文章编号:1009-3664(2007)06-0039-03研制开发

一种基于TL494的PWM控制技术

刘 丹1,黄玉水1,卢淋芗1,周其明2

(1.南昌大学信息工程学院,江西南昌330031;2.海南92823部队三中队,海南海口572021)

摘要:介绍了一种由TL494为控制核心的脉宽调制技术,并将其应用于直流电动机控制系统。分析了该系统的工作原理、实现电路以及PWM控制芯片的结构和具体应用。仿真结果表明该系统具有结构简单、节能以及工作稳定可靠等优点。

关键词:脉宽调制;TL494;电机控制中图分类号:TM30

文献标识码:A

ThePWMControlSystemMadeofTL494

LIUDan1,HANGYu-shui1,LULin-xiang1,ZHOUQ-iming2

(http://rmationEngineeringCollege,NanchangUniversity,Nanchang330031,China;

2.92823Unit,Hainan572021,China)

Abstract:ThesystemofdirectcurrentmotorcontrolbasedonPWMisintroduced,whichiscomposedofTL494.Thecircuitanditsprincipleofthesystemareanalyzed.TheapplicationofaPWMcontrolchipisanalyzedtoo.Itcanseefromthesimulationresultthatthesystemhasmanymeritsassimpleconfiguration,energy-savingandhighreliability.

Keywords:pulsewidthmodulation;TL494;motorcontrol

0 引 言

随着电力电子技术的发展,脉宽调制(PulseWidthModulation,PWM)技术的应用日益引起人们的重视。文中介绍了一种基于TL494的PWM控制技术的直流电动机控制系统。该系统利用PWM技术,通过对电力电子器件占空比的控制来调节直流电动机的转速,具有结构简单、系统输出电压和电流稳定以及能耗低等优点。

[1]

直流电源Ud,负载为电动机(M),当开关器件(VT)被触发导通时,直流电压就加到电动机上,并持续t1时间。当场开关器件关断时,负载上的电压为零,并持续t2时间。若定义工作周期T=t1+t2,占空比k=t1/T,则由波形图,并根据直流斩波电路的原理[2]有:

系统输出电压平均值U0为

U0=

t110

0udt=Ud=kUdTT

(1)

1 控制系统的工作原理与实现

1.1 系统工作原理

本控制系统的基本设计思路是采用降压斩波电路如图1

。

其输出电压的有效值(U)为

kT2

U=(T0u0dt)2=kUd

(2)

本系统所采用脉宽调制(PWM)工作方式,维持T不变,改变t1。

控制系统的原理框图如图2

。

图1 降压斩波电路及其波形

收稿日期:2007-06-08作者简介:刘 丹(1980-),男,江西吉安人,硕士研究生,研究方向电力电子技术与应用。黄玉水(1969-),男,江西南昌人,博士,副教授,研究方向电力电子技术与应用。

图2 控制系统原理框图

该系统中电源通过功率驱动电路使电动机工作,而功率驱动电路的通断由PWM控制芯片控制;系统

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对电动机电流进行取样,反馈到PWM控制芯片,与电流比较电路的电流值比较,以控制PWM信号输出,达到调速的目的。系统同时还对电源电压取样,反馈到PWM控制芯片,与电压比较电路的电压值比较,以控制PWM信号输出,达到欠压保护的作用。

功率驱动电路采用常见的BUCK电路,开关管选用PowerMOSFET。其输出电压的调节通过控制器件的开通时间来实现,考虑电动机的电感影响,输出电流比较稳定,能耗也较低。1.2 PWM控制芯片的选用

在实现电动机PWM控制系统的控制电路中,本系统选用TL494芯片。TL494芯片具有抗干扰能力强、结构简单、可靠性高以及价格便宜等特点[3]。TL494的内部电路(如图3)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。

上加0~3.3V电压时可使截止时间从2%变化到100%。5、6脚分别用于外接振荡电阻RT和振荡电容CT,以确定振荡器产生锯齿波的频率fosc;

fosc=RTCT

(3)

式中,RT和CT的取值范围:RT=5~100k ,CT=0.001~0.1 F。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2的反相和同相输入端。1.3 系统的实现电路

该控制系统的具体实现电路如图4。系统采用电流负反馈的方式跟踪电动机的转速,同时通过对电源的电压负反馈,使系统具有欠压保护功能。

检测电动机电流,并反馈到TL494内部误差放大器1的1脚,与2脚的电流基准信号比较,控制TL494的PWM输出,实现对电动机调速的功能。通过调节可调电阻(RES1)的电阻值,即改变设定的电流基准信号的大小,来调节PWM输出信号的占空比,达到调节电动机转速的目的。

通过对电源进行电压取样,并反馈到TL494的内部误差放大器2的15脚,与16脚的电压基准信号比较,控制TL494的PWM输出,实现系统的欠压保护功能。

系统功率驱动选用PowerMOSFET,

其输入阻抗

图3 TL494内部结构图

其中1、2脚是误差放大器1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

图4 系统的实现电路

通信电源技术

2007年11月25日第24卷第6期

刘 丹等: 一种基于TL494的PWM控制技术

TelecomPowerTechnologiesNov.25,2007,Vol.24No.6

很高,可直接由晶体三极管驱动。TL494的13脚用来控制输出模式。在该系统中,选择将该端输入为低电平,这时TL494内触发器Q1和Q2不起作用,两路输出相同,其频率和振荡器频率相同、最大占空比为98%。

技术,并将该PWM控制技术应用在直流电动机控制系统中,通过对电动机的PWM控制来实现其速度的调节。整个系统结构简单、能耗低、工作稳定,而且充分利用TL494芯片的特点,使系统具有欠压保护的优点。参考文献:

[1] 赵良炳.现代电力电子技术基础[M].北京:清华大学出

版社,1995.[2] HacBodur,AFarukBakan.ANewZVT-ZCT-PWM

DC-DCConverter[J].IEEETrans.onPE.2004,19(3):676-684.

[3] 谢春林.电压驱动型脉宽调制器TL494[J].国外电子元

器件,2001(2):66-67.

2 仿真结果

为验证系统的有效性,可以通过计算机对上述基于PWM技术的直流电动机控制系统的电路进行系统仿真。设定该系统的电源电压UCC=12V,直流电动机额定参数:U=12V,I=15A,4极,电枢电阻R

n

n

2

a

=0.21 ,转动惯量J=0.57kgm,通过改变控制电

路的可调电阻RES1来实现系统输出的不同占空比,当输出占空比分别为0.5、0.65、0.8,电动机的电压和电流波形如图5

。

(上接第35页

)

图9 SVPWM控制中扇区变换图

参考文献:

[1] 赵丽君,崔皆凡,王成元.永磁直线同步电动机推力控制

系统研究[J].沈阳工业大学学报,2005,27(3):284-288.[2] 徐艳平.基于空间矢量PWM的新型直接转矩控制系统

仿真[J].系统仿真学报,2007,1:35-38.

[3] JoaoOnofrePereiraPinto.AnalysisofExtendedCon-stantPowerSpeedRangeofthePermanentMagnetSyn-chronousMachineDriv2enbyDualModeInverterControl[D].TheUniversityofTennes2sess,Knoxville,2001.[4] ZhongL,RahmanMF,HuWY,LimKW.Analysisof

DirectTorqueControlinPermanentMagnetSynchronousMotorDrives[J].IEEETrans.onPowerElectron.,1997,12(3):528-535.

[5] 蔡长春.直线电机的发展和应用[J].微电机,2003,36:87-88.

[6] 陈伯时,陈敏逊.交流调速系统[M].北京:机械工业出版

社,2005.

图5 电动机电压与电流波形图

由图5可以看出在输出不同的占空比时,电动机的电压和电流的波形稳定,这有利于电动机长期稳定运行。这说明本文所介绍的基于TL494的PWM控制技术在实际应用中是可行的,而且运行稳定。

3 结 论

本文介绍了一种基于TL494芯片的PWM控制

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