开关电源课程设计报告

摘要

本次电力电子装置设计与制作，利用BUCK型转换器来实现16V-8V的开关直流降压电源的设计。使用TL494作为控制芯片输出脉冲信号从而控制MOS管的开通与关断。为了将MOS管G极和S极隔离，本设计采用了推挽式放大电路。另外本设计还加入了反馈环节，利用芯片自身的基准电压与反馈信号进行比较来调节输出脉冲的占空比，进而调整主电路的输出电压维持在一个稳定的电压状态。

关键词：DC/DC；开关电源；Buck电路；TL494

Abstract

This Power electronic equipment design is used by BUCK to catch the goal of 16V-8VSwitch dc step-down power supply design. Use TL494 as control chip output pulse signal to control the opening of MOS tube and shut off. In order to make the MOS tube G pole and S pole separate, this design uses a push-pull amplifier circuit. In addition, the design also joined the feedback link to make the circuit more accurate and stable .

Key word: BUCK type converter, Step-down power, TL494

目录

一方案论证与选择 (1)

1.1基本要求 (1)

1.2方案设计 (1)

二BUCK电路总原理图和工作原理 (2)

2.1 系统总体框图及电路原理图 (2)

2.2 BUCK 主电路原理图及工作原理 (3)

2.3控制电路图与工作原理 (3)

三主要器件的原理和电路参数的设计 (4)

3.1 电源管理芯片TL494 (4)

3.1.1 TL494 芯片主要特征 (4)

3.1.2 TL494 工作原理简述 (4)

3.1.3 TL494脉冲控制 (4)

3.2 BUCK电路电感电容值的计算和选择 (5)

3.2.1 电感L的确定 (6)

3.2.2 电容C的确定 (6)

3.3.3 MOSFET的选择 (6)

3.4输出电路 (7)

四实验结果图及分析 (7)

4.1实验结果图如下： (7)

4.2实验结果分析 (8)

设计小结 (9)

参考文献 (9)

一方案论证与选择

开关电源是利用现代电子电力技术控制功率器件（MOSFET、三极管等）的导通和关断时间来稳定输出电压的一种稳压电源，具有转换效率高，体积小，重量轻，控制精度高等优点。开关电源与传统线性电源相比有以下区别：

1)开关电源是直流电转变为高频脉冲电流，将电能储存到电感、电容元件中，

利用电感、电容的特性将电能按预定的要求释放出来来改变输出电压或电流的；线性电源没有高频脉冲和储存元件，它利用元器件线性特性在负载变化时瞬间反馈控制输入达到稳定电压和电流的。

2)开关电源可以降压，也可以升压；线性电源只能降压。

3)开关电源效率高；线性电源效率低。

4)线性电源控制速度快，波纹小；开关电源波纹大。

1.1基本要求

输入直流15V，输出10V；开关振荡频率23.4KHz。

1.2方案设计

采用MOSFET作为功率转换元件，MOSFET具有压降小，输入电阻高，动态特性好等特点。控制方案采用TL494CJ脉冲宽度调制芯片，极大地简化电路设计，而且该芯片是一种功能非常完善的PWM驱动电路芯片，适用于多数电路，性能稳定，可靠性高，具有很大的现实意义。

二 BUCK电路总原理图和工作原理

2.1 系统总体框图及电路原理图

2-1BUCK电路总结构框图及电路原理图

2.2 BUCK 主电路原理图及工作原理

2-2 BUCK主电路图

本次课程设计中采用降压式开关电源（BUCK）。降压式开关电源的典型电路如图2-2所示。当开关管S 导通时，二极管D 截止，输人的整流电压经S和L向Ｃ充电，这一电流使电感Ｌ中的储能增加。当开关管S截止时，电感Ｌ感应出左负右正的电压，经负载RL和续流二极管D释放电感Ｌ中存储的能量，维持输出直流电压不变。电路输出直流电压的高低由加在S基极上的脉冲宽度确定。这种电路使用元件少，只需要利用电感、电容和二极管即可实现

2.3控制电路图与工作原理

2-3 BUCK控制原理图

芯片14脚输出基准电压通过电阻分压进入15号脚作来与16号反馈信号进行比较的基值。从主电路输出端引出的反馈信号即16号脚，与15号脚的基值进行比较，从面调节8号脚和11号脚输出的脉冲信号的占空比，从而达到调节MOS管的开通与关断的频率与时间，最终实现输出端输出理想的稳定的电压值。本次设计选择输入15V，输出10V。

三主要器件的原理和电路参数的设计

3.1 电源管理芯片TL494

TL494是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能，广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式，以适应不同场合的要求。

3.1.1 TL494 芯片主要特征

·集成了全部的脉宽调制电路

·内置主从振荡器

·内置误差放大器

·内置5.0V参考基准电压源Array·可调整死区时间

·内置功率晶体管可提供最大500mA的驱动能力

·输出可控制推拉电路或单端电路

·欠压保护

3.1.2 TL494 工作原理简述

TL494 是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿

波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电和一个电容进行调节，其振荡频率计算公式为：

输出脉冲的宽度是通过电容CT 上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。功率输出管Q1 和Q2受控于或非门。当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通，即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。当控制信号增大，输出脉冲的宽度将减小。

3.1.3 TL494脉冲控制

控制信号由集成电路外部输入，一路送至死区时间比较器，一路送往误差放大器的输入端。死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压，它限制了最小输出

死区时间约等于锯齿波周期的4%，当输出端接地，最大输出占空比为96%，而输