用PWM控制集成电路TL494实现单回路控制器

　　本文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0～3.3V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。

　　

　　2.1 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=0.37f0（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TL494的14脚输出的5V基准电压源，用一3.3kΩ精密多圈电位器W1分压作为设定输入信号，通过与处理传感器反馈信号相同的电路，送入TL494的管脚2，即误差放大器I的反相输入端IN-端。实验中发现，R19、R20这两个限流隔离电阻必不可少。否则，TL494误差放大器I的两个输入端的电位将相互影响。另外，实验数据还表明，TL494误差放大器的两个输入端在低电压时跟踪的线性不大好，故这里将两个输入运算放大器的放大倍数取为2，以改善反馈信号与设定信号的跟踪线性。

　　用TL494实现的单回路控制器的电路原理图如图3所示。