 5V電壓，可以通過(guò)測(cè)量引腳14電壓值判斷TL494芯片是否正常工作。

2.2 頻率、占空比選取

圖2 TL494芯片時(shí)序波形

TL494芯片引腳13為輸出控制引腳，本電路將引腳13接DC 5V，設(shè)定其最大輸出占空比為48%，實(shí)現(xiàn)雙路正激式DC/DC逆變電路。占空比越大，功率管輸出功率越大，變壓器的漏感也逐漸增大，當(dāng)漏感能量可充分抵消功率管帶來(lái)的低損耗時(shí)，占空比為最佳選擇。通過(guò)計(jì)算，確定本電路最大占空比為17%，其計(jì)算公式：

式(1)中，D為占空比，Vout為變壓器輸出電壓，Vin為變壓器輸入電壓，N1為變壓器一次側(cè)匝數(shù)，N2為變壓器二次側(cè)匝數(shù)。本電路選取變壓器匝數(shù)比為15:7，實(shí)現(xiàn)占空比為17%。

TL494芯片引腳8、9和引腳11、10為兩組輸出脈沖的引腳，向驅(qū)動(dòng)電路提供相位差180°的兩組脈沖，其脈沖時(shí)序波形如圖2所示。

2.3 過(guò)壓保護(hù)

TL494芯片引腳3為誤差放大器的補(bǔ)償輸入，通過(guò)設(shè)計(jì)外圍電路實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)功能。引腳3電壓從DC 0.5V到3.5V變化時(shí)，輸出脈沖寬度從確定好的死區(qū)時(shí)間變化至0，當(dāng)使引腳3觸發(fā)一個(gè)高電平（大于DC 3.5V）時(shí)，TL494芯片停止工作，實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)功能。

圖3 過(guò)壓保護(hù)電路

2.4 過(guò)流保護(hù)

圖4 過(guò)流保護(hù)電路

2.5 電壓范圍調(diào)節(jié)

圖5 電壓范圍調(diào)節(jié)電路

結(jié)束語(yǔ)：24V直流電源模塊通過(guò)對(duì)TL494芯片的成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了頻率、占空比選取、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等功能，具備了高穩(wěn)壓精度（1%）、高電磁兼容性能等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到可靠性、可用性、可維護(hù)性、安全性等多方面的要求，符合相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，已通過(guò)CE認(rèn)證。目前該電源模塊已銷售到全國(guó)各鐵路及城市軌道交通的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中，為公司帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益，運(yùn)行效果良好、性能穩(wěn)定，受到了用戶的認(rèn)可和好評(píng)。