工科大学毕业论文-笔记本电源适配器

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12 磁性部件的屏蔽和辐射噪声抑制方法的确定;

1.5开关电源的发展方向

随着电源的发展,人们对电源提出了更高的要求,对电源从不同的角度提出了理想的发展方向,具体包括:输入电压通用;扩大输出电压范围;提高输入侧功率因数;要求附加备用电池;普遍要求安全,具有过压保护功能及抗电磁干扰等;分布式结构增多,高频化和高功率密度化,高可靠性以及低噪声。

总之,效率更高、性能更强、系统更稳定、满足更多功能需求的要求是开关电源的发展方向。

2.系统的总体概述及部分元件介绍

2.1 系统的功能及工作过程

笔记本电源适配器实际上就是一个直流开关稳压电源,就是将某一种数值的直流电压,变换成另一种数值或多种数值的直流电压输出的稳压电源,也就是所谓的DC-DC变换器。简化图如2.1所示,由五个部分组成。从图中可以知道,由左边输入的交流电压有效值为220V,首先经过整流滤波变成直流电压VI。而后经过逆变器,又将直流电压变成方波电压Vi.给开关变压器初级绕组输入,经过开关变压器变压后,在次级绕组输出所需的电压,由开关变压器次级绕组输出的电压是正负交替的方波电压,所以必须得经过整流滤波(二次整流),最后才能输出直流电压VO,供负载用电,另外还要从输出电压VO端引出一小部分电压,通过稳压控制系统反馈给逆变电路,进行稳压控制,这就是所谓的深负反馈稳压电路,这样才能使输出电压VO稳定。

直流输出 交流输入 整流 逆变开关 整流

滤波 器 变压滤波

稳压控

图2.1 直流变换式开关稳压电源的方框图

笔记本电源适配器的设计指标:

输入交流电压: 220v(?15%), 50Hz

恒流输出电流IO : 4A 额定输出电压Uo: 16V

开关频率fs: 100KHz 电源效率?: 80%

2.2 TL494芯片简介

TL494是美国德州仪器公司生产的电压驱动型脉宽调制器,可在显示器、计算机等系统电路中作为开关电源电路的控制电路,TL494的输出三极管可接成共发射极和集电极跟随器两种方式,因而可以选择双端推挽输出或单端输出方式,在推挽输出方式时,它的两路驱动脉冲相差180度,而在单端输出方式时,其两驱动脉冲为同频同相脉冲。TL494的内部功能框图如图2-1所示。其引脚功能下:

图2-1 494内部结构图

1,2脚分别为误差比较放大器的同相输入端和反相输入端。3脚为控制比较放大器和误差比较放大器的公共输出端,输出时表现为或输出控制特性,也就是就在两个放大器中,输出幅度大者起作用。当3脚的电平变高时,TL494送出的驱动脉冲宽度变窄,当3脚电平低时,驱动脉冲宽度变宽。

4脚为死区电平控制端,从4脚加入死区控制电压可对驱动脉冲的最大宽度进行控制,使其不超过180度,这样可以保护开关电源电路中的三极管。

5、6脚分别用于外接振荡电阻和电容。7脚为接地端。8、9脚和11、12脚分别为TL494内部末级两个输出三极管的集电极和发射极。 12脚为电源供电端。13脚为功能控制端。14脚为内部5V基准电压输出端。15、16脚分别为控制比较放大器的反相输入端和同相输入端。

2.2.1 TL494芯片工作原理

TL494在工作时,其工作频率仅取决于外接在锯齿波发生器(即震荡器)上的定时元件RT和CT的数值,一旦定时元件固定后,TL494输出信号的工作频率也就固定不变了。一般通过5、6脚分别接定时元件RT和CT。锯齿波发生器起振后,可在5脚所接定时电容CT上产生锯齿波电压,其频率是f=1.1/RTCT,该锯齿波在片内分别送到比较器1和2的同相输入端一般为开关稳压电源的稳压控制、过流保护控制、过压保护控制等采样电压是加在误差放大器的同相输入端(1或16脚)或死区控制端(4脚)的。因此,在片内误差放大器的输出电平和锯齿波在比较器2中进行比较,而死区控制电平与锯齿波在比较器1中进行比较二者的输出分别得到一串具有一定宽度的矩形脉冲。它们同时送入门电路,经D触发器分频后再经响应的门电路去控制TL494芯片内部的两个驱动三极管交替导通和截止,经8脚和11脚向外输出相位差为180度的脉宽调制脉冲。

工作波形如下图所示:若TL494内部的两个误差放大器的反相输入端(2脚和15脚)的参考电位一定,当它们的同相输入端的电平升高时,则可使片内的两个驱动三极管输出的脉宽调治控制脉冲的宽度变窄;反之,可使脉冲宽度变宽。另外死区控制端的电位高于CT上的电压时,片内的两个驱动三极管截止;当死区控制端电位不断下降时,则可使两个驱动三极管输出的脉冲宽度增加。在实际中,多利用TL494的内部基准电压电源向外提供5V基准参考电压,再通过设置不同的电阻分压器来为两个误差放大器的反相输入端提供参考电位。

另外TL494内部的两个三极管再工作电压7~40V范围内工作时,最大输出电流可达到250mA,将13脚和14脚相连,就可推挽工作,若13脚和7脚相连,就形成单端输出想要增大输出可将两个三极管并联。

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