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　　控制电路的设计

　　TL494内部电路由锯齿波振荡电路、基准电压产生电路、两个误差放大器、调整电路、脉宽调制比较器及输出电路等组成。其内置振荡器的工作频率f₀由外接定时电阻RT和定时电容CT决定，估算公式如下：

　　式中，R_T和C_T的取值范围：R_T=5~100kΩ，C_T=0.001~0.1μF。

　　系统采用压控型变压器隔离正激式拓扑，TL494接成单端输出模式，并利用其内部集成的NPN型功率开关管产生脉冲波。TL494内部比较器产生的脉冲信号控制其内部功率开关管Q1的饱和或者截止，使得变压器的初级线圈上产生交替变换的脉冲电流，从而在次级产生升压后的感应电流。最后输出的高压又经过分压取样网络后与2脚输入的基准电压比较，得到的误差信号再与内部振荡器产生的锯齿波信号进行比较，调节输出脉冲信号的占空比，从而稳定变压器次级的输出电压。

　　变压器及其倍压整流电路的设计

　　(1)变压器初级线圈匝数N_pri可用下式确定^[3]：

　　式中：V_in为变压器的工作电压，单位V;B_max为变压器的最大工作磁通密度，单位T(Wb/cm2);A_c为所用磁心的有效横截面积，单位cm²。

　　(2)将变压器次级输出的交流电压进行滤波整流，最后得到所需的直流电压。按照设计需要，这里选择倍压整流电路，其原理是利用二极管的整流和导引作用，将电压分别贮存到各自的电容上，然后把它们按极性相加的原理串接起来，以获得几倍于变压器次级电压的高压来。如图3所示，该电路中的整流二极管和滤波电容总是成对出现的，有N对则电压升高N倍。当N为奇数时，输出电压从二极管的正向端取出;当N为偶数时，输出电压从二极管的反向端取出。

　　综上所述，根据本次设计的要求，通过计算得出初级线圈匝数N_pri≈3，变压器初级和次级线圈可按20:500的匝数比进行绕制;采用4倍的倍压整流，整流二极管选用IN4007，其反向击穿电压1000V、反向漏电流5μA、最大正向压降1V。

　　反馈取样电路

　　本设计的反馈网络如图4如示，输出高压HV经分压电路后再经过TL494的内部误差放大器A构成电压负反馈回路。误差放大器的同相端接入取样电压，反相端接入TL494的基准电压，网络中的电位器可实现对系统输出高压的调节。取样分压比的确定：反相端接的基准电压最大为5V，所以要将输入的取样电压限制在5V以下。当输出高压为1000V时，取样电压为1000V×(180k/40M)=4.5V，分压比约为1/200，符合要求。实际应用时为了降低器件的功耗，在保证分压比不变的前提下尽可能增大分压电阻的阻值。

　　结束语

　　开关控制电源是当今电源发展的主流，适用于多种便携式、低功耗的仪器中，与线性电源相比具有许多优点。本文以PWM芯片TL494为核心，提出了一种设计高压偏置电源的新方法，并通过对PCB电路的合理布局布线设计出一个外形尺寸为5"×2.8"×1.8"的独立电源模块，并得出如下结论。

　　(1)充分利用TL494的内置晶体管产生脉冲信号，降低了设计成本，减小了模块体积。
　　(2)外接电位器，可实现输出高压200~1000V调节，方便仪器设计的底层应用。
　　(3)负反馈网络使得输出电压与其控制信号间有较好的跟随性，电源模块工作稳定、纹波小。
　　(4)实际应用中有待优化设计，进一步降低功耗或采用贴片变压器减小体积;增大电压可调范围，增加调节灵敏度。

　　参考文献：

　　[1] 朱志甫.开关电源PWM比较器的研究与设计[D].成都:西南交通大学,2008-05
　　[2] 毋炳鑫,吴必瑞等.TL494控制智能开关稳压电源设计[D].郑州:中原工学院,2008-02
　　[3] Marty Brown著,徐德鸿等译.开关电源设计指南[M].北京:机械工业出版社,2004

关键词： PWM 微型高压 TL494 脉冲宽度 变压器 201311