TL494在密封铅酸电池充电器中的应用

滕广荣 2020-11-17

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　　美国德克萨斯州仪器公司（TEXAS INSTRUMENT）生产的 TL494 是一种性能优良的脉宽调制控制电路，可作为推挽式、全桥式、半桥式开关电源控制器，工作频率为 10~ 300 KMz，输出电压可达 40V。本文设计引入芯片TL494 设计的恒流恒压充电器，在密封铅酸电池的充电过程中，能有效提高电池的充电效率和使用寿命。

　　1 TL494 内部结构及主要功能

　　1. 1 内部结构

TL494 是一种性能优良的脉宽调制控制器，由 5V 基准电压、振荡器、误差放大器、比较器、触发器、输出控制电路、输出晶体管、空载时间电路构成。内部结构如图1所示。

　　图 1 TL494内部结构框图

　　1. 2 TL494管脚配置及其功能

如图 1， 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 脚为间歇期调整，其上加 0~ 3:3V 电压时可使截止时间从 2% 线性地变化到 100% ; 5、6脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容; 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的集电极和发射极; 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 10 mA; 15、16 脚是误差放大器器的反相和同相输入端。

　　1. 3 脉冲调宽调压原理

　　振荡器产生的锯齿形振荡波送到 PWM 比较器的反相输入端，脉冲调宽电压送同相输入端，通过 PWM 比较器进行比较，输出一定宽度的脉冲波。TL494 输出的脉冲宽度随着调宽电压的变化而改变，从而改变开关管的导通时间TON，达到调节、稳定输出电压的目的。图 2为脉冲调宽原理图。

　　图 2脉冲调宽调压波形图

　　脉冲调宽电压可由 3 脚直接送入的电压来控制，也可分别从两个误差放大器的输入端送入，通过比较、放大，经隔离二极管输入到PWM 比较器的正相输入端。两个放大器可独立使用，如分别用于反馈稳压和过流保护等，此时脚 3 应接 RC 网络，提高整个电路的稳定性。

　　2 充电器的设计与实现

　　2. 1 充电器的工作原理

　　由于密封铅酸蓄电池的制造成本低、容量大、价格低廉，因此，应用十分广泛。由于其固有的特性，若使用不当，寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，采用正确的充电方式，能有效延长蓄电池的使用寿命。电池充电是将电能传输到电池的过程，能量以化学反应的形式保存下来，但不是所有电能都转化为电池中的化学能。有一些电能将转化为热能，对电池起加热的作用，电池充满后，若继续充电，则将所有的电能转化为热能。快速充电使电池温度急速升高，若不及时停止将造成电池的损坏。

　　为了实现充电的快速性并延长电池寿命，充电过程可分为快充、慢充及涓流充三个阶段，图3为该充电器的充电电流、电压曲线。

　　以 12V 铅酸电池为例，充电过程从大电流恒流充电开始，最初充电器输出电流为IMAX，此时充电器连续监控电池两端的电压。当电池电压升高到 13:5~ 13:8V 时，充电器处于恒压充电状态，充电电流持续下降。当电流下降到 250 mA 并且电池电压在14:1V 左右不变时，电池已达到额定容量的100 %，充电器转入浮充状态，给电池提供的浮充电池，抵消电池自放电的影响。当电池电压下降到转换电压 13V 时，充电器重新开始大电流充电。