TL494脉宽调制器集成电路的设计与实现

　　详细介绍了TL494脉宽调制器集成电路的内部结构和工作原理，并给出了TL494在脉冲激光电源中的应用及测试波形。

　　目前，用于驱动逆变器信号的电路很多，常用的主要是脉宽调制器（PWM），其集成化电路种类很多，如TL494，3524，3525等。这类电路产生半桥式逆变器所需要的相位相差180度的两组触发信号.TL494是典型的固定频率脉宽调制控制集成电路，它包含了控制开关电源所需的全部功能，可作为单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源的控制器.TL494是有16引脚双列直插式塑料封装集成芯片。它的工作频率为1～300kHz，输出电压达40V，输出电流为200mA.TL494广泛应用于1000W以下的大功率开关电源中，它既可以驱动150W以下的单端式开关电源，也可以驱动300～1000W的桥式和半桥式电路。

　　1脉宽调制器芯片TL494的工作原理

　　TL494是美国德州仪器公司最先生产的PWM发生器，它本是为开关电源而设计的，但至今除用于开关电源类电力电子设备之外，还用于直流调速、正弦波单相逆变电源等系统。

　　1.1TL494的内部结构和工作原理

　　TL494的内部结构合工作原理框图如图1所示。

　　

　　图1TL494内部结构和工作原理框图

　　从图1可见，该集成电路内集成有一个振荡器OSC、两个误差放大器、两个比较器（死区时间控制比较器和PWM比较器）、一个触发器FF、两个与门和两个或非门、一个或门、一个+5V基准电源，两个NPN输出功率放大用开关晶体管。它的工作原理可简述为：当TL494的引脚5与6接上电容与电阻后，集成在其内部的振荡器便使引脚5所接电容恒流充电和快速放电，在电容CT上形成锯齿波，该锯齿波同时加给死区时间控制比较器和PWM比较器，死区时间控制比较器按TL494的引脚4所设定的电平高低输出相应宽度的脉冲信号;

　　另一方面在2#误差放大器输出的保护信号无效（为高电平时），PWM比较器根据1#误差放大器输出的调节信号（或引脚3直接输入的电平信号）与锯齿波比较在输出形成相应的PWM脉冲波，该脉冲波与死区时间控制比较器输出的脉冲相或后，一方面提供给触发器作为时间信号，同时提供给输出控制或非门，触发器按CK端的时钟信号，在与端输出相位互差π的PWM脉冲信号，若引脚13为高电平，则内部的两个与门输出的PWM脉冲信号，给信号经输出两个或非门与前述的信号或非后有输出功率放大的开关晶体管放大后输出;相反，当引脚13为低电平时，两个与门输出恒为低电平，所以两个或非门输出相同的脉冲信号，在应看到，若用TL494的误差放大器坐保护比较器，保护动作时，引脚3被置为恒低电平，TL494辆路均输出低电平。

　　1.2TL494的引脚说明

　　TL494采用标准双列直插式16引脚（DIP-16）封装。它的引脚的名称、功能见表1。

　　表1TL494的引脚说明

　　

　　2TL494的应用

　　在脉冲激光电源中，充电电路的设计是很重要的，它决定脉冲激光电源的技术指标。一般对充电电路的要求是：（1）充电效率高;（2）储能电容器能存储所需的能量，且连续可调;（3）充电精度高，保证存储的能量稳定。为此，串联谐振式逆变器在脉冲激光电源中得到了广泛的应用。

　　

　　图2由TL494产生的两路脉冲信号电路

　　TL494脉宽调制器集成电路是为开关电源而设计的.TL494在脉冲激光电源中的应用电路如图2所示。由R1和C1控制产生脉冲的频率，R1采用可调精密电位器，故可根据需要调节产生脉冲的频率。调节可调精密电位器R2可以调节两路脉冲的死区时间，为了避免开关管的滞后效应造成瞬间导通而击穿开关管，在脉冲的序列之间留有一定的空隙，这是很必要的.14脚为TL494的内部参考电压，为+5V，如果此引脚的电压低于+5V，该芯片可能出了故障，这是一个很重要的测试点.13脚接+5V时，TL494输出为推挽工作方式。输出A、B由EXB841驱动后控制IGBT的开启与关断。

　　

　　图2由TL494产生的两路脉冲信号电路

　　

　　图4图2中的A、B点的波形

　　3结论

　　TL494是典型的固定频率脉宽调制控制集成电路，它包含了控制开关电源所需的全部功能，可作为单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源的控制系统。图3和图4分别给出了图2中的TL494引脚4和引脚5的测试波形、A点与B点的测试波形。在图3中1路是TL494引脚4的测试波形，2路是TL494引脚5的测试波形。在TL494的外围电路连接良好的情况下，加电测试的引脚5端，应能测到锯齿波形，如果测不到该波形，则可判断芯片已经损坏。在图4中1路是图2中A的测试波形，2路是图2中B的测试波形.A点和B点轮流工作，而且还有死区，用这两路方波经过新型驱动芯片EXB841来驱动东芝MG75Q2YS50型双IGBT，控制脉冲激光电源的充电。由于TL494的功能强;电路简单;输出稳定性好;可靠性高，所以应用特别广泛，远远超出了它最初设计的目的.