【正文】 5 腳為鋸齒波振蕩器外接定時(shí)電容端。 6 腳為鋸齒波振蕩器外接定時(shí)電阻端。 7 腳為共地端。 11 腳為兩路驅(qū)動(dòng)放大器 NPN 管的集電極開路輸出端。當(dāng)通過外接負(fù)載電阻引出輸出脈沖時(shí)，為兩路時(shí)序不同的倒相輸出，脈沖極性為負(fù)極性，適合驅(qū)動(dòng) P 型雙極型開關(guān)管或 P 溝道 MOS FET 管。此時(shí)兩管發(fā)射極接共地。 10 腳為兩路驅(qū)動(dòng)放大器的發(fā)射極開路輸出端。當(dāng) 11 腳接 Vcc，在 10 腳接入發(fā)射極負(fù)載電阻到地時(shí)，輸出為兩路正極性圖騰柱輸出脈沖，適合于驅(qū)動(dòng) N 型雙極型開關(guān)管或 N 溝道 MOS FET 管。 2 腳為 Vcc、輸入端。供電范圍適應(yīng) 8～ 40V。 13 腳為輸出模式控制端。外接 5V 高電平時(shí)為雙端圖騰柱式輸出，用以驅(qū)動(dòng)各種推挽開關(guān)電路。接地時(shí)為兩路同相位驅(qū)動(dòng)脈沖輸出， 11 腳和 10 腳可直接并聯(lián)。雙端輸出時(shí)最大驅(qū)動(dòng)電流為 2 200mA，并聯(lián)運(yùn)用時(shí)最大驅(qū)動(dòng)電流為 400mA。 14 腳為內(nèi)部基準(zhǔn)電壓精密穩(wěn)壓電路端。輸出 5V177。 的基準(zhǔn)電壓，最大負(fù)載電流為 10mA。用于誤差檢 出基準(zhǔn)電壓和控制模式的控制電壓。 RT 取值范圍 ～ 500Ω， CT 取值范圍 4700pF～ 10μF，最高振蕩頻率 fOSC≤ 300KHz。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 TL494 在工作時(shí)，通過 6 腳分別接定時(shí)元件 CT 和 RT。經(jīng)相應(yīng)的門電路去控制 TL494 內(nèi)部的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)三極管交替導(dǎo)通和截止，通過 8 腳和 11 腳向外輸出相位相差 180176。的脈寬調(diào)制控制脈沖。工作波形如圖 333 所示。 TL494若將 13 腳與 14 腳相連．可形成推挽式工作；若將 13 腳與 7 腳相連．可形成單端輸出方式。為增大輸出可將 2 個(gè)三極管并聯(lián)。 圖 33 工作波形 TL494 構(gòu)成的 PWM 控制器電路 PWM 控制器電路其核心采用專用集成芯片 TL494，原理見圖 34 所示，通過適當(dāng)?shù)耐饨与娐?，不但可以產(chǎn)生 PWM 信號(hào)輸出，而且還有多種保護(hù)功能。 TL494 含有振蕩器，誤差放大器， PWM 比較器及輸出級(jí)電路等部分。OSC 振蕩頻率由外接元件 R， C 決定，表達(dá)式為： RCfOSC ? (32) fOSC 可 選定 1KHz～ 200KHz 之間 ，本電路選用 fOSC = 40KHz。 TL494 內(nèi)部的穩(wěn)壓電源將外部供給的 +12V 電壓變換成 +5V 電壓，除提供芯片 內(nèi)部電路作電源外，并通 過 14 腳對(duì)外輸出 +5V 基準(zhǔn)電 源 13 腳為輸出脈沖控制端，當(dāng) 3 腳接地時(shí)，輸出脈沖最大占空比為 96%，當(dāng)接高電位時(shí)，最大占空河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 比為 48%。 TL494 輸出脈沖的寬度調(diào)節(jié)由振蕩器電容 CT 兩端的正向鋸齒波和兩個(gè)控制信號(hào)相比較來實(shí)現(xiàn)。只有鋸齒波電壓高于控制信號(hào)時(shí)，才會(huì)有脈沖輸出，內(nèi)部兩個(gè)誤差放大器及外接電阻，電容構(gòu)成電壓和電流反饋調(diào)節(jié)器，都采用 PI 調(diào)節(jié)。誤差放大器的給定信號(hào)均取自 +5V 基準(zhǔn)電源的分壓加于 2腳和 5 腳。反饋電壓信號(hào) UF 由微機(jī)處理后引入 1 腳，與 2 腳的給定值 UG 比較后，產(chǎn)生調(diào)制脈寬的控制信 號(hào)，使輸出直流電壓保持穩(wěn)定。來自溫度傳感器 AD590 所檢測的電池溫度信號(hào) TF 由微機(jī)處理后引入到 16 腳，當(dāng)電池溫度超過規(guī)定值（設(shè)為 130% TN）時(shí)，產(chǎn)生控制信號(hào)調(diào)制輸出脈沖的寬度，使電路處于限流輸出運(yùn)行。來自霍爾電流傳感器所檢測的電流信號(hào) IF 由微機(jī)處理后引入到 4 腳，當(dāng)充電電流超過給定值時(shí)封鎖輸出脈沖，關(guān)斷 IGBT[13]。 圖 33 PWM 控制器 TL494 接線圖 IGBT 是電壓驅(qū)動(dòng)型器件，本電路選用了具有降柵壓邏輯式和軟關(guān)斷兩種保護(hù)功能的 IGBT 厚膜混合集成驅(qū)動(dòng)模塊 EXB840， 這種型號(hào)的電路 較好地解 決了低飽和壓降 IGBT 的短路保護(hù)問題，能滿足 IGBT 對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的特殊要求，保證 IGBT 能可靠開通和關(guān)斷，且電路簡單 ， 工作頻率高，輸入控制信號(hào)電流為 10mA。以 EXB840 為核心構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路中，驅(qū)動(dòng)模塊 EXB840的電源為 +20V，在模塊內(nèi)部將 20V 電壓變換為 +15V 和 5V 兩種電壓，供 IGBT柵 射極導(dǎo)通時(shí)所需正偏電壓和關(guān)斷時(shí)所需的負(fù)偏壓。 TL494 輸出的 PWM 脈沖從 9 腳或 10 腳送至 EXB840 的 15 腳。 EXB840 驅(qū)動(dòng)模塊從 3 腳和 1 腳輸出正，負(fù)驅(qū)動(dòng)脈沖至 IGBT 的柵 射極之間，開通和關(guān)斷 IGBT[14]。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 第 4 章 TL494 在汽車音響供電電源中的應(yīng) 用 汽車音響電源簡述 國內(nèi)市場上，盡管汽車音響節(jié)目源有所擴(kuò)展，從單一的收音，磁帶兩用機(jī)發(fā)展到加入單碟或自動(dòng)換片的多碟 CD 機(jī)，但對(duì)小汽車音響功放來說卻基本變化不大，仍為以收音機(jī)，磁帶機(jī)和 CD 機(jī)組成的一體化音響。此類一體化音響，無論生產(chǎn)商標(biāo)出 2*35W 還是 200W+200W，其實(shí)仍為早期的雙聲道功放，其每聲道真正輸出有效功率不會(huì)大于 20W，普通產(chǎn)品不會(huì)超過2*6W。最近，國內(nèi)電子報(bào)刊紛紛刊出汽車音響升級(jí)的報(bào)道，表明有車一族對(duì)此并不滿足，于是 很想了解國外最新汽車音響動(dòng)向。為此，籍此文向有車一族中的音響發(fā)燒友介紹。目前國外汽車音響現(xiàn)狀有以下特點(diǎn)。 DC 變換器重出江湖。之所以說 DC 變換器“重出江湖”，是因?yàn)樯鲜兰o(jì)40 年代的電子管收音機(jī)時(shí)代，為了向汽車中的電子管收音機(jī)提供高電壓供電，曾廣泛采用一種“振動(dòng)子”變流器，這種變流器的原理是利用機(jī)械觸點(diǎn)組成雙向開關(guān)，將 12V 直流電變換為雙向方波，然后通過變壓器資脈沖波電壓升高，再整流，濾波成為高壓直流電，其電路基本原理與現(xiàn)有的晶體管直流變換器是相同的，區(qū)別是由機(jī)械開關(guān)換向，其脈沖頻率只是在 1KHZ 以下，而 且頻率也較低。這種機(jī)械式振動(dòng)子變換器一直延用到半導(dǎo)體器件相當(dāng)成熟，即電子管收音機(jī)改為晶體管后，才從汽車音響中消失。 由于小汽車音響受到 12V 供電的制約，無論輸出功率還是音場效果都難以進(jìn)一步提高。在此情況下，從上世紀(jì)末，歐洲生產(chǎn)的汽車音響中開始采用DCDC 變換器，將 12V 蓄電池供電變換為177。 24V177。 50V，向汽車音響提供電源。目前 DCDC 變換器與機(jī)械變流器相比，已今非昔比，其開關(guān)頻率可達(dá)100KHZ 以上，效率接近 90%。 汽車音響供電電源中采用 DCDC 變換器，而不采用升壓式開關(guān)電源，是經(jīng)過縝密考慮的?，F(xiàn) 代的晶體管放大器部分仍為 AB 類放大，其工作電流隨信號(hào)的波動(dòng)成正比變化，所以功放實(shí)際上構(gòu)成變動(dòng)范圍極大負(fù)載。為了避免功放輸出信號(hào)產(chǎn)生削頂失真，要求供電電源有足夠的能量儲(chǔ)備，當(dāng)信號(hào)峰值瞬間能立即提供較大的電流（一般 PMOP 即為對(duì)功放瞬間峰值功率的標(biāo)稱）。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 顯然，也包括了電源瞬間輸出電流的能力。 開關(guān)電源無論采取 PWM 還是 PCM，其能量輸出是由脈沖變壓器電磁轉(zhuǎn)換形成的，開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，向脈沖變壓器存儲(chǔ)磁能，開關(guān)管截止時(shí)，磁能轉(zhuǎn)換成電能，向負(fù)載提供電壓。即使負(fù)載電流瞬間增大使輸出電壓下降 ,穩(wěn)壓控制系統(tǒng)也只能控制開關(guān)管在 下一個(gè)導(dǎo)通周期延長導(dǎo)通時(shí)間，待開關(guān)管載止后，輸出電壓上升，以圖補(bǔ)償負(fù)載電流增大的影響。但是，音樂的波動(dòng)是千變?nèi)f化的，有時(shí)大幅度的沖出信號(hào)只是瞬間的事，若信號(hào)沖擊到來時(shí)，開關(guān)電源不能及時(shí)提供大電流，輸出電壓必然形成隨大信號(hào)下降的波形，使信號(hào)上沖受限，產(chǎn)生波形失真，等沖擊信號(hào)過后。 PWM 電路才輸出信號(hào)上升，開關(guān)電源再降低其輸出電壓，以使其輸出電壓穩(wěn)定?？上?，這一切為時(shí)已晚，在此過程中輸出信號(hào)難免失真，同時(shí)也增大了電源紋波脈沖，使放大器的噪聲增大。 直流變換器則不同，變換器的開關(guān)管始終以設(shè)定的脈寬工作，只要開關(guān)管 有足夠的開關(guān)電流，它能隨時(shí)提供其額定功率以內(nèi)的電壓。從此點(diǎn)來說，直流變換器和變壓器整流電源沒有區(qū)別，而且直流變換器的內(nèi)阻更低，對(duì)瞬間大電流的適應(yīng)性更強(qiáng)。實(shí)際上變換器是不用穩(wěn)壓系統(tǒng)的開關(guān)電路，任何開關(guān)電源除去脈沖調(diào)制，取樣誤差放大部分實(shí)質(zhì)即為直流變換器 [15]。 根據(jù)上述原理，上世紀(jì)末，歐洲開始在轎車音響上配置直流變換器， 與汽車功放配套。 1980 年，德國生產(chǎn)的 Monacor HPB150 汽車功放，配備了 12V與177。 25V 直流變換器，輸出最大電流可達(dá) 10 到 15A，使功放有效輸出功率可達(dá) 2X40W，或 BTL 接法， 使輸出功率為 150W。另一名為“ Jensen”的汽車功放所配用的變換器，則可將 12V 電壓變換成雙電源177。 30V/15A 的輸出可以向四聲道的放大器供電，輸出 4*60W 的有效功率其中“ Monacor HPB150為最早的產(chǎn)品，其功放變換器采用分立元件組裝成自激推挽式變換器，共采用 13 只三極管，電路較復(fù)雜，裝調(diào)也不方便。此外，由于自激式振蕩電路其工作頻率隨負(fù)載電流變化，脈沖干擾抑制也比較困難。 Jensen 功率變換器，則采用傳統(tǒng)開關(guān)電源它激式驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)四只 MOS FET 開關(guān)管組成的并聯(lián)推挽電路，其功放變 換器電路如附圖所示。該汽車功放中利用 MOSFET 管作為開關(guān)管，可以提高電源變壓器的工作效率，有利于抑制脈沖干擾，同時(shí)還可以減小電源變壓器的體積。變換器的振蕩器和控制河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 系統(tǒng)全部集成在 IC（ TL494）內(nèi)部。 TL494 原設(shè)計(jì)為它激式開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)控制器，內(nèi)部除含有振蕩器，脈寬調(diào)制器以外，還有基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓電路，死區(qū)時(shí)間控制電路和兩組比較器組成的誤差檢測電路。 TL494 在該電路中構(gòu)成它激式變換器，只利用了其振蕩器和驅(qū)動(dòng)電路，用作驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的脈沖信號(hào)源，因而與常規(guī)用法有所不用。 汽車音響供電電源的組成 TL494 的輔助電路設(shè)計(jì) 圖 41TL494 輔助電路 在該電路中， TL494 第 5， 6 腳外接時(shí)間常數(shù)電路（ C3， R5），振蕩器產(chǎn)生80kHZ 的脈沖信號(hào)，經(jīng) TL494 內(nèi)部雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制，變成兩路時(shí)序不同的驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)兩組驅(qū)動(dòng)放大器。 TL494 內(nèi)部兩組驅(qū)動(dòng)級(jí)，由第 9， 10 腳輸出時(shí)序不同的正向脈沖。為了避免在兩路脈沖交替處推挽開關(guān)管 VT1， VT3和 VT2， VT4 同時(shí)導(dǎo)通， TL494 的第四腳外接 R6， C2， R4 設(shè)定死區(qū)時(shí)間。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 一組驅(qū)動(dòng)脈沖使推挽電路一臂導(dǎo)通后，相隔一死區(qū)時(shí)間，才發(fā)出另一組驅(qū)動(dòng)脈沖， 使另一臂導(dǎo)通（第四腳電壓越高，死區(qū)時(shí)間越長）。 TL494 第 1， 2 腳為兩組取樣放大器的同相和反相輸入端，可控制內(nèi)部比較器組成的脈寬調(diào)制器設(shè)定的占空比。在該變換器中， TL494 各腳功能及應(yīng)用如下： 第 1 腳為第一組誤差放大器的反相輸入端。電路中以 R2 接地，使之為低電平。 第 2 腳為第一組誤差放大器的同相輸入端。由 R7 接入 5V 基準(zhǔn)電壓。當(dāng)?shù)?2 腳輸出高電平時(shí)，誤差放大器輸出端（第 3 腳）輸出恒定的低電平，該電平在 TL494 內(nèi)部控制比較器組成的 PWM 調(diào)制器，輸出最大脈寬 45%，其余 5%作死區(qū)時(shí)間。另外，第 2 腳外接 C 為軟起動(dòng)電容，開機(jī)瞬間 C4 充電使第 2 腳瞬間為低電平，誤差放大器輸出高電平，隨著 C4 充電電壓升高，第 2 腳電壓升高，第 3 腳電壓降低，使 PWM 比較器輸出脈寬緩增大到額定脈寬，避免開機(jī)沖擊電流損壞開關(guān)管 [16]。 第 3 腳為誤差放大器輸出端，外接 R3， C1 為避免誤差放大器振蕩而設(shè)。 第 4 腳為死區(qū)時(shí)間控制端，通過 R6， R4 從 5V 基準(zhǔn)電壓分壓得到 死區(qū)時(shí)間控制電壓，使兩組驅(qū)動(dòng)脈沖之間有占脈寬 5%的間隙。第 4 腳電平達(dá)到 時(shí)，驅(qū)動(dòng)脈沖被關(guān)斷。 第 5， 6 腳為振蕩頻率控制端，外接 R5， C3 設(shè)定振蕩器產(chǎn)生 約 80KHZ 的振蕩脈沖，徽調(diào) R5 可使振蕩頻率為 100KHZ。 C3， R5 與振蕩頻率的關(guān)系為：f(kHZ)=(kΩ )C(μ F)。 第 7 腳為公共地端。 第 8， 11 腳通過外接電阻接至 Vcc=12V。第 10 腳輸出為兩路正極性圖騰柱輸出脈沖，適合于驅(qū)動(dòng) N 溝道 MOS FET 管。 第 12 腳接輸入信號(hào)。 第 13 腳與第 14 腳并聯(lián)， 13 腳外接 5V 高電平時(shí)為雙端圖騰柱輸出脈沖，來驅(qū)動(dòng)后面主電路中推挽開關(guān)電路。 第 14 腳為內(nèi)部基準(zhǔn)電壓精密穩(wěn)壓電路端，輸出 5V177。 的基準(zhǔn)電壓。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 主電路的設(shè)計(jì) 圖 42 汽車音響供電電源主電路 輸入端 9， 10 為 TL494 輸出的兩組相位相差 1800 的 PWM 驅(qū)動(dòng)脈沖，一組驅(qū)動(dòng)脈沖使推挽電路一臂導(dǎo)通后，相隔一死區(qū)時(shí)間，才發(fā)出另一組驅(qū)動(dòng)脈沖，使另一臂導(dǎo)通。當(dāng)?shù)?10 端輸入前 1800 驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí) VT1,VT3 導(dǎo)通 +12V輸入電壓經(jīng)逆變產(chǎn)生矩形波，通過變壓器升壓，經(jīng)整流橋整流，并經(jīng) LC 濾波得到 30V 的直流電。第 9 端輸入后 1800 驅(qū)動(dòng)脈沖， VT2,VT4 導(dǎo)通，同樣經(jīng)過變壓器升壓，整流橋整流， LC 濾波。得到可以供音響工作的 30V 直流電。因?yàn)?VT3,VT4 需要具有高頻的導(dǎo)通截止特性，為了 保護(hù) V