甲降压转换器（降压转换器）是一个DC至DC开关转换器，同时保持降压电压恒定的功率平衡。降压转换器的主要特点是效率，这意味着在板载降压转换器的情况下，我们可以期望延长电池寿命，减少热量，减小尺寸并提高效率。我们之前制作了一些简单的Buck转换器电路，并解释了其基本原理和设计效率。
因此，在本文中，我们将基于流行的TL494 IC设计，计算和测试高效降压转换器电路，最后，将有详细的视频展示该电路的工作和测试部分，因此，事不宜迟，让我们开始吧。
降压转换器如何工作？
上图显示了一个非常基本的降压转换器电路。要了解降压转换器的工作原理，我将电路分为两个条件。当晶体管导通时的第一个条件，当晶体管截止时的下一个条件。
晶体管导通状态
在这种情况下，我们可以看到二极管处于开路状态，因为它处于反向偏置状态。在这种情况下，一些初始电流将开始流过负载，但是电流受到电感器的限制，因此电感器也开始逐渐充电。因此，在电路导通期间，电容器会逐周期建立充电电荷，并且该电压会在负载两端反射。
晶体管关闭状态
当晶体管处于截止状态时，存储在电感器L1中的能量崩溃，并通过二极管D1回流，如箭头所示电路所示。在这种情况下，电感两端的电压为反极性，因此二极管处于正向偏置状态。现在由于电感器的磁场崩溃，电流继续流过负载，直到电感器用尽电荷。所有这些都在晶体管处于截止状态时发生。
在一定时间后，当电感器几乎没有存储的能量时，负载电压又开始下降，在这种情况下，电容器C1成为电流的主要来源，电容器在那里保持电流流动，直到下一个周期开始再次。
现在，通过改变开关频率和开关时间，我们可以从降压转换器获得从0到Vin的任何输出。
集成电路TL494
现在，在构建TL494降压转换器之前，让我们学习PWM控制器TL494的工作原理。
TL494 IC具有8个功能块，如下所示。
1. 5V参考稳压器
5V内部基准电压调节器输出是REF引脚，它是IC的引脚14。基准电压调节器在那里为内部电路（如脉冲转向触发器，振荡器，空载时间控制比较器和PWM比较器）提供稳定的电源。调节器还用于驱动误差放大器，这些误差放大器负责控制输出。
注意！该参考电压在内部被编程为初始精度为±5％，并在7V至40V的输入电压范围内保持稳定。对于低于7V的输入电压，调节器会在输入的1V范围内饱和并对其进行跟踪。
2.振荡器
振荡器产生并向死区控制器和PWM比较器提供锯齿波，以提供各种控制信号。
可以通过选择定时分量R T和C T来设置振荡器的频率。
振荡器的频率可以通过以下公式计算
Fosc = 1 /（RT * CT）
为简单起见，我制作了一个电子表格，您可以通过它非常轻松地计算频率。
注意！ 仅对于单端应用，振荡器频率等于输出频率。对于推挽式应用，输出频率为振荡器频率的一半。
3.死区时间控制比较器
停滞时间或简单地说是停工时间控制提供了最小的停滞时间或停工时间。当输入端的电压大于振荡器的斜坡电压时，空载时间比较器的输出将阻止开关晶体管。向DTC引脚施加电压会施加额外的死区时间，因此，当输入电压从0V变为3V时，其死区时间将从最小值的3％变为100％。简而言之，我们可以更改输出波的占空比，而无需调整误差放大器。
注意！110 mV的内部失调确保空载时间控制输入接地时的最小空载时间为3％。
4.误差放大器
两个高增益误差放大器均从VI电源轨接收其偏置。这使得共模输入电压范围比VI低–0.3 V至2V。两个放大器的特性均表现为单端单电源放大器，因为每个输出仅高电平有效。
5.输出控制输入
输出控制输入确定输出晶体管是以并联还是推挽模式工作。通过将引脚13的输出控制引脚接地，可以将输出晶体管设置为并行操作模式。但是通过将此引脚连接到5V-REF引脚，可以将输出晶体管设置为推挽模式。
6.输出晶体管
该集成电路具有两个内部输出晶体管，分别处于集电极开路和发射极开路状态，通过它们可以提供或吸收高达200mA的最大电流。
注意！在共射极配置中，晶体管的饱和电压小于1.3 V，在射极跟随器配置中，晶体管的饱和电压小于2.5V。
TL494 IC的功能
- 完整的PWM功率控制电路
- 200 mA灌电流或源电流的非承诺输出
- 输出控制选择单端或推挽操作
- 内部电路在任一输出处均禁止双脉冲
- 可变死区时间可控制总范围
- 内部稳压器提供稳定的5V
- 具有5％公差的参考电源
- 电路架构可轻松实现同步
注意！内部大部分原理图和操作说明均摘自数据手册，并进行了一定程度的修改，以更好地理解。
所需组件
- TL494 IC-1
- TIP2955晶体管-1
- 螺丝端子5mmx2-2
- 1000uF，60V电容器-1
- 470uF，60V电容器-1
- 50K，1％电阻-1
- 560R电阻器-1
- 10K，1％电阻-4
- 3.3K，1％电阻-2
- 330R电阻器-1
- 0.22uF电容器-1
- 5.6K，1W电阻-1
- 12.1V稳压二极管-1
- MBR20100CT肖特基二极管-1
- 70uH（27 x 11 x 14）mm电感器-1
- 电位计（10K）修剪电位计-1
- 0.22R电流检测电阻-2
- 普通复合板50x 50mm-1
- PSU散热器通用-1
- 通用跳线-15
原理图，示意图
高效降压转换器的电路图如下。
电路构造
为了演示该高电流降压转换器，在原理图和PCB设计文件的帮助下，电路是在手工PCB中构建的。请注意，如果将大负载连接至输出降压转换器，则大量电流将流经PCB走线，并且走线有可能烧坏。因此，为防止PCB迹线烧坏，我提供了一些跳线，以帮助增加电流。另外，我用厚的焊料层加固了PCB走线，以降低走线电阻。
电感器由3股平行的0.45平方毫米的漆包铜线构成。
计算方式
为了正确计算电感器和电容器的值，我使用了来自德州仪器的文档。
之后，我制作了一个Google电子表格，以使计算更容易
测试此高压降压转换器
要测试电路，请使用以下设置。如上图所示，输入电压为41.17 V，空载电流为.015 A，这使得空载功耗小于0.6W。
在你们所有人跳起来之前，请在我的测试表中说出一碗电阻的作用。
让我告诉你，在满载条件下测试电路时，电阻会变得非常热，所以我准备了一碗水以防止工作台燃烧
用于测试电路的工具
- 12V铅酸电池。
- 具有6-0-6抽头和12-0-12抽头的变压器
- 5 10W 10r并联负载电阻
- Meco 108B + TRMS万用表
- Meco 450B + TRMS万用表
- Hantek 6022BE示波器
大功率降压转换器的输入功率
从上图可以看到，在负载条件下，输入电压降至27.45V，输入电流为3.022 A，等于82.9539 W的输入功率。
输出功率
从上图可以看到，输出电压为12.78V，输出电流为5.614A，这相当于71.6958 W的功率。
因此，电路效率变为（71.6958 / 82.9539）x 100％= 86.42％
电路损耗是由于为TL494 IC供电的电阻和
测试表中的绝对最大电流
从上图可以看出，从电路汲取的最大电流为6.96 A，几乎
在这种情况下，系统的主要瓶颈是我的变压器，这就是为什么我不能增加负载电流的原因，但是通过这种设计和良好的散热片，您可以轻松地从该电路吸收10A以上的电流。
注意！谁都想知道为什么我要在电路中附加一个巨大的散热器，现在让我告诉您我的库存中没有更小的散热器。
进一步增强
该TL494降压转换器电路仅用于演示目的，因此在该电路的输出部分未添加保护电路
- 必须添加输出保护电路以保护负载电路。
- 需要将电感器浸入清漆中，否则会产生可听见的噪声。
- 具有正确设计的高质量PCB是强制性的
- 可以修改开关晶体管以增加负载电流
希望您喜欢本文并从中学到新东西。如有任何疑问，可以在下面的评论中提问，也可以使用我们的论坛进行详细讨论。