基于TL494芯片 PWM控制电路工作原理分析与检测

高自力

摘要：TL494是电压驱动脉宽调制控制集成电路，广泛地应用在电脑、显示器、打印机以及UPS逆变电源等各种脉宽调制电路中。因此有关TL494芯片所涉及的故障。该文结合TL494电压驱动脉宽控制电路的工作原理,分析和总结基于TL494 芯片PWM控制电路检测的方法和技巧。

关键词：集成电路；PWM技术；检测：技巧

中图分类号：TN873 文献标识码：B 文章编号：1009-3044(2012)36-8799-03

TL494是美国德克萨斯仪器公司开发的一款高性能固定频率的电压驱动型PWM脉宽调制控制电路，具有功能完善、工作性能稳定、驱动能力强等优点，广泛应用于电脑、显示器、打印机开关电源以及UPS逆变电源等各种脉宽调制电路中作电源控制驱动器件。?现结合电路的工作特点，通过对电路要点的剖析，来阐述基于TL494 芯片PWM控制电路检测的方法和技巧。

1 TL494的电路结构和工作原理

1.1 TL494的电路结构

TL494各引脚功能：

（1）脚noninv input；误差放大器1的同相输入端。

（2）脚inv input；误差放大器1的反相输入端。

（3）脚compinput；误差放大器输出补偿端；

（4）脚deadtime control；死区电平控制端；

（5）脚CT；内部锯齿波振荡器外接电容连接端；

（6）脚RT；内部锯齿波振荡器外接电阻连接端；

（7）脚Ground；电源直流地端；

（8）脚C1；驱动输出1集电极输出端；

（9）脚E1；驱动输出1发射极输出端；

（10）脚E2；驱动输出2发射极输出端；

（11）脚C2；驱动输出2集电极输出端；

（12）脚VCC；直流电源端；

（13）脚output control；输出状态控制端；

（14）脚Vref；5V基准电源端；

（15）脚inv input；误差放大器2的反相输入端；

（16）脚noninv input；误差放大器2的同相输入端。

1.2 TL494的工作原理

1.2.1 振荡电路

当TL494（12）脚VCC直流电源端和（7）脚Ground电源直流地形成供电回路，（5）脚CT端外接电容C；（6）脚RT端外接电阻R这样TL494就会产生振荡，并可在（5）脚得到一个频率为f＝1.1/RC的锯齿波振荡电压。其振荡频率由外接RC决定；改变R或C值可得到所需频率值。并通过电容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对输出脉冲的宽度的控制。

1.2.2 死区电压比较控制电路

由振荡电路产生的锯齿波振荡电压送到IC内部电压比较器1的同相端，与输入到电压比较器1反相端的死区电平控制信号VB，设置该死区控制信号的目的是防止当从误差放大器或控制放大器输出的VA信号过小，以至于出现V1变成幅度为电源电压的直流高电平。该VB信号经IC（4）脚送至电压比较器1的反相端。死区电压比较控制电路具有0.12V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%。当输出控制端接地，最大输出占空比为96%，接参考电压时，占空比为48%。当把死区时间控制输入端IC（4）脚接上固定电压即范围在0.4~3.3V之间时，能在输出脉冲上产生附加的死区时间。IC（4）脚电位越高，死区时间越宽，占空比越小。

1.2.3 PWM比较控制电路

由误差放大器和控制放大器的所输出的两路控制信号经过门控电路后产生一个控制信号VA，并将控制信号VA送到电压比较器2的反相端与送到电压比较器2由锯齿波振荡器产生的锯齿波振荡电压进行比较。根据电压比较器的工作原理：当送到电压比较器的同相端的电位高于它的反相端电位时，就能在电压比较器的输出端得到高电平输出。反之输出端输出低电平。通过调控误差放大器和控制放大器的工作状态来改变（3）端的VA控制电平的大小，VA控制信号电平越大，则输出PWM脉冲宽度越窄，反之变宽。

1.2.4 供电与基准电源电路

TL494电源供电端（12）脚其允许输入电压可达8－40V。因TL494内置一个5.0V的基准电压源，因此无需外部稳压器；使用外置偏置电路时，可提供高达10mA的负载电流。该基准电源能提供±5%的精确度。（14）脚为5V基准电源端，并作为电路过流保护取样输入。

1.2.5 输出控制电路

输出电路在TL494芯片内置2只NPN功率输出管，可提供500mA的驱动能力。输出电路工作状态由（13）脚来控制，当为低电平时两个功率输出管状态由PWM比较控制器和死区电压比较器直接控制，两功率输出管同相控制；当（13）脚为高电平时TL494内部D触发器控制两功率输出管，并交替导通，去驱动推挽或桥式变换器。

2 TL494的电路关键点测试

2.1 5V基准电源和振荡电路

TL494（12）脚为直流电源输入端，其正常工作电压为7V－40V；当直流电源送到TL494（12）脚后，其内部5V基准电源发生器工作，并从（14）输出5V基准电压，它是各控制电路所需的参考电源。所以（14）脚5V基准电源电压是TL494正常工作的基本保证，该脚电压只要正常，TL494锯齿波振荡器（6）脚外接电容CT和（5）脚外接电阻RT连接正常，该锯齿波发生器就会产生f＝1.1/(RT×CT)的锯齿波。振荡器正常工作，用示波器检测TL494（5）脚可以检测到锯齿波振荡信号。因此（12）脚5V基准电压是关键点，该点电压不正常，只要TL494（12）脚输入直流电压不低于7V，多为TL494损坏。

2.2 PWM比较控制电路

TL494控制放大器的反相端（15）脚直接取（14）脚5V基准电源电压为控制放大器参考电压，误差放大器的（2）脚由（14）脚5V基准电源电压通过电阻分压后一般为2.5V提供作为误差放大器参考电压。其中控制放大器的反相端（15）脚5V基准电压与同相端（16）采样到的过流检测控制电压（一般约为1.5V）共同作用来控制TL494（8）和（11）脚两输出端的输出信号的；而误差放大器的（2）脚的参考电压与反馈至误差放大器的（1）脚输出采样电压共同作用来控制TL494输出端输出脉冲的宽度。

当TL494无输出脉冲时，首先要检测（16）脚控制电压是否正常，若该脚电压不正常，则出现无脉冲输出现象或出现不正常的窄脉冲。

2.3 死区电压比较控制电路

TL494（4）脚为死区电平控制端，设置该死区控制信号的目的是防止当从误差放大器或控制放大器输出的VA信号过小，以至于出现V1变成幅度为电源电压的直流高电平。（4）脚电压来自5V基准电压通过电阻分压后所产生电压和输出采样控制信号形成了死区的控制电平，一般（4）脚死区控制电压为0.4V－3.3V左右；当（4）脚低电平时，TL494有脉冲输出，（4）脚电平越高，输出脉冲宽度约窄；当（4）脚电压超过3.5V时，输出脉冲宽度为0。

2.4 输出控制电路

输出电路在TL494芯片内置2只NPN功率输出管，分别由（8）脚和（11）脚两输出端输出，内部为可提供500mA的驱动能力。输出电路工作状态由（13）脚来控制，当为低电平时两个功率输出管状态由PWM比较控制器和死区电压比较器直接控制，两功率输出管同相控制；当（13）脚为高电平时TL494内部D触发器控制两功率输出管，并交替导通，去驱动推挽或桥式变换器。（13）脚为高电平时，一般是直接取至5V基准电压，该脚决定了TL494的驱动方式，因此通过测量（13）脚电压即可判断。输出端（8）脚和（11）脚正常工作是一般电压为1.6V左右，若电路保护或故障，输出端电压升高，输出脉冲变窄或为0。

参考文献：

[1] Pressman A I,Billings K,Morey T.开关电源设计[M]. 王志强,肖文勋, 虞龙,等,译.3版.北京:电子工业出版社,2010.

[2] 杨恒.开关电源典型设计实例精选 [M].北京:中国电力出版社,2007.