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用 TL494 实现单回路控制器
介绍了以电压驱动型脉宽调制控制集成电路 TL494 为核心元件并加上简单滤波
电路及 RC 放电回路所构成的回路控制器。它能把脉冲宽度变化的信号转换成与
脉冲宽度成正比变化的直流信号,进而实现闭环单回路控制。
TL494 是美国德州仪器公司生产的一种电压驱动型脉宽调制控制集成电路,
主要应用在各种开关电源中。本文介绍它与相应的输入、输出电路等一起构成一
个单回路控制器。
1 TL494 管脚配置及其功能
TL494 的内部电路由基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个
误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。图 1 是它的管脚图,其中 1、
2 脚是误差放大器 I 的同相和反相输入端;3 脚是相位校正和增益控制;4 脚为
间歇期调理,其上加 0~ 电压时可使截止时间从 2%线怀变化到 100%;5、6
脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容;7 脚为接地端;8、9 脚和 11、10 脚分别
为 TL494 内部两个末级输出三极管集电极和发射极;12 脚为电源供电端;13 脚
为输出控制端,该脚接地时为并联单端输出方式,接 14 脚时为推挽输出方式;
14 脚为 5V 基准电压输出端,最大输出电流 10mA;15、16 脚是误差放大器 II 的
反相和同相输入端。
2 回路控制器工作原理
回路控制器的方框图如图 2 所示。被控制量(如压力、流量、温度等)通
过传感器交换为 0~5V 的电信号,作为闭环回路的反馈信号,通过有源简单二阶
低通滤波电路进行平滑、去除杂波干扰后送给 TL494 的误差放大器 I 的 IN+同相
输入端。设定输入信号是由 TL494 的 5V 基准电压源经一精密多圈电位器分压,
由电位器动端通过有源简单二阶低通滤波电路接入 TL494 的误差放大器 I 的 IN-
反相输入端。反馈信号和设定信号通过 TL494 的误差放大器 I 进行比较放大,进
而控制脉冲宽度,这个脉冲空度变化的输出又经过整流滤波电路及由集成运算放
大器构成的隔离放大电路进行平滑和放大处理,输出一个与脉冲宽度成正比的、
变化范围为 0~10V 的直流电压。这个电压就是所需要的输出控制电压,用它去
控制执行电路,及时调整被控制量,使被控制量始终与设定值保持一致,形成闭
环单回路控制。
用 TL494 实现的单回路控制器的电路原理图如图 3 所示。
输入电路
两个运算放大器 IC1A、IC1B 都接成有源简单二阶低通滤电路,分别作为反
馈信号输入和设定信号输入的处理电路。在电路设计上,两个输入电路采取完全
对称的形式。将有源简单二阶低通滤波电路的截止频率 fp 设计为 4Hz,根据有
源简单二阶低通滤波电路中 fp=(f0 为该滤波器的特征频率)选取 C1 与
C2 为 1μF,然后算得 R1 与 R2 为 16kΩ。这样可以滤除由于传感器距离较远输入引
线过长而带来的高频杂波干扰和平滑传感器信号本身的波动,使加入到 TL494
的管脚 1 即误差放大器 I 同相输入端 IN+的信号尽可能地平滑和相对稳定。在有
源简单二阶低通滤波电路与误差放大器 I 同相输入端 IN+之间接有 10kΩ的限流
隔离电阻。把