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TL494

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TL494,是一種開關電源脈寬調製(PWM)控制芯片
中文名
TL494
外文名
TL494
基本信息
一種固定頻率脈寬調製電路
主要特徵
集成了全部的脈寬調製電路。
廣泛應用
單端正激雙管式、半橋式

TL494簡介

TL494,是一種開關電源脈寬調製(PWM)控制芯片。 [1] 

TL494技術規格

  • 調製方式:定頻調寬
  • 控制模式:電壓模式
  • 最高額定頻率:300000Hz
  • 輸出端口:雙端交錯
  • 每端最大佔空比:45%
  • 封裝:SOP-16, DIP-16
  • 常用拓撲:Buck、推輓、半橋 [1] 

TL494歷史和現狀

TL494於1980年代初由德州儀器公司設計並推出,推出後立刻得到市場的廣泛接受,尤其是在PC機的ATX半橋電源上。直至今日,仍有相當比例的PC機電源基於TL494芯片。多年來,作為最廉價的雙端PWM芯片,TL494在雙端拓撲,如推輓和半橋中應用極多。由於其較低的工作頻率以及單端的輸出端口特性,它常配合功率雙極性晶體管(BJT)使用,如用於配合功率MOSFET則需外加電路。
TL494已成為一種工業標準芯片,由很多家集成電路廠商生產。它也被命名為其他型號,如飛兆(Fairchild,又稱仙童)公司將它的TL494兼容芯片命名為KA7500。
雖然TL494的架構被歷史證明極為優秀,但由於其老舊的工藝、低頻率、以及缺乏新的節能特性,它正在高端市場面臨着淘汰。至2008年,幾乎沒有售價高於人民幣300元的開關電源使用TL494作為主控芯片了,儘管低端、中端市場仍然大量採用。 [1] 

TL494工作部件及原理

5V基準源
TL494內置了基於帶隙原理的基準源,基準源的穩定輸出電壓為5V,條件是VCC電壓在7V以上,誤差在100mV之內。基準源的輸出引腳是第14腳 REF.
鋸齒波振盪器
TL494內置了線性鋸齒波振盪器,產生0.3~3V的鋸齒波。振盪頻率可通過外部的一個電阻Rt和一個電容Ct進行調節,其振盪頻率為:f=1/RtCt,其中Rt的單位為歐姆,Ct的單位為法拉。鋸齒波可以在Ct引腳測量到。
運算放大器
TL494集成了兩個單電源供電的運算放大器。運算放大器傳遞函數為ft(ni,inv)=A(ni-inv),但不能越出輸出擺幅。一般電源電路中,運放接成閉環運行。少數特殊情況下使用開環,由外界輸入信號。 兩個運放的輸出端分別接一個二極管,和COMP引腳以及後級電路(比較器)相連接。這保證了兩個運放中較高的輸出進入後級電路。
比較器
運算放大器輸出的信號(COMP引腳)在芯片內部進入比較器正輸入端,和進入負輸入端的鋸齒波比較。當鋸齒波高於COMP引腳的信號時,比較器輸出0,反之則輸出1.
脈衝觸發器
脈衝觸發器在鋸齒波的下降沿且比較器輸出1時導通,令兩個中的一個輸出端(依次輪流)片內三極管導通,並在比較器輸出降到0時截止。
靜區時間比較器
靜區(直譯死區)時間由Dead Time Control引腳4設置,它通過一個比較器對脈衝觸發器實行干擾,限制最大佔空比。可設置的每端佔空比上限最高為45%,在工作頻率高於150KHz時佔空比上限是42%左右。(當DTC引腳電平被設為0時)。 [1] 

TL494開關電源

開關電源(英文:Switching Power Supply),又稱交換式電源開關變換器,是一種高頻化電能轉換裝置,是電源供應器的一種。其功能是將一個位準的電壓,透過不同形式的架構轉換為用户端所需求的電壓或電流。開關電源的輸入多半是交流電源(例如市電)或是直流電源,而輸出多半是需要直流電源的設備,例如個人電腦,而開關電源就進行兩者之間電壓及電流的轉換。
開關電源不同於線性電源,開關電源利用的切換晶體管多半是在全開模式(飽和區)及全閉模式(截止區)之間切換,這兩個模式都有低耗散的特點,切換之間的轉換會有較高的耗散,但時間很短,因此比較節省能源,產生廢熱較少。理想上,開關電源本身是不會消耗電能的。電壓穩壓是透過調整晶體管導通及斷路的時間來達到。相反的,線性電源在產生輸出電壓的過程中,晶體管工作在放大區,本身也會消耗電能。開關電源的高轉換效率是其一大優點,而且因為開關電源工作頻率高,可以使用小尺寸、輕重量的變壓器,因此開關電源也會比線性電源的尺寸要小,重量也會比較輕。
若電源的高效率、體積及重量是考慮重點時,開關電源比線性電源要好。不過開關電源比較複雜,內部晶體管會頻繁切換,若切換電流尚加以處理,可能會產生噪聲及電磁干擾影響其他設備,而且若開關電源沒有特別設計,其電源功率因數可能不高。 [1] 
參考資料
  • 1.    Basso, Christophe (2012), Designing Control Loops for Linear and Switching Power Supplies: A Tutorial Guide, Artech House, ISBN 978-1608075577