TL494芯片在24V直流电源模块上应用的探讨

天津铁路信号有限责任公司 鞠宏伟

目前，随着铁路信号设备正逐渐向模块化、电子化、智能化发展，电源设备也逐步实现了模块化、高频化。其中，PWM控制技术在电源模块中的应用最为广泛，以实现对逆变电路的控制。TL494芯片作为PWM控制芯片电路的核心器件，具有结构简单、体积小、成本低、输出电压范围宽、过压、过流保护功能易实现等特点。

1 TL494芯片

TL494芯片是一种固定频率的脉冲宽度控制器，芯片内置了线性锯齿波振荡器，通过引脚5、6外接的电阻和电容进行调节，从而调节振荡频率，改变电源效率，适用于频率较高的电路。芯片引脚3为误差放大器的补偿输入，通过控制引脚3可实现过压保护功能。芯片引脚14集成了5V基准电压，为过流保护电路和电压范围调节电路提供稳定的基准电压。芯片通过调节开关导通时间控制脉冲宽度，从而调节输出电压范围。芯片内部引脚如图1所示。

图1 TL494芯片内部原理

2 TL494控制电路应用

2.1 工作电源

当TL494芯片引脚12接通DC 15V，引脚7接通GND时，TL494芯片得电工作，引脚14会输出稳定DC 5V电压，可以通过测量引脚14电压值判断TL494芯片是否正常工作。

2.2 频率、占空比选取

图2 TL494芯片时序波形

TL494芯片引脚13为输出控制引脚，本电路将引脚13接DC 5V，设定其最大输出占空比为48%，实现双路正激式DC/DC逆变电路。占空比越大，功率管输出功率越大，变压器的漏感也逐渐增大，当漏感能量可充分抵消功率管带来的低损耗时，占空比为最佳选择。通过计算，确定本电路最大占空比为17%，其计算公式：

式(1)中，D为占空比，Vout为变压器输出电压，Vin为变压器输入电压，N1为变压器一次侧匝数，N2为变压器二次侧匝数。本电路选取变压器匝数比为15:7，实现占空比为17%。

TL494芯片引脚8、9和引脚11、10为两组输出脉冲的引脚，向驱动电路提供相位差180°的两组脉冲，其脉冲时序波形如图2所示。

2.3 过压保护

TL494芯片引脚3为误差放大器的补偿输入，通过设计外围电路实现过压保护功能。引脚3电压从DC 0.5V到3.5V变化时，输出脉冲宽度从确定好的死区时间变化至0，当使引脚3触发一个高电平（大于DC 3.5V）时，TL494芯片停止工作，实现过压保护功能。

图3 过压保护电路

2.4 过流保护

图4 过流保护电路

2.5 电压范围调节

图5 电压范围调节电路

结束语：24V直流电源模块通过对TL494芯片的成功应用，实现了频率、占空比选取、过压保护、过流保护等功能，具备了高稳压精度（1%）、高电磁兼容性能等优点，达到可靠性、可用性、可维护性、安全性等多方面的要求，符合相应的国家标准和铁道行业标准，已通过CE认证。目前该电源模块已销售到全国各铁路及城市轨道交通的计算机联锁系统中，为公司带来了经济效益，运行效果良好、性能稳定，受到了用户的认可和好评。