0 引 言

　　線性穩(wěn)壓電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，調(diào)整方便,，輸出電壓脈動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是效率低,，一般只有20％～40％,，并且比較笨重。開關(guān)型穩(wěn)壓電路能克服線性穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn),，具有效率高,，一般能達(dá)到65％～90％，并且體積小，重量輕,，對(duì)電網(wǎng)電壓要求不高,，因而在實(shí)際生活中得到廣泛應(yīng)用。也正因?yàn)槠鋺?yīng)用的廣泛性,，相應(yīng)專業(yè)的學(xué)生就更應(yīng)該深刻和熟練地掌握它,，在此以設(shè)計(jì)脈沖寬度調(diào)制型開關(guān)電路(PWM)為基礎(chǔ)，詳細(xì)解說(shuō)該系統(tǒng)的調(diào)試過程,。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

　　PWM型的開關(guān)電源" title="開關(guān)電源">開關(guān)電源整體框圖如圖1所示,。變壓、整流,、濾波模塊處理起來(lái)比較簡(jiǎn)單,，只要采用相應(yīng)的變壓器、單相全波整流,、電容式濾波即可實(shí)現(xiàn),，這里不用更多的篇幅介紹。此系統(tǒng)的核心模塊是方框圖中的閉合(負(fù)反饋)模塊,。如果直接采用Boost型DC-DC升壓器,，實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單，但輸出／輸入電壓比太大,，占空比也大,，而將使輸出電壓范圍變小，難以達(dá)到較高的指標(biāo),，且為開環(huán)控制,。對(duì)此采用Maxim公司生產(chǎn)的專用開關(guān)芯片TL494" title="TL494">TL494芯片，它采用開關(guān)脈寬調(diào)制(PWM),，效率高,，外圍電路也較簡(jiǎn)單，可以方便實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,。

　　1．1 TL494工作原理

　　TL494內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示,，它是一種固定頻率可自行設(shè)置，并應(yīng)用脈空調(diào)制的控制電路,，其中,，振蕩頻率fosc=1．1／(RTCT)。具體來(lái)講,，由于誤差放大器輸入口1,，2(或3，4)的值不等,，產(chǎn)生偏差,，偏差送入PWM比較器與鋸齒波(鋸齒波的頻率由振蕩頻率確定,，幅值是定值)比較，在偏差大于鋸齒波范圍內(nèi)時(shí),，9口(或10口)輸出低電平,，在偏差小于鋸齒波范圍內(nèi)時(shí)，9口(或10口)輸出高電平,。若偏差值越大，TL494輸出高電平的區(qū)間越小,。由此可見,，通過調(diào)整誤差放大器輸入口的偏差可改變占空比。

　　1．2 升壓變換器的工作原理

　　如圖3所示,，通過控制開關(guān)管Q1的導(dǎo)通比,，可控制升壓變換器的輸出電壓。它的工作原理是：設(shè)開關(guān)管Q1由信號(hào)VG控制,，當(dāng)VG為高電平時(shí),，Q1導(dǎo)通，反之,，Q1關(guān)斷,。當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，電感兩端電壓VL=Vi,，電感儲(chǔ)能增加,，同時(shí)負(fù)載由電容供電。當(dāng)Q1斷開時(shí),，因電感L上的電流不能突變,，故電感電流iL向電容和負(fù)載供電，電感上儲(chǔ)存的能量傳遞到電容,、負(fù)載側(cè),。此時(shí)，iL減小,，L上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)VL<0,，所以Vo>Vi。由此,，當(dāng)Q1導(dǎo)通的時(shí)間越長(zhǎng)(即占空比越大),，電感上儲(chǔ)存的能量越多，Vo也越大,。

　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　基于前面的分析,，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)接線圖如圖3所示。

　　誤差放大器的反相端2口輸入給定值(可用單片機(jī)實(shí)現(xiàn),，限于篇幅,，不做介紹),，用來(lái)控制輸出電壓；同相端1口輸入／輸出電壓的反饋電壓,，形成閉環(huán)控制,。當(dāng)輸出電壓高于期望值時(shí)，反饋輸入1口的電壓升高,，誤差放大器的輸出增加,，占空比減小,；當(dāng)輸出電壓減小時(shí),，基本可以做到與期望值相等，從而維持輸出電壓的穩(wěn)定,。若想增大輸出,，可升高2口的電壓?？刂七^程如下：原系統(tǒng)穩(wěn)定,，當(dāng)升高2口電壓，1口電壓瞬時(shí)不變,，誤差放大器輸出減小,，占空比變大，電壓升高,。若想減小輸出,，可降低2口的電壓。

　　3 系統(tǒng)調(diào)試

　　在確定上述總體設(shè)計(jì)后,，采用分模塊的調(diào)試方法進(jìn)行電路調(diào)試,。

　　3．1 TL494性能測(cè)試

　　按圖4接線，測(cè)試2口的輸入電壓(誤差放大器反相端2口采用基準(zhǔn)電壓輸入),，改變1口的輸入電壓,，觀察9，3口的輸出波形,。由實(shí)驗(yàn)可以得到：TL494的基準(zhǔn)電壓是3．5 V,；輸出波形為PWM波；誤差放大器工作在非線性區(qū),，只有當(dāng)輸入(1,，2)口的偏差在零到幾十個(gè)毫伏之間時(shí)，PWM才是可調(diào)的,；改變1口的電壓,，可改變PWM的占空比。

　　3．2 升壓變換器的工作性能測(cè)試

　　按圖5接線,，給1口加入使開關(guān)管達(dá)到飽和的方波信號(hào)：

　　(1)改變方波信號(hào)的占空比和方波信號(hào)的頻率,；

　　(2)給輸出端加上負(fù)載,。

　　由實(shí)驗(yàn)可以得到，改變占空比,，可以改變輸出電壓的大小;加上負(fù)載,，電壓降低，但通過調(diào)節(jié)占空比,，可使電壓升高,；方波信號(hào)的頻率越大，改變占空比,，調(diào)節(jié)輸出電壓的范圍越小,。

　　3．3 聯(lián)調(diào)

　　在上述兩步都能得到準(zhǔn)確信息之后，將兩模塊進(jìn)行聯(lián)調(diào),，見圖4。若無(wú)誤,，即可實(shí)現(xiàn)輸出端穩(wěn)定的電壓輸出,，且可通過改變2口的給定值實(shí)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)(升壓)改變輸出電壓。具體范圍與所選擇電感,、電容和系統(tǒng)工作的頻率有關(guān),，限于篇幅，這里不做介紹,。

　　3．4 加入MOSFET(IRF640" title="IRF640">IRF640)驅(qū)動(dòng)

　　完成上述電路后,，接下來(lái)要考慮系統(tǒng)的性能指標(biāo)，除上述電容,、電感,、工作頻率的參數(shù)外，性能指標(biāo)的優(yōu)越還與MOSFET有關(guān),。為此,，在TL494的9口和IRF9540開關(guān)管之間加入驅(qū)動(dòng)電路IR2111，如圖6所示,。

　　4 結(jié) 語(yǔ)

　　按上述步驟進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),，不僅電路簡(jiǎn)單，可以比較深刻地掌握TL494的工作原理,、開關(guān)電源的工作原理,、負(fù)反饋的工作原理等，而且查找電路錯(cuò)誤也比較方便,。對(duì)于該電路的性能指標(biāo)測(cè)試,，由于元器件的參數(shù)不同，指標(biāo)略有不同,，但基本上各參數(shù)的指標(biāo)都較高,，如DC-DC變換器的效率可達(dá)85％以上,。