开关模式脉冲宽度调制控制电路 TL494、NCV494 深度解析

在电子工程师的设计工作中，开关模式电源的控制至关重要，而 onsemi 推出的 TL494 和 NCV494 开关模式脉冲宽度调制控制电路，为电源控制提供了可靠的解决方案。下面我们就来详细了解这两款电路。

一、产品概述

TL494 是一款固定频率的脉冲宽度调制控制电路，主要用于开关模式电源控制。它集成了开关电源控制所需的主要构建模块，具有完整的脉冲宽度调制控制电路、片上振荡器、片上误差放大器、片上 5.0V 参考以及可调节死区时间控制等特点。NCV494 带有 NCV 前缀，适用于汽车和其他需要场地和控制变更的应用。

二、产品特性

（一）功能特性

完整的 PWM 控制电路：提供了完整的脉冲宽度调制控制功能，能够精确控制电源的输出。
片上振荡器：支持主从操作模式，可通过外部电阻 (R_T) 和电容 (CT) 对振荡器频率进行编程，其近似频率计算公式为 (f{osc }=frac{1.1}{R{T} cdot C{T}})。
误差放大器：具有良好的性能，可用于检测电源输出电压和电流，其输出为高电平有效，并在脉宽调制比较器的同相输入端进行或运算。
5.0V 参考：内部 5.0V 参考能够为外部偏置电路提供高达 10mA 的负载电流，在 0° 至 70°C 的工作温度范围内，典型热漂移小于 50mV，内部精度为 5.0%。
死区时间控制：死区时间控制比较器具有 120mV 的有效输入偏移，可将最小输出死区时间限制在锯齿波周期的约 4%，通过设置死区时间控制输入电压（0V 至 3.3V），可进一步控制输出的死区时间。

（二）封装特性

提供 Pb - Free 封装选项，满足环保要求。其封装为 SOIC - 16（CASE 751B），具体尺寸为 9.90x3.90x1.37 1.27P，同时给出了详细的引脚连接和标记图。

三、电气参数

（一）最大额定值

额定参数	符号	值	单位
电源电压	(V_{CC})	42	V
集电极输出电压	(V{c1}, V{C2})	42	V
集电极输出电流（每个晶体管）	(I{c1}, I{c2})	500	mA
放大器输入电压范围	(V_{IR})	-0.3 至 +42	V
功率耗散（(T_{A} leq 45^{circ} C)）	(P_{D})	1000	mW
热阻，结到环境	(R_{UA})	80	°C/W
工作结温	(T_{J})	125	°C
存储温度范围	(T_{stg})	-55 至 +125	°C
工作环境温度范围（不同型号）	(T_{A})	不同型号有不同范围，如 -40 至 +125°C 等	°C
降额环境温度	(T_{A})	45	°C

（二）推荐工作条件

特性	符号	最小值	典型值	最大值	单位
电源电压	(V_{CC})	7.0	15	40	V
集电极输出电压	(V{c1}, V{c2})		30	40	V
集电极输出电流（每个晶体管）	(I{c1}, I{c2})			200	mA
放大输入电压	(V_{in})	-0.3		(V_{CC}-2.0)	V
反馈端子电流	(I_{fb})			0.3	mA
参考输出电流	(I_{ref})			10	mA
定时电阻	(R_{T})	1.8	30	500	kΩ
定时电容	(C_{T})	0.0047	0.001	10	μF
振荡器频率	(f_{osc})	1.0	40	200	kHz

（三）电气特性

文档详细给出了参考部分、输出部分、误差放大器部分、PWM 比较器部分、死区时间控制部分、振荡器部分、欠压锁定部分以及整个器件的电气特性参数，包括电压、电流、频率等方面的最小、典型和最大值。例如，参考电压在 (I_{O}=1.0 ~mA) 时，典型值为 5.0V，最小值为 4.75V，最大值为 5.25V。

四、工作原理

输出脉冲宽度调制是通过将电容 (C_T) 上的正锯齿波波形与两个控制信号之一进行比较来实现的。当锯齿波电压大于控制信号时，驱动输出晶体管 Q1 和 Q2 的或非门被启用，控制信号幅度的增加会导致输出脉冲宽度线性减小。控制信号可以是外部输入，可输入到死区时间控制、误差放大器输入或反馈输入。

当输出控制连接到参考线时，脉冲转向触发器会将调制脉冲交替引导到两个输出晶体管，实现推挽操作，输出频率为振荡器频率的一半。当需要单端操作且最大导通时间小于 50% 时，可从 Q1 或 Q2 取输出驱动。若单端操作需要更高的输出驱动电流，可将 Q1 和 Q2 并联，并将输出模式引脚接地以禁用触发器，此时输出频率等于振荡器频率。

五、应用信息

（一）应用电路示例

文档给出了多个应用电路，如脉冲宽度调制推挽转换器、脉冲宽度调制降压转换器等，并给出了相应的测试条件和结果。例如，在脉冲宽度调制推挽转换器中，进行了线调节、负载调节、输出纹波、短路电流和效率等测试，结果显示线调节为 14mV（0.28%），负载调节为 3.0mV（0.06%），输出纹波为 65mV pp，短路电流为 1.6A，效率为 71%。