北部灣職業(yè)技術(shù)學(xué)校 李加旺 黃依珍 農(nóng) 軍

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基于TL494的多路手機(jī)充電器設(shè)計(jì)

北部灣職業(yè)技術(shù)學(xué)校 李加旺 黃依珍 農(nóng) 軍

【摘要】介紹以T L494 為控制電路核心的開關(guān)穩(wěn)壓電路，實(shí)現(xiàn)對多路手機(jī)進(jìn)行充電，電路采用電壓、電流雙閉環(huán)控制，既能通過電壓反饋控制穩(wěn)定輸出電壓，又能通過電流反饋對過流和輸出短路故障實(shí)施可靠的保護(hù)。

【關(guān)鍵詞】TL494；充電器；穩(wěn)壓電路

在學(xué)校、企業(yè)的集體宿舍，由于電源插座有限，而單位為了安全美觀又不允許亂拉導(dǎo)線，給手機(jī)充電帶來許多不便，利用多路手機(jī)充電器可有效解決這一問題。本充電器可提供40路USB充電端口，每路可輸出500mA以上的充電電流，總電流達(dá)20A以上，輸出電壓可調(diào)。本電路以TL494 芯片作為基本控制電路的核心元件，利用TL494具有控制靈敏度和控制精度的特點(diǎn)，電路采用電壓和電流雙閉環(huán)控制電路，外環(huán)由輸出電壓反饋構(gòu)成， 內(nèi)環(huán)由電流采樣和控制電路構(gòu)成，這樣構(gòu)成的電壓及電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)具有瞬態(tài)響應(yīng)性好、穩(wěn)態(tài)精度高、結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，可大大降低了開關(guān)功率管的損耗，可有效提高開關(guān)電源的效率和可靠性。

一、主控PWM型集成電路TL494簡介

TL494內(nèi)部主要由振蕩器、“死區(qū)”比較器、PWM比較器、兩個(gè)誤差放大器1和2、觸發(fā)器、邏輯門、三極管VT1、VT2、基準(zhǔn)電壓調(diào)節(jié)器以及由兩個(gè)滯回比較（器施密特觸發(fā)器）組成的欠壓封鎖電路等部分組成。其內(nèi)部框圖如圖一所示，封裝圖如圖二所示。

圖一 內(nèi)部框圖

圖二 封裝圖

各引腳功能為：1腳為誤差比較放大器1的同相輸入端。2腳為誤差比較放大器1的反相輸入端。3腳為控制比較放大器和誤差比較放大器的公共輸出端，輸出時(shí)表現(xiàn)為或輸出控制特性，也就是就在兩個(gè)放大器中，輸出幅度大者起作用。當(dāng)3腳的電平變高時(shí)，TL494送出的驅(qū)動脈沖寬度變窄，當(dāng)3腳電平低時(shí)，驅(qū)動脈沖寬度變寬。4腳為死區(qū)電平控制端，從4腳加入死區(qū)控制電壓可對驅(qū)動脈沖的最大寬度進(jìn)行控制，使其不超過180度，這樣可以保護(hù)開關(guān)電源電路中的三極管。5腳用于外接振蕩電阻。6腳用于外接振蕩電容。7腳為接地端。8、9腳為TL494內(nèi)容末級兩個(gè)輸出三極管的集電極。11、10腳為TL494內(nèi)容末級兩個(gè)輸出三極管的發(fā)射極。12腳為電源供電端。13腳為功能控制端。14腳為內(nèi)部5V基準(zhǔn)電壓輸出端。15腳為控制比較放大器2的反相輸入端。16腳為控制比較放大器2的同相輸入端。

二、主電路設(shè)計(jì)

充電電路原理框圖如圖三所示，原理圖如圖四所示，電路工作原理：220V交流電源經(jīng)一、二級EMI濾波電路后通過全橋電路整流，由大容量高壓濾波電容濾波得到高壓直流；開關(guān)電路是電源的核心部分，主要由開關(guān)管、PWM控制芯片、開關(guān)變壓器和高頻整流二極管組成。主控PWM型集成電路TL494的引腳8、11輸出激勵(lì)信號經(jīng)V3、V4放大后，經(jīng)激勵(lì)變壓器T2控制開關(guān)三極管V1、V2工作于開關(guān)狀態(tài)，由開關(guān)管和PWM控制芯片構(gòu)成振蕩電路，經(jīng)過開關(guān)三極管作用產(chǎn)生高頻率的脈動，再經(jīng)過開關(guān)變壓器的變壓得到低壓高頻交流，最后通過低壓整流濾波電路輸出穩(wěn)定的低壓直流。

圖三 原理框圖

圖四 電路原理圖

電路為了穩(wěn)定輸出電壓及實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)，引入了電壓反饋及電流反饋，采用雙閉環(huán)控制控制，可實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)定電壓的同時(shí)，進(jìn)行過流保護(hù)，通過反饋電路，電路可根據(jù)輸出端反饋的信號自動調(diào)整振蕩頻率，從而影響輸出電壓，當(dāng)輸出電壓偏高時(shí)， 振蕩頻率會因反饋信號而降低，從而使輸出電壓也降低，反之亦然。電壓反饋信號加到PTL494的1腳誤差比較放大器1的同相輸入端，電流反饋信號加到TL494的15腳誤差比較放大器2的反相輸入端，當(dāng)電流大于設(shè)定值時(shí)，TL494內(nèi)部的誤差放大器2 的反相端電位為負(fù)，正向端與反向端通過比較后，誤差放大器2 的輸出為正，使開關(guān)管關(guān)斷，輸出電壓為零，起到保護(hù)作用。在正常使用過程中，當(dāng)TL494檢測到負(fù)載處于：短路、過流、過壓、欠壓、過載等狀態(tài)時(shí)，IC內(nèi)部發(fā)出信號，使內(nèi)部的振蕩停止，主開關(guān)管因沒有脈沖信而停止工作，從而達(dá)到保護(hù)電源的目的。電路中可根據(jù)輸出電壓的要求，調(diào)整VR1對輸出電壓進(jìn)行微調(diào)，調(diào)整范圍為4.5V—6V。通過調(diào)節(jié)輸出電壓的大小使電路處于最佳工作狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

［1］毋炳鑫.T L494 控制智能開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)［J］.中原工學(xué)院學(xué)報(bào)，2008.2.

［2］白炳良.基于TL494 開關(guān)電源的設(shè)計(jì)［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2009.6.

［3］肖東升.基于脈寬控制器TL494的升壓開關(guān)電源設(shè)計(jì)［J］.電子世界，2015.6.

作者簡介：

李加旺（1961-），北部灣職業(yè)技術(shù)學(xué)校教師，研究方向：電子技術(shù)課程教學(xué)。

基金項(xiàng)目：北部灣職業(yè)技術(shù)學(xué)校2016年度重點(diǎn)項(xiàng)目。