TL494CN: schéma zapojenia, popis v angličtine, obvod prevodníka

Spínané napájacie zdroje (UPS) sú veľmi bežné. Počítač, ktorý práve používate, má UPS s viacerými výstupnými napätiami (minimálne +12, -12, +5, -5 a +3,3 V). Takmer všetky takéto jednotky majú špeciálny čip PWM, zvyčajne typu TL494CN. Jeho analógom je domáci mikroobvod M1114EU4 (KR1114EU4).

výrobcovia

Tento čip patrí do zoznamu najbežnejších a najrozšírenejších integrovaných elektronických obvodov. Jeho predchodcom bola séria riadiacich jednotiek UC38xx PWM od spoločnosti Unitrode. V roku 1999 táto spoločnosť zakúpila firma Texas Instruments a odvtedy sa začalo s vývojom linky týchto riadiacich pracovníkov, čo viedlo k jej vytvoreniu na začiatku roka 2000. Séria mikroobvodov TL494. Okrem už spomenutého UPS sa nachádzajú aj v regulačných jednotkách konštantného napätia, v riadených pohonoch, v softstartéroch, vo všetkých slovách, kde sa používa kontrola PWM.

Medzi spoločnosťami, ktoré klonovali tento čip, existujú také svetovo známe značky ako Motorola, Inc, International Rectifier, Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Všetky z nich poskytujú podrobný opis svojich produktov, takzvanú technickú dokumentáciu TL494CN.

dokumentácia

Analýza opisov typu uvažovaného mikročipu od rôznych výrobcov ukazuje praktickú identitu jeho vlastností. Objem informácií poskytovaných rôznymi firmami je takmer rovnaký. Navyše sa v technickom liste TL494CN od značiek ako Motorola, Inc a ON Semiconductor navzájom opakujú vo svojej štruktúre, vzhľadom na čísla, tabuľky a grafy. Podobne odlišné od nich je prezentácia materiálu od spoločnosti Texas Instruments, ale ak si ho dôkladne preštudujete, bude zrejmé, že ide o identický produkt.

Účel TL494CN

Popis tradične začína s menovaním a zoznamom interných zariadení. Je to regulátor PWM s pevnou frekvenciou určený predovšetkým na použitie v UPS a obsahuje nasledujúce zariadenia:

• Generátor napätia píly (GPN);
• Chybové zosilňovače;
• Zdroj referenčného (referenčného) napätia +5 V;
• Obvod na nastavenie doby nečinnosti;
• Výstupné tranzistorové spínače pre prúdy do 500 mA;
• Schéma pre výber jedno- alebo dvojtaktného režimu.

Limitné parametre

Rovnako ako u iných čipov, opis TL494CN musí obsahovať zoznam maximálnych prípustných charakteristík výkonu. Dajte im to na základe Motorola, Inc:

1. Napájanie: 42 V.
2. Napätie na kolektore výstupného tranzistora: 42 V.
3. Zberný prúd výstupného tranzistora: 500 mA.
4. Rozsah vstupného napätia zosilňovača: od -0,3 V do +42 V
5. Rozptýlenie energie (pri t <45 ° C): 1000 mW.
6. Rozsah skladovacích teplôt: -55 až + 125 ° C.
7. Prevádzková teplota okolia: 0 až +70 ° C.

Treba poznamenať, že parameter 7 pre TL494IN je o niečo širší: od -25 do +85 ° C.

Návrh TL494CN

Popis záverov jej zboru v ruštine je znázornený na obrázku nižšie.

Čip je umiestnený v plastovom (ako je označené písmenom N na konci jeho označenia) 16-kolíkovým balíkom s terminálmi typu pdp.

Jeho vzhľad je znázornený na fotografii nižšie.

TL494CN: Funkčný diagram

Takže úlohou tohto čipu je pulzné napätie modulované v pulznej šírke (PWM) generované v regulovanom i neregulovanom UPS. Pri napájacích zdrojoch prvého typu dosiahne rozsah trvania impulzu spravidla maximálnu možnú hodnotu (~ 48% pre každý výstup v okruhoch push-pull široko používaných na napájanie automobilových audio zosilňovačov).

TL494CN má celkovo 6 výstupov pre výstupné signály, z ktorých 4 (1, 2, 15, 16) sú vstupy vnútorných chybových zosilňovačov používaných na ochranu UPS pred súčasným a potenciálnym preťažením. Kontakt č. 4 je vstupný signál od 0 do 3 V pre nastavenie pracovného cyklu výstupných obdĺžnikových impulzov a číslo č. 3 je výstup komparátora a môže byť použitý niekoľkými spôsobmi. Ďalšími 4 (čísla 8, 9, 10, 11) sú voľné kolektory a žiariče tranzistorov s maximálnym prípustným zaťažovacím prúdom 250 mA (nepretržitý režim nie viac ako 200 mA). Môžu byť prepojené v pároch (9 s 10 a 8 s 11) na ovládanie výkonných MOSFET s maximálnym prípustným prúdom 500 mA (nie viac ako 400 mA v nepretržitom režime).

Čo je interné zariadenie TL494CN? Diagram je znázornený na obrázku nižšie.

Čip má vstavané referenčné napätie (ION) +5 V (č. 14). Zvyčajne sa používa ako referenčné napätie (s presnosťou ± 1%) aplikované na vstupy obvodov, ktoré spotrebúvajú nie viac ako 10 mA, napríklad na pin 13 pri voľbe režimu jedného alebo dvoch cyklov mikroobvodu: ak je +5 V, vyberie druhý režim , Ak je na ňom mínus napájacie napätie - prvé.

Ak chcete nastaviť frekvenciu generátora pílových zubov (GPN), použite kondenzátor a odpor pripojený k kolíkom 5 a 6. Samozrejme, že mikroobvod má vodiče na pripojenie plus a mínus napájacieho napätia (čísla 12 a 7) v rozsahu od 7 do 42 V.

Z diagrama možno vidieť, že v zariadení TL494CN existuje niekoľko interných zariadení. Opis ruského funkčného účelu bude uvedený nižšie v priebehu prezentácie materiálu.

Výstupné funkcie vstupných signálov

Ako každé iné elektronické zariadenie. Uvažovaný mikroobvod má svoje vstupy a výstupy. Začneme s prvým. Zoznam týchto záverov TL494CN už bol uvedený vyššie. Popis ruského funkčného účelu bude ďalej vysvetlený podrobnými vysvetleniami.

Záver 1

Toto je pozitívny (neinvertujúci) vstup zosilňovača signálu chyby 1. Ak je jeho napätie nižšie ako napätie na kolíku 2, výstup zosilňovača 1 chýb bude malý. Ak je vyššia ako na kolíku 2, signál chybového zosilňovača 1 sa zvýši. Výstup zosilňovača v podstate zopakuje kladný vstup pomocou kolika 2 ako referencie. Funkcie zosilňovačov chýb budú podrobnejšie opísané nižšie.

Záver 2

Toto je negatívny (invertívny) vstup zosilňovača signálu chyby 1. Ak je tento kolík vyšší ako pin 1, výstup zosilňovača 1 chyby bude nízky. Ak je napätie na tomto kolíku nižšie ako napätie na kolíku 1, výstup zosilňovača bude vysoký.

Záver 15

Funguje presne to isté ako č. 2. Často sa v TL494CN nepoužíva druhý chybový zosilňovač. Obvod jeho zapojenia v tomto prípade obsahuje svorku 15, ktorá je jednoducho pripojená na 14. (referenčné napätie +5 V).

Záver 16

Funguje to rovnako ako č. 1. Pri druhom chybovom zosilňovači sa zvyčajne pripája k bežnému č. 7. S kolíkom 15 pripojeným na +5 V a č. 16 pripojeným na spoločný výstup je druhý zosilňovač nízky, a preto nemá žiadny vplyv na činnosť čipu.

Záver 3

Tento kontakt a každý interný zosilňovač TL494CN sú prepojené cez diódy. Ak sa signál na výstupe ktoréhokoľvek z nich zmení z nízkej na vysokú, potom v bode č. 3 tiež ide vysoko. Keď signál na tomto kolíku prekročí 3,3 V, výstupné impulzy sú vypnuté (nulový cyklus výkonu). Keď je napätie na ňom blízke 0 V, trvanie impulzu je maximálne. Medzi 0 a 3,3 V je šírka impulzu medzi 50% a 0% (pre každý z výstupov regulátora PWM - na kolíkoch 9 a 10 vo väčšine zariadení).

Ak je to potrebné, kontakt 3 môže byť použitý ako vstupný signál alebo môže byť použitý na poskytnutie tlmenia rýchlosti zmeny šírky impulzov. Ak je napätie vysoké (> ~ 3,5 V), nie je žiadny spôsob spustenia UPS na regulátore PWM (z neho nebudú žiadne impulzy).

Záver 4

Ovláda hraničný rozsah kontroly. Ak je napätie na ňom blízke 0 V, čip bude schopný vygenerovať minimálnu a maximálnu šírku impulzu (nastavenú inými vstupnými signálmi). Ak sa na túto svorku napája približne 1,5 V, šírka výstupného impulzu bude obmedzená na 50% svojej maximálnej šírky (alebo ~ 25% pracovného cyklu pre režim push-pull regulátora PWM). Ak je napätie vysoké (> ~ 3,5 V), nie je možné spustiť UPS na modeli TL494CN. Schéma jeho zaradenia často obsahuje číslo 4, ktorá je priamo spojená so zemou.

• Je dôležité si pamätať ! Signál na svorkách 3 a 4 by mal byť pod ~ 3,3 V. A čo keď je blízko napr. Na + 5V? Ako sa bude správať TL494CN? Obvod meniča napätia na ňom nevytvára impulzy, t.j. Z UPS nebude výstupné napätie.

Záver 5

Slúži na pripojenie časovo náročného kondenzátora Ct, pričom druhý kontakt je pripojený k zemi. Kapacitné hodnoty sú zvyčajne od 0,01 μF do 0,1 μF. Zmeny v hodnote tejto komponenty vedú k zmene frekvencie GPN a výstupných impulzov regulátora PWM. Zvyčajne sa tu používajú vysokokvalitné kondenzátory s veľmi nízkym teplotným koeficientom (s veľmi malou zmenou kapacity so zmenou teploty).

Záver 6

Pripojenie časovo náročného odporu Rt s druhým kontaktom pripojeným k zemi. Hodnoty Rt a Ct určujú frekvenciu GPN.

• F = 1,1: (Rt x Ct).

Záver 7

Je pripojený k spoločnému vodiču obvodu zariadenia na regulátore PWM.

Záver 12

Je označená písmenami VCC. Pre neho sa pripája napájací zdroj "plus" TL494CN. Okruh jeho zaradenia zvyčajne obsahuje č. 12, pripojený k spínaču napájacieho zdroja. Mnoho UPS používa tento výstup na zapnutie napájania (a samotného UPS) a vypnutie. Ak má +12 V a 7 na ňom uzemnené, GPN a ION čipy budú fungovať.

Záver 13

Toto je vstupný režim. Jeho fungovanie bolo opísané vyššie.

Výstupné funkcie výstupných signálov

Vyššie uvedené boli pre TL494CN. Opis ruského funkčného účelu bude uvedený nižšie s podrobnými vysvetleniami.

Záver 8

Na tomto čipu sú 2 npn-tranzistory, ktoré sú jeho výstupné kľúče. Tento výstup je zberač tranzistora 1, zvyčajne pripojený k zdroju konštantného napätia (12 V). Napriek tomu sa v niektorých zariadeniach používa ako výstup, a vidíte na ňom meander (ako v č 11).

Záver 9

Toto je vysielač tranzistoru 1. Ovláda silný tranzistorový UPS (pole vo väčšine prípadov) v okruhu push-pull buď priamo, alebo cez medzistranný tranzistor.

Záver 10

Toto je vysielač tranzistora 2. V jednom cykle je signál na ňom rovnaký ako pri č. 9. V dvojtaktnom režime sú signály č. 9 a 10 mimo fázy, to znamená, keď je úroveň signálu vysoká, A naopak. Vo väčšine zariadení signály z vysielača výstupných tranzistorových spínačov posudzovaného obvodu riadia výkonné FET, ktoré sú zapnuté, keď je napätie na svorkách 9 a 10 vysoké (nad ~ 3,5 V, ale nehovorí to o 3,3 V pri č. 3 a 4).

Záver 11

Toto je zberač tranzistora 2, zvyčajne pripojený k zdroju priameho napätia (+12 V).

• Poznámka : Pri zariadeniach s TL494CN môže schéma zapojenia obsahovať výstupy regulátora PWM ako zberače, ale aj žiariče tranzistorov 1 a 2, hoci druhý variant je bežnejší. Existujú však možnosti, keď sú presne kontakty 8 a 11 výstupy. Ak zistíte malý transformátor v obvode medzi čipom a FET, výstupný signál je s najväčšou pravdepodobnosťou odobratý z nich (z kolektorov).

Záver 14

Toto je výstup ION, ktorý je tiež opísaný vyššie.

Princíp činnosti

Ako funguje TL494CN? Opis poradia jeho práce bude uvedený na materiáloch spoločnosti Motorola, Inc. Impulzný výstup so šírkovou šírkou je dosiahnutý porovnaním pozitívneho pílovitého signálu z kondenzátora Ct na jeden z dvoch riadiacich signálov. Logické okruhy NOR výstupných tranzistorov Q1 a Q2 ich otvárajú iba vtedy, keď signál na hodinovom vstupe (C1) spúšťača (pozri funkčný blok TL494CN) prejde na nízku úroveň.

Ak je teda na vstupe C1 spúšte logický, potom sú výstupné tranzistory zatvorené v obidvoch prevádzkových režimoch: jeden cyklus a dvojtakt. Ak je na tomto vstupe hodinový signál , v režime push-pull sa tranzistorové spínače otvárajú postupne po príchode časového impulzu na spúšť. V režime s jedným cyklom sa spúšť nepoužíva a obe výstupné klávesy sa otvárajú synchronne.

Tento otvorený stav (v obidvoch režimoch) je možný len v tej časti periódy GPN, keď je pílovité napätie väčšie ako riadiace signály. Zvýšenie alebo zníženie veľkosti riadiaceho signálu spôsobuje lineárne zvýšenie alebo zníženie šírky napäťových impulzov na výstupoch mikročipu.

Ako riadiace signály je možné použiť napätie z kolíka 4 (mŕtve časové riadenie), vstupy chybových zosilňovačov alebo vstup spätnoväzobného signálu z kolika 3.

Prvé kroky k práci s čipom

Pred vykonaním akéhokoľvek užitočného zariadenia sa odporúča študovať, ako funguje TL494CN. Ako otestovať jeho výkon?

Vezmite si vývojovú dosku, nainštalujte ju do počítača a pripojte káble podľa nižšie uvedeného diagramu.

Ak je všetko pripojené správne, obvod bude fungovať. Nechajte závery 3 a 4 neplatné. Použite svoj osciloskop na kontrolu činnosti GPN - na pin 6 by ste mali vidieť napätie z píly. Výstupy budú nulové. Ako určiť ich výkon v TL494CN. Môže sa skontrolovať nasledovne:

1. Pripojte spätnoväzbový výstup (č. 3) a výstup mŕtveho času (č. 4) na spoločnú svorku (č. 7).
2. Teraz by ste mali zisťovať obdĺžnikové impulzy na výstupoch čipu.

Ako posilniť výstupný signál?

Výkon TL494CN je pomerne nízky, a vy, samozrejme, potrebujete viac energie. Musíme teda pridať niekoľko výkonných tranzistorov. Najjednoduchšie použitie (a veľmi jednoduché získať - zo starého počítača základnej dosky) n-kanálové MOSFETy. V tomto prípade musíme invertovať výstup TL494CN, pretože ak pripojíme n-kanálový MOSFET, potom pri absencii impulzu na výstupe čipu bude otvorený pre tok jednosmerného prúdu. V tomto prípade, MOSFET môže jednoducho horieť ... Takže si univerzálny NPN-tranzistor a pripojiť podľa diagramu nižšie.

Výkonný MOSFET v tomto obvode je ovládaný v pasívnom režime. To nie je príliš dobré, ale pre testovacie účely a nízka sila je celkom vhodná. R1 v obvode je zaťaženie NPN tranzistora. Vyberte ho podľa maximálneho povoleného prúdu jeho kolektora. R2 je zaťaženie našej energetickej kaskády. V nasledujúcich experimentoch bude nahradený transformátorom.

Ak by sme sa teraz pozrieť na výstupnom obvode 6 osciloskop signálu, uvidíte "píla". Na № 8 (K1) môže stále viditeľné pravouhlé impulzy, a odtok z tranzistora MOS sú rovnaké v tvare impulzov, ale väčšie veľkosti.

Ako získať výstupné napätie?

Teraz poďme trochu vyššie napätie pomocou TL494CN. Schéma zapojenia a zapojenia pomocou rovnaký - na doštičku. Samozrejme, že dostatočne vysoké napätie na ňom nezískal, tým viac je radiátor na napájacom MOSFET. A napriek tomu, pripojte malý transformátor na koncovom stupni, podľa tejto schémy.

Primárne vinutie transformátora sa skladá z 10 otáčok. Sekundárne vinutie obsahuje 100 otočí. To znamená, že transformačný pomer rovný 10. Ak je súbor 10B v primárnom vinutí, musíte získať okolo 100 V výstup. Jadro je vyrobené z feritu. Je možné použiť niektoré stredne veľké jadro z PC Transformátor.

Dávajte pozor, je výstupné transformátor vysokého napätia. Prúd je veľmi nízka a nebude ťa zabiť. Ale môžete získať dobrý zásah. Ďalšie nebezpečenstvo - ak nastavíte veľký kondenzátor na výstupe, bude hromadiť veľký náboj. Z tohto dôvodu, po vypnutí obvode, musí byť prepustený.

Na výstupoch obvodu môže obsahovať akýkoľvek druh žiaroviek, ako na nižšie uvedenej snímke. Pôsobí od jednosmerného napätia, a to trvá asi 160 V, aby sa rozsvieti. (Power Celý prístroj je asi 15 - na objednávku nižšie).

Jazda s výkonom transformátora je široko používaný vo všetkých UPS, vrátane napájania počítača. V týchto zariadeniach je prvý transformátor je pripojený cez tranzistorovými spínačmi na výstup PWM regulátor slúži k elektrickej izolácii časti nízkonapäťového obvodu zahrňujúceho TL494CN, na jeho vysokonapäťové časti, obsahujúce napájací transformátor.

regulátor napätia

Je pravidlom, že self-made malé elektronické zariadenia poháňané UPS poskytuje štandardné počítač vyrobený z TL494CN. Okruh známych PC napájacích zdrojov, a bloky sú ľahko prístupné, ako milióny starších počítačov ročne likvidovať alebo predávané na náhradné diely. Ale spravidla sa UPS generuje napätie najviac 12 V. To je príliš malá pre meniče kmitočtu. Samozrejme, môžete skúsiť a používať vysoké napätie PC UPS o 25 V, ale bude ťažké nájsť a príliš veľa energie sa rozptýli v napätí 5 V logických prvkov.

Avšak TL494 (alebo analóg), môžu byť konštruované z akéhokoľvek obvodu na výstupnej zvýšenie výkonu a napätia. Použitím typických podrobnosti výkonu MOSFET UPS PC na základnej doske, môžete vytvoriť regulátor PWM napätia na TL494CN. Prevodník obvod je uvedený nižšie.

Na nej môžete vidieť schému spínacích obvodov a koncový stupeň dvoch tranzistorov: univerzálne a výkonné npn- MOS.

Hlavné časti: T1, Q1, L1, D1. Bipolárna T1 sa používa pre riadenie napájania MOSFET, pripojené zjednodušeným spôsobom, tzv. "Pasívny". L1 je indukčnosť induktora tlačiarne HP staré (asi 50 otáčok, výška 1 cm, 0,5 cm šírka s vinutia otvorenej škrtiacej klapke). D1 - je Schottkyho dióda z iného zariadenia. TL494 spojený s alternatívne metódy vo vzťahu k vyššie uvedenému, aj keď je možné použiť niektorý z nich.

C8 - malá kapacita kondenzátora, aby sa zabránilo hluku efekt prichádza k vstupu chybového zosilňovača, 0,01uF hodnota je viac alebo menej normálne. Väčšie hodnoty spomalí inštaláciu požadovaného napätia.

C6 - kondenzátor ešte menšie, sa používa na filtrovanie vysokofrekvenčný šum. Jeho kapacita úložiska - až niekoľko stoviek pF.