[发明专利]一种开关电源培训用Buck变换器

摘要

本发明公开了一种开关电源培训用Buck变换器，其主电路与控制电路相连，并受控制电路控制，可把一种大小直流电压转换为另一种大小的直流电压；所述控制电路，包含芯片TL494；所述芯片TL494的16脚和15脚和外围元件形成保护电路；所述振荡电路由芯片TL494的5脚和与其相连的电容及与芯片TL494的6脚和与其相连的电容电阻组成；所述电压给定电路由芯片TL494的14脚输出的基准电压通过电阻R2与芯片TL494的2脚相连形成；所述电压反馈电路对输出电压进行采样后送芯片TL494的1脚，与芯片TL494的2脚得到由电压给定电路提供的给定电压经芯片TL494内部误差放大器形成误差放大信号；本发明还设置测量点A、B、C；本发明可方便培训使用，同时本发明成本低，且可多次重复使用。

主权项

一种开关电源培训用Buck变换器，其特征在于：包含控制电路、主电路、振荡电路、电压给定电路、电压反馈电路，主电路为Buck电路，Buck电路中包括PNP型功率管Q1和电感L1；所述主电路与控制电路相连，并受控制电路控制，可把一种大小直流电压转换为另一种大小的直流电压；所述控制电路，包含芯片TL494；所述芯片TL494的1脚和2脚分别对应着一个误差放大器的同相输入端和反相输入端，16脚和15脚对应着另外一个误差放大器的同相输入端和反相输入端，3脚是两误差放大器公共的输出端；所述芯片TL494的14脚输出的基准电压通过电阻R2与2脚相连；所述电压反馈电路通过电阻R5与电位器RP1与芯片TL494的1脚相连；所述芯片TL494的16脚和15脚和外围元件形成保护电路，起过流保护作用；所述振荡电路可产生幅值固定的锯齿波信号，由芯片TL494的5脚和与其相连的电容C4，芯片TL494的6脚和及与其相连的电阻R11、可调电位器RP2组成；所述电压给定电路由芯片TL494的14脚输出的基准电压通过电阻R2与芯片TL494的2脚相连形成，电压给定电路为芯片内与2脚相连的误差放大比较电路提供基准；所述电压反馈电路包括R5和可调电位器RP1，对输出电压进行采样后送芯片TL494的1脚，与芯片TL494的2脚得到由电压给定电路提供的给定电压经芯片TL494内部误差放大器形成误差放大信号；与TL494的5脚相连的导线上设置有测量点B,与芯片TL494的8脚相连的导线上设置有测量点A；与TL494的3脚相连的导线上设置有测量点C；与输出电压的正负极相连的导线上出分别设有测量点OUT+、OUT‑；所述芯片TL494的13脚接地，使芯片TL494的11脚和8脚输出信号一致，TL494的11脚和8脚并联可增加驱动能力，共同驱动PNP型功率管Q1；开关S1一端连接电阻R4，另一端连接功率管Q1的基极，电阻R4的另一端连接到芯片TL494的8脚，开关S1闭合时芯片TL494的PWM控制信号才能送到Q1的基极；开关S2两端与电感L1并联，开关S2闭合时把L1短路；开关S3一端与5V直流电压输出的正极性端OUT+相连，另一端与电压反馈电路的R5相连，开关S3断开时芯片得不到输出电压反馈信号；开关S4一端也与5V直流电压输出的正极性端OUT+相连，另一端则与输出滤波电容C5、C6的正端都相连，电容C5和C6正端并联后再与开关S4相连，开关S4断开则电容C5和C6的正端都将从电路中断开；开关S5一端与5V直流电压输出的负极性端OUT‑相连，接输出地，另一端与反馈电路中的可调电位器RP1的一固定端相连接，由于电压反馈电路中R5和可调电位器RP1阻值远小于芯片TL494的1引脚的输入电阻，所以开关S5断开时不管怎样调节电位器RP1，芯片1引脚得到的反馈电压大小始终等于输出电压，开关S5闭合时芯片1引脚得到的反馈电压大小才会随电位器RP1的变化而变化；所述可调电位器RP1的活动可调端连接芯片1引脚，固定端中的一个与电阻R5相连，另一个与开关S5相连；所述可调电位器RP2的活动可调端与一固定端相连后再与R11相连，电位器RP2的另一固定端子接输出地，电位器RP2在电路中相当于一可调电阻，改变RP2可改变芯片TL494的振荡频率；所述开关电源培训用Buck变换器的培训方法如下：（1）开关状态为：S1闭合、S2断开、S3闭合、S4闭合、S5断开；电位器RP1和RP2可放在任意位置，此时输入端输入20V左右的直流电，测输出端OUT+、OUT‑输出电压是否是5V,若是5V电压说明电路制作成功，否则制作失败；（2）各个开关和电位器状态和（1）同，输出端接入一电阻性负载，在直流10V‑40V范围内改变输入电压，并用示波器测量A点与OUT‑之间电压波形，记录输入电压与此时之对应A点与OUT‑之间电压波形的占空比，输出OUT+和OUT‑之间电压，记录几组数据，此步骤目的测输入电压、输出电压和开关管占空比之间关系及负载不变时输入电压对输出电压的影响，此过程中负载保持不变，外加可调电阻作为负载接在OUT+、OUT‑之间；输入电压不变，改变负载并记下此时与之对就的输出电压，目的是为测输入电压不变时负载变化时输出电压的变化非常小；此步骤注意事项：负载电阻阻值大小满足其上电流不大于1A，且功率够；在直流10V‑40V范围内改变输入电压，输入电压超过40V会烧坏芯片，小于10V则芯片不能工作；（3）和前两步相比，开关状态和电位器状态，只改变一个，即把S4由闭合变为断开，把滤波电容C5和C6从电路中断开，输入电压15V，加阻性负载，测负载上OUT+、OUT‑的电压波形；（4）在（3）的基础上，把S2由断开变为闭合，把电感L1短路，测负载上OUT+、OUT‑的电压波形；步骤（3）和（4）目的是为了掌握输出端滤波电容和电感在开关电源中的作用；（5）输入电压15V，输出开路，开关状态和电位器状态在(1)的基础上，把开关S5由断开变为闭合，改变RP1,测输出OUT+和OUT‑之间电压，此步骤目的在于掌握反馈电路的作用；芯片误差放大器1脚电阻非常大，S5闭合才能通过调节电位器RP1改变芯片1脚得到的电压反馈信号；（6）部分地测试Tl494，此步骤只要开关S1处于断开状态就可以了，电位器和其它开关可处于任意位置；C点和输出地OUT‑外加一直流电压，直流电压在0‑4V之间，用双踪示波器同时测量A点、B点分别对输出地OUT‑的电压波形；C点和输出地OUT‑电压固定时，调节RP2观察A点、B点分别对输出地OUT‑的电压波形变化；改变C点和输出地OUT‑电压，观察A点、B点分别对输出地OUT‑的电压波形；此步骤特别强调，C点和输出地OUT‑外加一直流电压绝对不对超过4.5V,否则会烧坏TL494芯片。