功率稳压逆变电源的设计与制作
未倒相的正极性驱动脉冲使三极管Q截止。在驱动脉冲上升沿开始,正极性脉冲通过二极管D加到MOS FET开关管栅—源极,对栅源极电容CGS充电,当充电电压达到开关管栅极电压阈值时,其漏源极导通。正脉冲持续期过后,IC内部缓冲放大器发射极电平为零,输出端将有一定时间的死区。此时,Q的发射极带有CGS充电电压,因而Q导通,CGS通过Q的ec极放电,Q的集电极电流为灌电流通路。R2为开关管的栅极电阻,目的是避免开关管的栅极在Q、D转换过程中悬空,否则其近似无穷大的高输入阻抗极容易被干扰电平所击穿。采用此方式利用普通双端输出集成电路,驱动MOS FET开关管,可以达到比较理想的效果。为了降低导通/截止损耗,D应选用快速开关二极管。Q的集电极电流应根据开关管决定,若为了提高输出功率,每路输出采用多只MOS FET管并联应用,则应选择ICM足够大的灌流三极管和高速开关二极管。
三、TL494应用
目前所有的双端输出驱动IC中,可以说美国德克萨斯仪器公司开发的TL494功能最完善、驱动能力最强,其两路时序不同的输出总电流为SG3525的两倍,达到400mA。仅此一点,使输出功率千瓦级及以上的开关电源、DC/DC变换器、逆变器,几乎无一例外地采用TL494。虽然TL494设计用于驱动双极型开关管,然而目前绝大部分采用MOS FET开关管的设备,利用外设灌流电路,也广泛采用TL494。为此,本节中将详细介绍其功能及应用电路。其内部电路功能、特点及应用方法如下:
A.内置RC定时电路设定频率的独立锯齿波振荡器,其振荡频率fo(kHz)=1.2/R(kΩ)·C(μF),其最高振荡频率可达300kHz,既能驱动双极性开关管,增设灌电流通路后,还能驱动MOS FET开关管。
B.内部设有比较器组成的死区时间控制电路,用外加电压控制比较器的输出电平,通过其输出电平使触发器翻转,控制两路输出之间的死区时间。当第4脚电平升高时,死区时间增大。
C.触发器的两路输出设有控制电路,使Q1、Q2既可输出双端时序不同的驱动脉冲,驱动推挽开关电路和半桥开关电路,同时也可输出同相序的单端驱动脉冲,驱动单端开关电路。
E.输出驱动电流单端达到400mA,能直接驱动峰值电流达5A的开关电路。双端输出脉冲峰值为2×200mA,加入驱动级即能驱动近千瓦的推挽式和桥式电路。
TL494的各脚功能及参数如下:第1、16脚为误差放大器A1、A2的同相输入端。最高输入电压不超过Vcc+0.3V。第2、15脚为误差放大器A1、A2的反相输入端。可接入误差检出的基准电压。第3脚为误差放大器A1、A2的输出端。集成电路内部用于控制PWM比较器的同相输入端,当A1、A2任一输出电压升高时,控制PWM比较器的输出脉宽减小。同时,该输出端还引出端外,以便与第2、15脚间接入RC频率校正电路和直接负反馈电路,一则稳定误差放大器的增益,二则防止其高频自激。另外,第3脚电压反比于输出脉宽,也可利用该端功能实现高电平保护。第4脚为死区时间控制端。当外加1V以下的电压时,死区时间与外加电压成正比。如果电压超过1V,内部比较器将关断触发器的输出脉冲。第5脚为锯齿波振荡器外接定时电容端,第6脚为锯齿波振荡器外接定时电阻端,一般用于驱动双极性三极管时需限制振荡频率小于40kHz。第7脚为接地端。第8、11脚为两路驱动放大器NPN管的集电极开路输出端。当第8、11脚接Vcc,第9、10脚接入发射极负载电阻到地时,两路为正极性图腾柱式输出,用以驱动各种推挽开关电路。当第8、11脚接地时,两路为同相位驱动脉冲输出。第8、11脚和9、10脚可直接并联,双端输出时最大驱动电流为2×200mA,并联运用时最大驱动电流为400mA。第14脚为内部基准电压精密稳压电路端。输出5V±0.25V的基准电压,最大负载电流为10mA。用于误差检出基准电压和控制模式的控制电压。TL494的极限参数:最高瞬间工作电压(12脚)42V,最大输出电流250mA,最高误差输入电压Vcc+0.3V,测试/环境温度≤45℃,最大允许功耗1W,最高结温150℃,使用温度范围0~70℃,保存温度-65~+150℃。
TL494的标准应用参数:Vcc(第12脚)为7~40V,Vcc1(第8脚)、Vcc2(第11脚)为40V,Ic1、Ic2为200mA,RT取值范围1.8~500kΩ,CT取值范围4700pF~10μF,最高振荡频率(fOSC)≤300kHz。
外刊介绍的利用TL494组成的400W大功率稳压逆变器电路。它激式变换部分采用TL494,VT1、VT2、VD3、VD4构成灌电流驱动电路,驱动两路各两只60V/30A的MOS FET开关管。如需提高输出功率,每路可采用3~4只开关管并联应用,电路不变。TL494在该逆变器中的应用方法如下:
第1、2脚构成稳压
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