基于TL494集成電路的大功率反相降壓升壓變換器電路設(shè)計

時間：2024-12-03 20:42:29

關(guān)鍵字：集成電路 DC-DC轉(zhuǎn)換器 XL6009

手機(jī)看文章

掃描二維碼
隨時隨地手機(jī)看文章

[導(dǎo)讀]降壓-升壓轉(zhuǎn)換器是一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，它使用降壓和升壓轉(zhuǎn)換器的相同概念，但采用簡化的組合電路。顧名思義，buck-boost轉(zhuǎn)換器的主要特點(diǎn)是即使輸入電壓低于輸出電壓也能使輸出電壓恒定，這意味著該電路可以根據(jù)輸入電壓在buck和boost模式下工作。在我們之前的一篇文章中，我們還使用XL6009 IC構(gòu)建了一個非反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，如果感興趣，您也可以查看一下。

降壓-升壓轉(zhuǎn)換器是一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，它使用降壓和升壓轉(zhuǎn)換器的相同概念，但采用簡化的組合電路。顧名思義，buck-boost轉(zhuǎn)換器的主要特點(diǎn)是即使輸入電壓低于輸出電壓也能使輸出電壓恒定，這意味著該電路可以根據(jù)輸入電壓在buck和boost模式下工作。在我們之前的一篇文章中，我們還使用XL6009 IC構(gòu)建了一個非反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器，如果感興趣，您也可以查看一下。

在本文中，我們將了解，設(shè)計，計算和測試一個基于流行的TL494 IC的基本大功率逆變降壓轉(zhuǎn)換電路，最后，將有一個詳細(xì)的視頻顯示該電路的工作原理。所以，事不宜遲，我們直接開始吧。

反相Buck-Boost轉(zhuǎn)換器是如何工作的?

降壓-升壓變換器是一種DC-DC變換器，它的輸出電壓大小不同。根據(jù)PWM脈沖和負(fù)載情況，輸出電壓可以大于小于或等于輸入電壓。Buck-boost變換器與反激變換器非常相似，但Buck-boost變換器使用單個電感而不是變壓器。它們有兩種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：反相Buck-Boost轉(zhuǎn)換器和非反相Buck-Boost轉(zhuǎn)換器。在這個項目中，我們將只討論非反相降壓升壓變換器。非反相降壓升壓變換器的基本原理圖如下所示。

正如你在上面的圖像中所看到的，反相轉(zhuǎn)換器的輸出與輸入完全相反。我們得到的不是VCC，而是接地，我們得到的不是接地，而是VCC，那么電壓是如何反轉(zhuǎn)的呢?要回答這個問題，我們需要知道這個電路的工作原理。

如圖所示，該電路由電感、二極管、作為開關(guān)的MOSFET和電容器組成。我們用一個開關(guān)信號來操作這個電路。由于使用的MOSFET是p溝道MOSFET，當(dāng)脈沖低時它打開，當(dāng)脈沖高時它關(guān)閉?，F(xiàn)在，當(dāng)MOSFET打開時，電感充電并建立其能量;當(dāng)這種情況發(fā)生時，二極管阻止電容器充電。

現(xiàn)在，當(dāng)MOSFET關(guān)閉時，線圈的能量被轉(zhuǎn)移到電容器中，從電容器流向負(fù)載，但由于二極管以相反的方向連接，電壓的極性現(xiàn)在與輸入相反，這就是為什么它被稱為反相降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。

構(gòu)建基于TL494的Buck-Boost轉(zhuǎn)換器所需的組件

下面列出了構(gòu)建基于TL494的Buck-Boost轉(zhuǎn)換器所需的組件。在這個項目中使用的組件是非常通用的，你可以在你當(dāng)?shù)氐膼酆蒙痰暾业剿麄冎械拇蠖鄶?shù)。

?IC TL494 PWM控制器- 1

?Irfz44n most - 1

?220 uH電感- 1

?LM358運(yùn)算放大器- 1

?MBR20100CT二極管- 1

?5.08mm螺釘端子- 2

?1000uF，25V電容- 2

?1000uF，63V電容- 1

?2.2nF電容器- 1

?R560電阻- 2

?2.2K電阻，1% - 2

?4.7K， 1%電阻- 1

?10K， 1%電阻- 6

?50K電阻- 1

?10K Trim-Pot - 1

?PCB板

基于TL494的Buck-Boost轉(zhuǎn)換器原理圖

基于TL494的反相Buck-Boost轉(zhuǎn)換器的完整電路圖如下所示。

這個電路的工作原理很簡單。電路分為三部分，第一部分是TL494 PWM控制器。我們使用TL494 PWM控制器來驅(qū)動MOSFET。該IC配置為以100KHz開關(guān)頻率切換，適用于這種類型的應(yīng)用。如果您想了解更多關(guān)于TL494 IC及其配置的信息，請查看我們之前關(guān)于基于TL494的Buck轉(zhuǎn)換器的項目，我們已經(jīng)詳細(xì)討論了TL494 IC。接下來，我們要介紹的是負(fù)責(zé)buck-boost操作的電路。

正如您在上面左側(cè)的原理圖中所看到的，我們的反相降壓升壓轉(zhuǎn)換器使用p溝道MOSFET作為開關(guān)，但p溝道MOSFET的一大缺點(diǎn)是其內(nèi)阻。如果我們考慮一個通用的IRF9540 p溝道MOSFET，它的內(nèi)阻是0.22R或220ms，但如果我們考慮它的互補(bǔ)n溝道的IRF540，它的內(nèi)阻是0.077R或77ms，比p溝道小3倍。這就是我們決定修改電路的原因。我們這樣做是為了使用n溝道MOSFET來驅(qū)動電路，左邊的上述簡化電路正好顯示了這一點(diǎn)。它使用n溝道MOSFET而不是p溝道1。

電路的最后一部分是差分放大器。差分放大器接收兩個電壓值，找出這兩個值之間的差值，并將其放大。由此產(chǎn)生的電壓可以從輸出引腳獲得。在之前的一個項目中，我們建立了一個電壓減法電路，我們使用了一個差分放大器，并解釋了它的所有細(xì)節(jié)，所以如果你想學(xué)習(xí)差分放大器的工作原理，請查看。

最后，電阻R19和R20形成一個分壓器，將電壓反饋到TL494 IC的引腳1，該引腳1根據(jù)負(fù)載情況調(diào)節(jié)PWM脈沖。