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TL494

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TL494,是一種開關電源脈寬調變(PWM)控制晶片

圖示

技術規格

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ATX半橋電源上。直至今日,仍有相當比例的PC機電源基於TL494晶片。多年來,作為最廉價的雙端PWM晶片,TL494在雙端拓撲,如推挽和半橋中應用極多。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電晶體(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晶片,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兼容晶片命名為KA7500。

雖然TL494的架構被歷史證明極為優秀,但由於其老舊的製程、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作為主控晶片了,儘管低端、中端市場仍然大量採用。

工作部件及原理

5V基準源

TL494內置了基於帶隙原理基準源,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,由外界輸入訊號。 兩個運放的輸出端分別接一個二極體,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

運算放大器輸出的訊號(COMP引腳)在晶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引腳的訊號時,比較器輸出0,反之則輸出1.

脈衝正反器

脈衝正反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正反器實行干擾,限制最大占空比。可設置的每端占空比上限最高為45%,在工作頻率高於150KHz時占空比上限是42%左右。(當DTC引腳電平被設為0時)

時序圖

示例設計

注意:以下的示例設計是過於陳舊的。新的設計有更高的效率和更低的成本。

ATX半橋電源

ATX半橋電源

Buck降壓電源

Buck拓撲穩壓電源

參考文獻