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无线电电子与电气工程百科全书 PWM 控制器 KR1114EU4 上的开关稳定器。 无线电电子电气工程百科全书
目前，市场上广泛采用微电路（国产和进口），它们为开关电源实现了不同的PWM控制功能。 在此类微电路中，KR1114EU4（生产商为俄罗斯 ZAO Kremniy-Marketing）非常受欢迎。 其进口对应型号为TL494CN（德州仪器）。 此外，它是由许多公司以不同的名称生产的。 例如，（日本）生产IR3M02芯片，（韩国）生产-KA7500，f。 富士通（日本）МВ3759。
KR1114EU4（TL494）微电路是工作在固定频率的开关电源的PWM控制器。 微电路结构如图1所示。
在此微电路的基础上，可以开发推挽式和单周期开关电源的控制电路。 该微电路实现了全套 PWM 控制功能：参考电压生成、误差信号放大、锯齿波电压生成、PWM 调制、二冲程输出生成、过流保护等。它采用 2 引脚封装，引脚排列如图16所示。
内置锯齿波电压发生器只需要两个外部元件Rt和Ct来设置频率，发生器的频率由以下公式确定：
要远程关闭发生器，您可以使用外部钥匙关闭 RT 输入（引脚 6）至 ION 输出（引脚 14）或关闭 ST 输入（引脚 5）至公共线。 该微电路具有内置电压基准 (Uref=5,0 V)，能够提供高达 10 mA 的电流来偏置外部电路组件。 参考电压在5至+0°C的工作温度范围内误差为70%。 脉冲降压稳定器的框图如图3所示。
RE的控制元件将输入直流电压UBX转换为一定持续时间和频率的脉冲序列，平滑滤波器（扼流圈L1和电容器C1）将它们再次转换为输出直流电压。二极管VD1通过当RE关闭时，节流阀关闭，控制系统的控制电路借助反馈来控制调节元件，从而获得输出电压Un的规定稳定性。 根据稳定方法的不同，稳定器可以是继电器、脉冲频率调制 (PFM) 和脉宽调制 (PWM)。 在 PWM 稳定器中，脉冲频率（周期）是恒定值，其持续时间与输出电压值成反比。 图 4 显示了具有不同占空比 Ks 的脉冲。
与其他类型的稳压器相比，PWM稳压器具有以下优点：
唯一的区别是PWM电路的控制电路相对复杂。 但是，KR1114EU4 型集成电路的开发（包含大多数带 PWM 的 SU 节点）可以显着简化开关稳定器。 基于KR1114EU4的脉冲降压稳定器框图如图5所示。
稳压器的最大输入电压为30V，它受到p沟道场效应晶体管VT1(RFP60P03)的最大允许漏源电压的限制。 电阻R3和电容C5设置锯齿波电压发生器的频率，该频率由公式(1)确定。 部分参考电压从参考电压源（引脚 14）D1 通过电阻分压器 R6-R7 提供给第一误差放大器（引脚 2）的反相输入。 通过分压器 R8-R9 的反馈信号被馈送到微电路的第一个误差放大器（引脚 1）的非反相输入端。 输出电压由电阻R7调节，电阻R5和电容C6对第一放大器进行频率校正。 值得注意的是，微电路的独立输出驱动器确保输出级在推挽和单周期模式下运行。 在稳定器中，微电路的输出驱动器以单周期模式开启。 为此，引脚 13 连接到公共线。 两个输出晶体管（其集电极 - 引脚 8、11，发射极 - 引脚 9、10）根据共发射极电路连接并并行工作。 在这种情况下，输出频率等于发电机频率。 微电路的输出级通过电阻分压器 R1-R2控制稳压器的调节元件——场效应晶体管VT1。 为了使微电路（引脚 12）供电的稳定器更稳定地运行，包含了 LC 滤波器 L1-C2-C3。 从图中可以看出，使用KR1114EU4时，需要相对较少的外部元件。 由于使用了肖特基二极管 (VD2) KD2998B（Unp=0,54 V、Uobr=30 V、lpr=30 A、fmax=200 kHz），可以降低开关损耗并提高稳定器的效率。 为了保护稳定器免受过电流影响，使用了自复位保险丝 FU1 MF-R400。 此类保险丝的工作原理是在一定值的电流或环境温度的影响下其电阻急剧增加，并在这些原因消除后自动恢复其性能。 该稳定器在频率为90kHz时效率最高（约12%），输出功率高达10W（Uout=10V）时效率达到93%。 细节和设计。 固定电阻器 - S2-ZZN 型，可变电阻器 - SP5-3 或 SP5-2VA。 电容器C1 C3、C5-K50-35； C4、C6、C7-K10-17。 二极管VD2可以替换为参数不低于上述的任何其他肖特基二极管，例如20TQ045。 KR1114EU4芯片被TL494LN或TL494CN替代。 扼流圈 L1 - DM-0,1-80（0,1 A，80 μH）。 电感L2由两个折叠在一起的环形磁芯制成，电感量约为220μH。 MP-140 K24x13x6,5 包含 45 匝 2 毫米 PETV-01,1 线，围绕环的整个周边均匀地铺设两层。 两层涂漆织物放置在各层之间。 LShMS-105-0.06 GOST 2214-78。 可以根据具体情况选择 MF-RXXX 型自复位保险丝。 该稳定器是在尺寸为 55x55 mm 的面包板上制作的。 晶体管安装在面积至少为110 cm2的散热器上。 安装时，建议将功率单元的公共线与微电路的公共线分开，并尽量缩短导线（尤其是功率单元）的长度。 正确安装后无需调整稳定器。 购买稳定器无线电元件的总成本约为 10 美元，VT1 晶体管的成本为 3 ... 4 美元。 为了降低成本，可以使用更便宜的 RFP60P03 来代替 RFP10P03 晶体管，但这当然会稍微恶化稳定器的技术特性。 升压型脉冲并联稳定器的框图如图6所示。
在该稳定器中，以脉冲模式工作的控制元件RE与负载Rh并联连接。 当 RE 开路时，来自输入源 (Ubx) 的电流流过电感器 L1，在其中储存能量。 二极管VD1同时切断负载并且不允许电容器C1通过开路RE放电。 这段时间负载中的电流仅来自电容C1，下一时刻，当RE闭合时，电感L1的自感电动势加到输入电压上，产生的能量电感器被提供给负载。 在这种情况下，输出电压将大于输入电压。 与降压稳定器（图 1）相反，这里的电感器不是滤波器元件，输出电压变得比输入电压大，其大小由电感器 L1 的电感和脉冲占空比决定。 RE 控制元件。
开关升压调节器的示意图如图 7 所示。
它使用与降压调节器电路基本相同的电子元件（图 5）。 可以通过增加输出滤波器的电容来减少纹波。 对于“更软”的启动，电容器 C1 连接在公共线和第一个误差放大器（引脚 9）的非反相输入之间。 固定电阻 - S2-ZZN，变量 - SP5-3 或 SP5-2VA。 电容器C1 C3、C5、C6、C9 - K50-35； C4、C7、C8 - K10-17。 晶体管VT1 - IRF540（N沟道场效应晶体管，Usi = 100 V，lc = 28 A，Rsi = 0,077 Ohm） - 安装在有效表面积至少为100 cm2的散热器上。 扼流圈 L2 - 与之前的方案相同。 首次开启稳定器最好在小负载（0,1 ... 0,2 A）和最小输出电压下进行。 然后缓慢增加输出电压和负载电流至最大值。 如果升压和降压稳定器使用相同的输入电压 Uin 工作，那么它们的转换频率可以同步。 为此（如果降压稳压器为主，升压为从），需要在升压稳压器中去掉电阻R3和电容C7，闭合D6芯片的14脚和1脚，将D5的1脚与降压稳压器D5芯片的1脚连接。 在升压型稳压器中，电感L2不参与平滑输出直流电压纹波，因此，为了对输出电压进行高质量滤波，需要使用L和C值足够大的滤波器。因此，这导致过滤器和装置整体的质量和尺寸增加。 因此，降压型稳压器的比功率大于升压型。 作者：S. Shishkin，萨罗夫，下诺夫哥罗德州
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