Les fonts d'alimentació en mode commutat (UPS) són molt habituals. L'ordinador que utilitzeu ara té un SAI multivoltatge (com a mínim +12, -12, +5, -5 i +3,3 V). Gairebé tots aquests blocs tenen un xip de controlador PWM especial, generalment del tipus TL494CN. El seu analògic és el microcircuit domèstic M1114EU4 (KR1114EU4).
Productors
El microcircuit considerat pertany a la llista dels circuits electrònics integrats més comuns i utilitzats. El seu predecessor va ser la sèrie de controladors PWM Unitrode UC38xx. L'any 1999, Texas Instruments va comprar aquesta empresa, i des de llavors s'ha iniciat el desenvolupament d'una línia d'aquests controladors, que va portar a la creació a principis dels anys 2000. Xips de la sèrie TL494. A més dels SAI esmentats anteriorment, es poden trobar en reguladors de tensió de CC, en accionaments controlats, en arrencadors suaus, en una paraula, allà on s'utilitzi el control PWM.
Entre les empreses que van clonar aquest xip, hi ha marques tan famoses com Motorola, Inc, International Rectifier,Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Tots donen una descripció detallada dels seus productes, l'anomenat full de dades TL494CN.
Documentació
L'anàlisi de les descripcions del tipus de microcircuit considerat de diferents fabricants mostra la identitat pràctica de les seves característiques. La quantitat d'informació proporcionada per diferents empreses és gairebé la mateixa. A més, el full de dades TL494CN de marques com Motorola, Inc i ON Semiconductor es repeteix en la seva estructura, figures, taules i gràfics. La presentació del material per part de Texas Instruments és una mica diferent d'ells, però, després d'un estudi acurat, queda clar que es vol dir un producte idèntic.
Assignació del xip TL494CN
Tradicionalment, comencem a descriure-ho amb el propòsit i la llista de dispositius interns. És un controlador PWM de freqüència fixa dissenyat principalment per a aplicacions de SAI, que conté els dispositius següents:
- generador de tensió de dents de serra (SPG);
- amplificadors d'error;
- font de la tensió de referència (de referència) +5 V;
- circuit d'ajust del temps mort;
- interruptors de transistor de sortida per a un corrent de fins a 500 mA;
- esquema per seleccionar el funcionament d'un o dos temps.
Límits
Com qualsevol altre microcircuit, la descripció del TL494CN ha de contenir una llista de les característiques de rendiment màxim permesos. Donem-los segons dades de Motorola, Inc:
- Font d'alimentació: 42 V.
- Tensió del col·lectortransistor de sortida: 42 V.
- Corrent del col·lector de transistor de sortida: 500 mA.
- Rang de tensió d'entrada de l'amplificador: -0,3 V a +42 V.
- Dissipació d'energia (a t< 45 °C): 1000 mW.
- Rang de temperatura d'emmagatzematge: -55 a +125 °C.
- Rang de temperatura ambient de funcionament: de 0 a +70 °С.
Cal tenir en compte que el paràmetre 7 del xip TL494IN és una mica més ampli: de -25 a +85 °С.
Disseny de xip TL494CN
La descripció en rus de les conclusions del seu cas es mostra a la figura següent.
El microcircuit es col·loca en un paquet de 16 pins de plàstic (això s'indica amb la lletra N al final de la seva designació) amb cables tipus pdp.
El seu aspecte es mostra a la foto següent.
TL494CN: diagrama funcional
Per tant, la tasca d'aquest microcircuit és la modulació d'amplada de pols (PWM, o anglès Pulse Width Modulated (PWM)) dels polsos de tensió generats tant dins dels SAI regulats com no regulats. A les fonts d'alimentació del primer tipus, el rang de durada del pols, per regla general, arriba al valor màxim possible (~ 48% per a cada sortida en circuits push-pull, molt utilitzat per alimentar amplificadors d'àudio de cotxes).
El xip TL494CN té un total de 6 pins de sortida, 4 d'ells (1, 2, 15, 16) són entrades d'amplificadors d'error interns utilitzats per protegir el SAI de sobrecàrregues actuals i potencials. El pin 4 és l'entradasenyal de 0 a 3 V per ajustar el cicle de treball dels polsos rectangulars de sortida, i3 és la sortida del comparador i es pot utilitzar de diverses maneres. Altres 4 (números 8, 9, 10, 11) són col·lectors i emissors lliures de transistors amb un corrent de càrrega màxim admissible de 250 mA (en mode continu, no més de 200 mA). Es poden connectar en parells (de 9 a 10 i de 8 a 11) per impulsar MOSFET d' alta potència amb un límit de corrent de 500 mA (màx. 400 mA en continu).
Quines són les parts internes del TL494CN? El seu diagrama es mostra a la figura següent.
El microcircuit té una font de tensió de referència integrada (ION) +5 V (núm. 14). Normalment s'utilitza com a tensió de referència (amb una precisió de ± 1%) aplicada a les entrades de circuits que no consumeixen més de 10 mA, per exemple, al pin 13 de l'opció d'operació d'un o dos temps del microcircuit: si hi ha +5 V, se selecciona el segon mode, si hi ha un menys de la tensió d'alimentació, el primer.
Per ajustar la freqüència del generador de voltatge de dent de serra (GPN), s'utilitzen un condensador i una resistència, connectats als pins 5 i 6, respectivament. I, per descomptat, el microcircuit té terminals per connectar el més i el menys de la font d'alimentació (números 12 i 7, respectivament) en el rang de 7 a 42 V.
El diagrama mostra que hi ha diversos dispositius interns al TL494CN. A continuació es donarà una descripció en rus del seu propòsit funcional durant la presentació del material.
Funcions del terminal d'entrada
Com qualsevolun altre dispositiu electrònic. El microcircuit en qüestió té les seves pròpies entrades i sortides. Començarem pel primer. Una llista d'aquests pins TL494CN ja s'ha donat més amunt. A continuació es donarà una descripció en rus del seu propòsit funcional amb explicacions detallades.
Sortida 1
Aquesta és l'entrada positiva (no inversora) de l'amplificador d'error 1. Si la tensió és inferior a la del pin 2, la sortida de l'amplificador d'error 1 serà baixa. Si és més alt que al pin 2, el senyal de l'amplificador d'error 1 serà alt. La sortida de l'amplificador bàsicament replica l'entrada positiva utilitzant el pin 2 com a referència. Les funcions dels amplificadors d'error es descriuen amb més detall a continuació.
Conclusió 2
Aquesta és l'entrada negativa (invertidora) de l'amplificador d'error 1. Si aquest pin és superior al pin 1, la sortida de l'amplificador d'error 1 serà baixa. Si la tensió d'aquest pin és inferior a la tensió del pin 1, la sortida de l'amplificador serà alta.
Conclusió 15
Funciona exactament igual que el número 2. Sovint, el segon amplificador d'error no s'utilitza al TL494CN. El seu circuit de commutació en aquest cas conté el pin 15 simplement connectat al 14è (tensió de referència +5 V).
Conclusió 16
Funciona igual que el número 1. Normalment està connectat al número 7 comú quan no s'utilitza el segon amplificador d'error. Amb el pin 15 connectat a +5V i el 16 connectat al comú, la sortida del segon amplificador és baixa i, per tant, no té cap efecte en el funcionament del xip.
Conclusió 3
Aquest pin i cada amplificador intern TL494CNconnectats entre si mitjançant díodes. Si el senyal a la sortida de qualsevol d'ells canvia de baix a alt, llavors al número 3 també augmenta. Quan el senyal d'aquest pin supera els 3,3 V, els polsos de sortida s'apaguen (cicle de treball zero). Quan la tensió és propera a 0 V, la durada del pols és màxima. Entre 0 i 3,3 V, l'amplada del pols és del 50% al 0% (per a cadascuna de les sortides del controlador PWM, als pins 9 i 10 de la majoria de dispositius).
Si cal, el pin 3 es pot utilitzar com a senyal d'entrada o es pot utilitzar per proporcionar amortiment per a la taxa de canvi de l'amplada del pols. Si la tensió és alta (> ~ 3,5 V), no hi ha manera d'iniciar el SAI al controlador PWM (no hi haurà polsos).
Conclusió 4
Controla el cicle de treball dels polsos de sortida (eng. Control de temps mort). Si la tensió és propera a 0 V, el microcircuit podrà emetre tant l'amplada de pols mínima possible com la màxima (que s'estableixen altres senyals d'entrada). Si s'aplica una tensió d'uns 1,5 V a aquest pin, l'amplada del pols de sortida es limitarà al 50% de la seva amplada màxima (o ~ 25% del cicle de treball per a un controlador PWM push-pull). Si la tensió és alta (> ~ 3,5 V), no hi ha manera d'engegar el SAI al TL494CN. El seu circuit de commutació sovint conté el número 4, connectat directament a terra.
Important de recordar! El senyal als pins 3 i 4 hauria d'estar per sota dels ~3,3 V. Què passa si està a prop, per exemple, de +5 V? Comllavors TL494CN es comportarà? El circuit convertidor de tensió no generarà polsos, és a dir. no hi haurà voltatge de sortida del SAI
Conclusió 5
Serveix per connectar el condensador de temporització Ct, i el seu segon contacte està connectat a terra. Els valors de capacitat solen ser de 0,01 µF a 0,1 µF. Els canvis en el valor d'aquest component provoquen un canvi en la freqüència del GPN i els polsos de sortida del controlador PWM. Com a regla general, aquí s'utilitzen condensadors d' alta qualitat amb un coeficient de temperatura molt baix (amb molt poc canvi de capacitat amb el canvi de temperatura).
Conclusió 6
Per connectar la resistència de configuració del temps Rt, i el seu segon contacte està connectat a terra. Els valors Rt i Ct determinen la freqüència de FPG.
f=1, 1: (Rt x Ct)
Conclusió 7
Es connecta al cable comú del circuit del dispositiu al controlador PWM.
Conclusió 12
Va marcat amb les lletres VCC. El "plus" de la font d'alimentació TL494CN hi està connectat. El seu circuit de commutació sol contenir el número 12 connectat a l'interruptor d'alimentació. Molts SAI utilitzen aquest pin per encendre i apagar l'alimentació (i el SAI mateix). Si té +12 V i el número 7 està connectat a terra, els xips FPV i ION funcionaran.
Conclusió 13
Aquesta és l'entrada del mode de funcionament. El seu funcionament s'ha descrit més amunt.
Funcions dels terminals de sortida
A d alt es mostraven per a TL494CN. A continuació es donarà una descripció en rus del seu propòsit funcional amb explicacions detallades.
Conclusió 8
Sobre aixòEl xip té 2 transistors npn que són les seves tecles de sortida. Aquest pin és el col·lector del transistor 1, normalment connectat a una font de tensió de CC (12 V). Tanmateix, en els circuits d'alguns dispositius, s'utilitza com a sortida, i hi podeu veure un meandre (així com al número 11).
Conclusió 9
Aquest és l'emissor del transistor 1. Condueix el transistor UPS d' alta potència (efecte de camp en la majoria dels casos) en un circuit push-pull, ja sigui directament o mitjançant un transistor intermedi.
Sortida 10
Aquest és l'emissor del transistor 2. En el mode d'un sol cicle, el senyal que hi ha és el mateix que al9. de l' altre és baix, i viceversa. En la majoria dels dispositius, els senyals dels emissors dels interruptors de transistors de sortida del microcircuit en qüestió condueixen potents transistors d'efecte de camp, que es condueixen a l'estat ON quan la tensió als pins 9 i 10 és alta (per sobre de ~ 3,5 V, però no es refereix al nivell de 3,3 V dels números 3 i 4).
Conclusió 11
Aquest és el col·lector del transistor 2, normalment connectat a una font de tensió de CC (+12 V).
Nota: En els dispositius del TL494CN, el circuit de commutació pot contenir tant col·lectors com emissors dels transistors 1 i 2 com a sortides del controlador PWM, encara que la segona opció és més habitual. Hi ha, però, opcions quan exactament els pins 8 i 11 són sortides. Si trobeu un petit transformador al circuit entre l'IC i els FET, és molt probable que el senyal de sortida se'ls prengui.(de col·leccionistes)
Conclusió 14
Aquesta és la sortida ION, també descrita més amunt.
Principi de funcionament
Com funciona el xip TL494CN? Donarem una descripció de l'ordre del seu treball basant-nos en materials de Motorola, Inc. La sortida de modulació d'amplada de pols s'aconsegueix comparant el senyal positiu de dents de serra del condensador Ct amb qualsevol dels dos senyals de control. Els transistors de sortida Q1 i Q2 estan tancats NOR per obrir-los només quan l'entrada del rellotge d'activació (C1) (vegeu el diagrama de funcions TL494CN) baixa.
Així, si a l'entrada C1 del disparador el nivell d'una unitat lògica, els transistors de sortida es tanquen en els dos modes de funcionament: cicle únic i push-pull. Si hi ha un senyal de rellotge en aquesta entrada, aleshores, en el mode push-pull, els interruptors del transistor s'obren un a un a l'arribada del tall de pols del rellotge al disparador. En el mode d'un sol cicle, l'activador no s'utilitza i les dues tecles de sortida s'obren de manera sincrònica.
Aquest estat obert (en ambdós modes) només és possible en aquella part del període FPV quan la tensió en dents de serra és superior als senyals de control. Així, un augment o disminució de la magnitud del senyal de control provoca un augment o una disminució lineal de l'amplada dels polsos de tensió a les sortides del microcircuit, respectivament.
La tensió del pin 4 (control de temps mort), les entrades de l'amplificador d'error o l'entrada del senyal de retroalimentació del pin 3 es poden utilitzar com a senyals de control.
Primers passos per treballar amb un microcircuit
Abans de ferqualsevol dispositiu útil, es recomana conèixer com funciona el TL494CN. Com comprovar si funciona?
Agafeu la placa, poseu-hi l'IC i connecteu els cables segons el diagrama següent.
Si tot està connectat correctament, el circuit funcionarà. Deixeu els pins 3 i 4 lliures. Utilitzeu el vostre oscil·loscopi per comprovar el funcionament del FPV: al pin 6 hauríeu de veure una tensió de dent de serra. Les sortides seran zero. Com determinar el seu rendiment a TL494CN. Comprovar-ho es pot fer així:
- Connecteu la sortida de retroalimentació (núm. 3) i la sortida de control de temps mort (núm. 4) a terra (núm. 7).
- Ara hauríeu de detectar l'ona quadrada a les sortides de l'IC.
Com amplificar el senyal de sortida?
La sortida del TL494CN és força baixa i, sens dubte, voleu més potència. Per tant, hem d'afegir uns transistors potents. El més fàcil d'utilitzar (i molt fàcil d'aconseguir - des d'una placa base d'ordinador antiga) són els MOSFET de potència de canal n. Al mateix temps, hem d'invertir la sortida del TL494CN, perquè si hi connectem un MOSFET de canal n, aleshores, en absència d'un pols a la sortida del microcircuit, estarà obert per al flux de corrent continu. En aquest cas, el MOSFET només es pot cremar… Així que traiem el transistor universal npn i el connectem segons el diagrama següent.
MOSFET potent en aixòel circuit està controlat de manera passiva. Això no és molt bo, però per a finalitats de prova i baixa potència és bastant adequat. R1 al circuit és la càrrega del transistor npn. Seleccioneu-lo segons el corrent màxim admissible del seu col·lector. R2 representa la càrrega de la nostra etapa de potència. En els experiments següents, se substituirà per un transformador.
Si ara mirem el senyal del pin 6 del microcircuit amb un oscil·loscopi, veurem una "serra". Al número 8 (K1) encara podeu veure polsos d'ona quadrada i al drenatge dels polsos MOSFET de la mateixa forma, però més grans.
Com augmentar la tensió de sortida?
Ara pugem una mica de tensió amb el TL494CN. El diagrama de commutació i cablejat és el mateix: a la placa de prova. Per descomptat, no podeu obtenir una tensió prou alta, sobretot perquè no hi ha dissipador de calor als MOSFET de potència. Tanmateix, connecteu un petit transformador a l'etapa de sortida segons aquest diagrama.
El bobinatge primari del transformador conté 10 espires. El bobinatge secundari conté unes 100 voltes. Per tant, la relació de transformació és de 10. Si apliqueu 10 V al primari, hauríeu d'obtenir uns 100 V a la sortida. El nucli està fet de ferrita. Podeu utilitzar un nucli de mida mitjana d'un transformador d'alimentació d'ordinador.
Aneu amb compte, la sortida del transformador és d' alta tensió. El corrent és molt baix i no et matarà. Però pots aconseguir un bon cop. Un altre perill és si instal·leu un grancondensador a la sortida, acumularà una gran càrrega. Per tant, després d'apagar el circuit, s'hauria de descarregar.
A la sortida del circuit, podeu encendre qualsevol indicador com una bombeta, com a la foto següent.
Funciona amb tensió de CC i necessita uns 160 V per il·luminar-se. (La font d'alimentació de tot el dispositiu és d'uns 15 V, un ordre de magnitud inferior.)
El circuit de sortida del transformador s'utilitza àmpliament en qualsevol SAI, incloses les fonts d'alimentació de PC. En aquests dispositius, el primer transformador, connectat mitjançant interruptors de transistors a les sortides del controlador PWM, serveix per aïllar galvànicament la part de baixa tensió del circuit, que inclou el TL494CN, de la seva part d' alta tensió, que conté la tensió de xarxa. transformador.
Regulador de tensió
Com a regla general, als dispositius electrònics petits fets a casa, l'alimentació la proporciona un SAI típic de PC, fet a TL494CN. El circuit d'alimentació d'un ordinador és ben conegut i els blocs en si són fàcilment accessibles, ja que milions d'ordinadors antics s'eliminen anualment o es venen com a peces de recanvi. Però, per regla general, aquests SAI no produeixen tensions superiors a 12 V. Això és massa poc per a un variador de freqüència. Per descomptat, es podria provar d'utilitzar un SAI de PC de sobretensió de 25 V, però això seria difícil de trobar i es dissiparia massa potència a 5 V a les portes lògiques.
No obstant això, al TL494 (o analògics) podeu construir qualsevol circuit amb accés a una potència i una tensió més grans. Utilitzant peces típiques de SAI de PC i MOS d' alta potènciatransistors de la placa base, podeu construir un regulador de tensió PWM al TL494CN. El circuit del convertidor es mostra a la figura següent.
En ell es pot veure el circuit de commutació del microcircuit i l'etapa de sortida en dos transistors: un npn universal i un potent MOS.
Parts principals: T1, Q1, L1, D1. El T1 bipolar s'utilitza per conduir un MOSFET de potència connectat de manera simplificada, l'anomenat. "passiu". L1 és un inductor d'una impressora HP antiga (unes 50 voltes, 1 cm d'alçada, 0,5 cm d'ample amb bobinatges, estrangulador obert). D1 és un díode Schottky d'un altre dispositiu. El TL494 es connecta d'una manera alternativa a l'anterior, encara que es pot utilitzar qualsevol de les dues.
C8 és una petita capacitat per evitar que l'efecte del soroll entri a l'entrada de l'amplificador d'error, un valor de 0,01 uF serà més o menys normal. Els valors més grans alentiran la configuració de la tensió desitjada.
C6 és un condensador encara més petit, s'utilitza per filtrar el soroll d' alta freqüència. La seva capacitat és de fins a diversos centenars de picofarads.
