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[参考译文] TL494:采用 TL494的360W 推挽式转换器设计

Guru**** 657930 points
Other Parts Discussed in Thread: TL494, UC3843, UCC28951, UCC28950, LM5036, UCC3895, UCC2895, LM5045
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1136052/tl494-360w-push-pull-converter-design-using-tl494

器件型号:TL494
主题中讨论的其他器件: UC3843UCC28951UCC28950LM5036UCC3895UCC2895LM5045

你好。  

我叫 Patty Karigi
我正在使用来自36V 至86V 输入的 tl494 IC 设计一个输出为12V 30A (360W)的推挽式转换器(CCM)。 以下是我对该设计有的问题:
1) 1)我正在使用次级侧调节、我想使用两个 tl494 IC、一个用于驱动初级侧开关 MOSFET、另一个用于驱动两个次级侧整流 MOSFET 来代替二极管来降低损耗。 在 tl494数据表中,我看到可以同步两个 tl494 ICS。 我的问题是、在我的一个 IC 控制 初级 侧 MOSFET 和另一个次级侧 MOSFET 的情况下、这实际上能否起作用? 通过对 LTSPICE 进行仿真、我发现我可以使用 IC 的集电极来驱动次级 MOSFET、从而在每次开关转换时提供重叠。 这种重叠是否足以确保电源的最佳性能?
2) 2)如果可以使用上述两个 IC、如何终止从 IC 的其他端子、即误差放大器、反馈引脚和输出控制引脚? 数据表中未对此进行说明。
3) 3)对于次级侧调节、如何在不使用辅助电源的情况下为 IC 提供 VCC 电源?
4) 4)从我在 LTSPICE 上进行的仿真中、我发现发射器提供的输出电压接近 VCC 电源电压。 我的问题是、发射器不是遵循5V 基准电压的电压跟随器、还是 tl494的情况不同、这样发射器电压几乎等于 VCC 电压?
5) 5)从 TL494数据表(使用 TL494设计开关稳压器(修订版 E)中可以看出、同步到系统时钟时、通常会出现同步启动问题。 这是否适用于多个 tl494 ICS 的主/从同步配置? 如果是、我如何处理它?
6)从数据表(使用 TL494设计开关稳压器(修订版 E)页19中、用户可以将 IC 配置为使用峰值电流限制。 我能否使用此配置通过电流感应变压器跟踪输入电流? 如果是、这是否会将 IC 转换为电流模式控制器、在该控制器中、我必须将控制环路视为电流模式控制环路并使用斜率补偿?
7)从我阅读的一篇文章中、我发现推挽式转换器通常使用电流模式控制器、如果必须使用电压模式控制器、则必须考虑磁通不平衡问题(nanopdf.com/.../voltage-mode-push-pull-converters-deserve-a-second-look_pdf)。 他们建议、如果使用电压模式控制器、则可以使用有间隙的变压器来提高变压器的电流处理能力。 我的问题是、这是好的做法吗? 如果是、如何确定变压器的电感、从而进行计算、我将获得300uH 的最小磁化电感、同时使用30uH 的输出电感和30kHz 的开关频率以及2的一次侧绕组与二次侧绕组匝数比。
如果我使用有间隙的变压器、那么增加匝数以获得更高的电感、这是否抵消了首先使用有间隙的变压器的优势? 或者、我是否应该保持与无间隙变压器磁芯相同的匝数、这样会导致电感减小?
8) 8)如果我使用 峰值 电流限制配置、我可以避免变压器的磁通不平衡吗?
9).根据我的计算结果、我在每个初级侧开关上得到的峰值电流为17A、在每个初级侧开关上得到的均方根电流为9.35A。 我想通过使用输入电感器来减少输入电容器上的应力、 请帮助我了解推挽式/其他降压派生拓扑的输入 LC 滤波器设计、以及它如何影响输入峰值电流 、尤其是在我使用峰值电流限制配置时。 它是否会影响在输入端感测到的峰值电流? 在我的例子中是17A。
请帮帮我。 我非常感谢您的帮助、也感谢您过去为我提供的帮助、这极大地帮助我了解了电源设计。
谢谢你。
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    尊敬的 Patty:

    在该配置中使用两个 TL494似乎非常不可靠。  我认为很难同步这两个器件。  如果它们在1或2个脉冲时变得不同步、稳压器很可能会自行损坏。  我想 TI 拥有基于单个 IC 的解决方案、可满足您的具体需求。  从 WEBENCH 开始 、或搜索可用 的参考设计 、查找适合您需求的产品。

    此致、

    Eric

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    感谢您的回复 Eric Reicher。  

    如果我要使用 tl494、请给我提供一个替代解决方案、因为这个 PWM IC 随时可用。 我拥有的另一个 IC 是 uc3843

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    尊敬的 Patty:

    这两个 IC 都是相对较旧、较慢的双极控制器。  我不确定他们是否胜任这项任务。

    如果您想控制次级侧的同步整流器、请考虑 LM5036、UCC28950或 UCC28951。

    您可以从 WEBENCH 获取完整的设计建议。  或查看 TI 提供的 参考设计

    此致、

    Eric

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    ucc3895/ucc2895是否也能完成此工作?我可以看到 ucc28950/51已缺货

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    尊敬的 Patty:

    UCC2895/3895 (20引脚器件)没有同步整流器输出引脚。  UCC28950或 UCC28951 (24引脚)似乎是一个不错的选择、可提供大量设计支持(Excel 工具、仿真工具、应用手册等)

    您可以从哪里订购?  您能否直接向 TI 申请样片?

    Eric

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    我从肯尼亚订购。 获得样片需要多少钱?

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    我通常使用 mouser 电子产品来购买组件、但如果可以从 TI 订购、那就更好了

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    我明白了。  LM5045是另一种可能。  这是一个稍旧的(National Semi)器件、可能更广泛地提供、并且具有良好的数据表、基于 Excel 的设计工具和 PSpice 模型。

    Mouser 目前只有2个、但下个月将有更多个。

    这是否满足您的项目要求?

    Eric

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    我将等待 ucc28950/51、以便也可以在交流/直流应用中使用它。 目前、我只需将输出电流降低到15A、然后使用输出二极管代替 MOSFET、然后使用具有 tl494的推挽式转换器。 请向我解释我的其余问题。 从问题3开始。

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    回答您的问题:

    3) 3)从 Vout 创建基于 NPN/齐 纳二极管的 LDO。

    4) 4)乘以"发射极"、您是指引脚9和10吗?  发射器将靠近集电极(引脚8和11)的连接位置。

    5) 5)我认为同步多个 TL494时不会出现此问题、如第4.2.2节所示。  下一节4.2.3中指出了"问题"、即与主时钟同步。

    6) 6)我不知道。

    7)似乎合理。

    8) 8)我不确定"减少输入电容器上的应力"是什么意思。  只需使用足够的输入电容器即可支持预期的 RMS 电流。

    Eric

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    从对问题3的答复来看、是否有我可以使用的启动电路?

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    在次级侧调节的情况下

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    您不想在次级侧使用辅助绕组吗?  我认为、不放宽输入/输出隔离是不可能的。

    Eric

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    我希望使用次级侧调节的主要目的是使我可以使用两个 tl494。 但现在我将使用一个。 我能否像 UC3843中通常所做的那样使用启动电阻器、在设计反激式转换器时、然后在初级侧使用辅助绕组。 我可以使用推挽式转换器实现这一点吗?

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    同时使用初级侧调节

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    是的、这应该起作用。  这是一个 TL494实现了您所描述的设计。

    https://www.ti.com/lit/an/slva666/slva666.pdf?ts=1629123299055&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fsitesearch%252Fdocs%252Funiversalsearch.tsp%253FlangPref%253Den-US%2526searchTerm%253Dslva666%2Bpdf%2526nr%253D13&_ticdt=MTY2Mzc3MTg4OXwwMTgwNDdiNzczMTgwMDBlZTE1YzA4NGNiZjNkMDUwNzQwMTE4MDZjMDBiZDB8R0ExLjIuNzUwODYyOTYwLjE2NTA0NzA2NDc

    Eric

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    请参阅文档末尾附近的原理图。

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    非常感谢您的帮助。  

    请进一步解释问题7。 如果我在设计中使用峰值电流限制配置而不是输出电流限制、我是否需要担心变压器磁通不平衡? 峰值电流限制来跟踪输入输出电流  

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    抱歉、我打算使用峰值电流限制来跟踪输入电流

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    让我向一位更有经验的同事询问问题7。

    Eric

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    好的。 谢谢

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    关于问题7的一些补充意见:

    在 VMC 中运行双端拓扑时、应添加一个与变压器初级串联的直流阻断电容器、以防止磁芯中出现直流偏置时出现磁通不平衡。 在峰值 CMC 中运行时自然会处理此问题、因为电流会逐周期感应和调整。 在峰值 CMC 中运行时、不需要变压器主阻断电容器。

    提供有关磁性元件设计的说明超出了 E2E 的范围。  TI 从事销售控制器的业务。

    此致、

    Eric

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    如果我使用 tl494进行峰值电流限制、我应该将控制器视为电流模式控制器吗?

    我的最后一个问题是何时可以使用 ucc28950/51?

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    尊敬的 Patty:

    TL494使用 CT 引脚上的电压斜坡来确定占空比、所以我将其称为电压模式控制。  峰值电流限制只是为功率级中的电流设置一个边界、以防止损坏。

    很抱歉、我不知道 UCC28950/51何时可用。  我对任何 TI 产品的供应链都不了解。

    Eric

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    哪些控制器可用于双端拓扑。 与 ucc28950/51类似

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    以下是 TI 提供的所有双端控制器的链接。  您可以通过从左侧菜单中选择功能来缩小结果范围。

    https://www.ti.com/power-management/acdc-isolated-dcdc-switching-regulators/pwm-controllers/products.html#p1129=Push-Pull&p1498=Automotive;Catalog;HiRel%20Enhanced%20Product;Military

    如果您有其他问题、请发布新主题。

    Eric