TL494CN: schéma zapojení, popis v angličtině, obvod převodníku

Spínání napájecích zdrojů

Výrobci

Považována chip odkazuje na seznam nejběžnějších a široce používaných integrovaných elektronických obvodů. Byla to předzvěst série UC38hh PWM firem Unitrode. V roce 1999 byla firma získala od společnosti Texas Instruments, a od té doby se začal rozvíjet řadu regulátorů, který vedl k vytvoření v časném 2000s. série mikroobvodů TL494. Kromě již bylo uvedeno výše UPS, mohou být nalezeny v konstantní regulátoru napětí, ovladatelným pohonem, v měkkých startérů - stručně řečeno, všude tam, kde použití ovládání PWM.

Mezi společnostmi, které klonovaly tento čip, existují takové světově proslulé značky jako Motorola, Inc, International Rectifier, Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Všichni uvedou podrobný popis svých výrobků, tzv. Datový list TL494CN.

Dokumentace

Analýza těchto popisů typu chip od různých výrobců ukazuje praktické identitu svých vlastností. Objem informací, vedený různými firmami, téměř stejný. Navíc TL494CN list od značek jako Motorola, Inc. a ON Semiconductor opakující se ve své struktuře, citované obrázky, tabulky a grafy. To je poněkud odlišná od nich při prezentaci materiálu od Texas Instruments, ale na bližší studium je jasné, co je míněno identického produktu.

Účel TL494CN

Popis jeho tradičně začíná jmenováním a seznamem vnitřních zařízení. Jedná se o řadič PWM s pevnou frekvencí určenou především pro použití v UPS a obsahující následující zařízení:

• generátor napětí pilového zubu (GPN);
• chybové zesilovače;
• zdroj referenčního (referenčního) napětí +5 V;
• časový obvod nastavení časového úseku;
• výstupní tranzistorové spínače pro proudy do 500 mA;
• schéma pro výběr jednočinného nebo dvoudobého provozu.

Limitní parametry

Stejně jako u jiných čipů musí popis TL494CN obsahovat seznam maximálních přípustných charakteristik výkonu. Dáme je na základě údajů společnosti Motorola, Inc.:

1. Napájení: 42 V.
2. Napětí na kolektoru výstupního tranzistoru: 42 V.
3. Sběratelský proud výstupního tranzistoru: 500 mA.
4. Rozsah vstupního napětí zesilovače: od -0,3 V do +42 V.
5. Rozptýlení výkonu (v t< 45 ° C): 1000 mW.
6. Rozsah skladovacích teplot: -55 až + 125 ° C.
7. Provozní teplota okolí: 0 až + 70 ° C.

Je třeba poznamenat, že parametr 7 pro TL494IN je poněkud širší: -25 až +85 ° C.

Konstrukce TL494CN

Popis závěrů jejího sboru v ruštině je uveden na následujícím obrázku.

Čip je umístěn v plastovém (jak je naznačeno písmenem N na konci jeho označení) 16-kolíkový obal s terminály typu pdp.

Jeho vzhled je zobrazen na fotografii níže.

TL494CN: Funkční diagram

To znamená, že úkolem tohoto obvodu je modulace šířkou impulzů (PWM nebo Engl. Pulzní šířkovou modulací (PWM)) napěťových pulzů generovaných v obou regulovaných a neregulovaných UPS. Výkonové bloky prvního typu impulsů rozsahu trvání obvykle dosáhne maximální možné hodnoty (~ 48% pro každý výstup v push-pull okruhu, je široce používán k pohonu automobilových audio zesilovačů).

TL494CN čip má celkem šest terminálů pro výstupní signály, čtyři z nich (1, 2, 15, 16) jsou vnitřní vstupy chybové zesilovače, použité pro ochranu UPS od současných i potenciálních přetížení. Kontakt № 4 - je vstupní signál 0-3 V pro nastavení střídy pravoúhlých výstupních impulsů, a № 3 je výstup komparátoru a může být použit v několika způsoby. Další 4 (čísla 8, 9, 10, 11) jsou volné kolektory a emitory tranzistorů s maximální přípustné zatížení proudem 250 mA (s kontinuálním provozu ne více než 200 mA). Mohou být spojeny do dvojic (9, 10, a 8 až 11) pro řízení silné pole tranzistory (MOSFET) s maximálním přípustným proudem 500 mA (ne více než 400 mA v kontinuálním režimu).

Co je interní zařízení TL494CN? Diagram je znázorněn na následujícím obrázku.

Čip má integrovaný zdroj referenčního napětí (PEI) 5 (№ 14). Obvykle se používá jako referenční napětí (s přesností ± 1%) aplikován na vstupní obvody, které spotřebovávají méně než 10 mA, například, na svorku 13 výběru režimu jedno- nebo dvoudobý provozních obvodů: přítomnost něm +5 vybrán druhý režim , pokud na něm je mínus napájecí napětí - první.

Konfigurace frekvence generátoru Napětí pilového zubu (GPN) používá kondenzátor a odpor připojený k čepům 5 resp. 6. Samozřejmě, že mikroobvod má vodiče pro připojení plus a minus napájení (čísla 12 a 7) v rozmezí od 7 do 42 V.

Z diagramu lze vidět, že v zařízení TL494CN existuje řada vnitřních zařízení. Popis ruského funkčního účelu bude uveden níže v průběhu prezentace materiálu.

Výstupní funkce vstupních signálů

Jako každé jiné elektronické zařízení. považovaný mikroobvod má své vstupy a výstupy. Začneme první. Seznam těchto závěrů TL494CN již byl uveden výše. Popis ruského funkčního účelu bude dále vysvětlen podrobnými vysvětleními.

Závěr 1

Jedná se o pozitivní (neinvertující) vstup zesilovače signálu chyby 1. Je-li napětí na něm nižší než napětí na kolíku 2, bude výstup zesilovače 1 chybný. Je-li vyšší než na kolíku 2, signál chybového zesilovače 1 se zvýší. Výstup zesilovače v podstatě opakuje kladný vstup pomocí kolíku 2 jako referenčního bodu. Funkce chybových zesilovačů budou podrobněji popsány níže.

Závěr 2

Jedná se o záporný (invertující) vstup zesilovače signálu chyby 1. Je-li tento kolík vyšší než pin 1, bude výstup zesilovače 1 chybný. Je-li napětí na tomto kolíku nižší než napětí na kolíku 1, bude výstup zesilovače vysoký.

Závěr 15

Funguje to přesně stejně jako č. 2. Druhý chybový zesilovač se v TL494CN nepoužívá. Okruh jeho zařazení v tomto případě obsahuje výstup 15, který je jednoduše připojen k 14. (referenční napětí +5 V).

Závěr 16

Pracuje stejným způsobem jako č. 1. Obvykle je připojen k běžnému č. 7, když není použit druhý chybový zesilovač. Pokud je pin 15 připojen k +5 V a č. 16 připojen ke společnému, výstup druhého zesilovače je nízký, a proto nemá vliv na provoz čipu.

Závěr 3

Tento kontakt a každý interní zesilovač TL494CN jsou propojeny prostřednictvím diod. Pokud se signál na výstupu některého z nich změní z nízkého na vysoký, pak u čísla 3 také jde vysoko. Pokud je signál na tomto kolíku vyšší než 3,3 V, výstupní impulsy jsou vypnuty (nulový pracovní cyklus). Pokud je napětí na této frekvenci blízké 0 V, trvání impulsu je maximálně. Mezi 0 a 3,3 V je šířka impulzu mezi 50% a 0% (u každého z výstupů regulátoru PWM - u čepů 9 a 10 ve většině zařízení).

V případě potřeby je možné jako vstupní signál použít kontakt 3, nebo může být použit k zajištění tlumení rychlosti změny šířky impulzů. Je-li napětí na něm vysoké (> ~ 3,5 V), není možné spustit UPS na řídící jednotce PWM (z něj nebudou žádné impulsy).

Závěr 4

Řídí rozsah měření Dead-Time Control. Je-li napětí na této svorce blízké 0 V, mikroobvod bude schopen vyslat minimální i maximální šířku impulsu (nastavenou jinými vstupními signály). Pokud se na tuto svorku aplikuje napětí asi 1,5 V, šířka výstupního impulsu bude omezena na 50% jeho maximální šířky (nebo ~ 25% pracovního cyklu pro režim push-pull PWM regulátoru). Pokud je napětí vysoké (> ~ 3,5 V), není možné spustit UPS na zařízení TL494CN. Schéma jeho zařazení často obsahuje č. 4, připojené přímo k zemi.

• Důležité pamatovat! Signál na svorkách 3 a 4 by měl být nižší než ~ 3.3 V. A co když je blízké například na + 5V? Jak se bude TL494CN chovat? Obvod měniče napětí na něm nebude generovat impulsy, tj. z UPS nebude výstupní napětí.

Závěr 5

Slouží k připojení časově náročného kondenzátoru Ct s druhým kontaktem připojeným k zemi. Kapacitní hodnoty jsou obvykle od 0,01 mu-F na 0,1 mu-F. Změny hodnoty této komponenty vedou ke změně frekvence GPN a výstupních impulsů regulátoru PWM. Obvykle se zde používají vysoce kvalitní kondenzátory s velmi nízkým teplotním koeficientem (s velmi malou změnou kapacity při změně teploty).

Závěr 6

Připojení časově náročného rezistoru Rt se svým druhým kontaktem připojeným k zemi. Hodnoty Rt a Ct určují frekvenci GPN.

• f = 1,1: (Rt x Ct).

Závěr 7

Je připojen ke společnému vodiči obvodu zařízení na řadiči PWM.

Závěr 12

Je označena písmeny VCC. K němu se připojí napájecí zdroj "plus" TL494CN. Okruh jeho zařazení obvykle obsahuje č. 12, připojený ke spínači zdroje energie. Mnoho UPS používá tento výstup k zapnutí napájení (a samotnému UPS) a vypne jej. Pokud má +12 V a 7 na něm zemře, GPN a čipy ION budou fungovat.

Závěr 13

Jedná se o vstup do režimu. Jeho fungování bylo popsáno výše.

Výstupní funkce pinů

Nad nimi byli uvedeni pro TL494CN. Popis ruského funkčního účelu bude uveden níže s podrobnými vysvětleními.

Závěr 8

Na tomto čipu jsou 2 npn tranzistory, které jsou jeho výstupními klíči. Tento výstup je kolektor tranzistoru 1, obvykle připojený k zdroji konstantního napětí (12 V). Nicméně v některých zařízeních se používá jako výstup a na něm vidíte meandru (jako v č. 11).

Závěr 9

Jedná se o emitor tranzistoru 1. Řídí výkonný tranzistorový UPS (pole ve většině případů) v okruhu push-pull buď přímo, nebo přes mezistupňový tranzistor.

Závěr 10

Tento emitor tranzistoru 2. V jedné koncem provozního signálu je stejné jako v № 9. Dvoudobý režim signálů №№ 9 a 10 v protifázi, t. E. Když vysoká úroveň signálu, na straně druhé, je nízká, a naopak. Ve většině zařízení, výstupní signály z emitory tranzistoru přepínače řízené výkonnými čipy považovány FET řízen do stavu ON, když napětí na svorkách 9 a 10 je vysoká (nad ~ 3,5 V, ale to se nevztahuje na úroveň 3,3 V na № Č. 3 a 4).

Závěr 11

Jedná se o sběrač tranzistoru 2, obvykle připojený ke zdroji stejnosměrného napětí (+12 V).

• Poznámka:: U zařízení na TL494CN může okruh jeho zařazení obsahovat jako výstupy řadiče PWM jako sběrače, přesto emitorů tranzistorů 1 a 2, ačkoli se druhá varianta vyskytuje častěji. Existují však možnosti, kdy jsou přesně kontakty 8 a 11 výstupy. Pokud najdete malý transformátor v obvodu mezi mikroobvodem a FET, výstupní signál je s největší pravděpodobností odebrán z nich (z kolektorů).

Závěr 14

Toto je výstup ION, který je popsán výše.

Princip činnosti

Jak funguje TL494CN? Pořadí jeho práce bude dáno na základě společnosti Motorola, Inc. Výstupní impulzy s pulzní modulací je dosaženo porovnáním rampy signál s pozitivním Ct kondenzátor s některým ze dvou řídicích signálů. Logické NOR výstupní tranzistory Q1 a Q2 kontroly, otevřít pouze tehdy, když je signál na hodinový vstup (C1) spouště (funkční obvod viz. TL494CN) se stane nízkou úroveň.

Pokud tedy vstup C1 spustí logický vstup, jsou výstupní tranzistory v obou režimech provozu uzavřeny: jednosytový a dvojtaktní. Pokud je na tomto vstupu signál signál frekvence hodin, pak v režimu push-pull se tranzistorové spínače opět otvírají příchodem mezní hodnoty impulzu hodin na spoušť. V režimu s jedním cyklem se spoušť nepoužívá a obě výstupní klávesy se otevřou synchronně.

Tento otevřený stav (v obou režimech) je možný pouze v té části období GPN, kdy napětí pilového kotouče je větší než řídicí signály. Zvýšení nebo snížení velikosti řídicího signálu způsobuje lineární zvýšení nebo snížení šířky napěťových impulzů na výstupu mikročipu.

Jako řídicí signály lze použít napětí z kolíku 4 (časový limit), vstupy chybových zesilovačů nebo vstup zpětného signálu z kolíku 3.

První kroky k práci s čipem

Před provedením jakéhokoli užitečného zařízení se doporučuje studovat, jak funguje TL494CN. Jak testovat jeho výkon?

Vezměte si vývojovou desku, na ní nainstalujte IC a připojte vodiče podle níže uvedeného schématu.

Pokud je vše správně zapojené, obvod bude pracovat. Nechte závěry 3 a 4 neplatné. Pomocí osciloskopu zkontrolujte funkci GPN - u pin 6 byste měli vidět napětí pilového zubu. Výstupy budou nulové. Jak zjistit jejich výkon v TL494CN. Lze jej zkontrolovat následovně:

1. Připojte výstup zpětné vazby (č. 3) a výstup mrtvého času (č. 4) ke společné svorce (č. 7).
2. Teď byste měli detekovat obdélníkové impulsy na výstupech čipu.

Jak posílit výstupní signál?

TL494CN výstup je docela low-proud, a vy, samozřejmě, chtějí více energie. Takže musíme přidat několik silných tranzistorů. Nejjednodušší použít (a velmi snadné se dostat - ze staré desky počítače) n-kanálový power MOSFET. tak jsme invertovat výstup TL494CN, t. K. Pokud připojit n-kanálového tranzistoru MOS k němu, v nepřítomnosti impulzu na výstupu z čipu se otevřou pro přívod stejnosměrného proudu. V tomto případě je tranzistor MOS můžete jednoduše sgorethellip- Takže Gat univerzální NPN tranzistor a připojení podle následujícího schématu.

Výkonný MOSFET v tomto obvodu je řízen v pasivním režimu. To není moc dobré, ale pro testovací účely a nízkou spotřebu je zcela vhodné. R1 v obvodu je zatížení NPN tranzistoru. Vyberte jej podle maximálního přípustného proudu jeho kolektoru. R2 je zatížení naší energetické kaskády. V následujících pokusech bude nahrazen transformátorem.

Pokud nyní vidíme signál osciloskopu na kolíku 6 čipu, uvidíte "pila". Na čísle 8 (K1) lze stále vidět obdélníkové impulsy, zatímco MOS tranzistor má stejné impulsy stejného tvaru, ale větší.

A jak zvýšit výstupní napětí?

Nyní se s TL494CN trochu zvýší napětí. Schéma zapojení a schéma zapojení je stejné - na desce. Samozřejmě, že na něm není dostatek vysokého napětí, zejména proto, že na výkonových MOSFET není žádný radiátor. Přesto připojte malý transformátor na výstupní stupeň podle tohoto schématu.

Primární vinutí transformátoru obsahuje 10 otáček. Sekundární vinutí obsahuje asi 100 otáček. Přepočítací poměr je tedy 10. Pokud použijete 10V na primární vinutí, měli byste na výstupu dostat asi 100 V. Jádro je vyrobeno z feritu. Můžete použít jádro střední velikosti z transformátoru napájení PC.

Dávejte pozor, výstup transformátoru je pod vysokým napětím. Proud je velmi nízký a nezabije vás. Ale dostanete dobrý kop. Další nebezpečí - pokud na výstupu instalujete velký kondenzátor, bude se hromadit velký náboj. Proto po vypnutí okruhu by měl být vypnutý.

Na výstupu obvodu můžete zapnout libovolný indikátor jako žárovku, jako na fotografii níže. Pracuje na stejnosměrném napětí a potřebuje zhruba 160 V pro rozsvícení. (Síla celého zařízení je asi 15 V - řádově nižší.)

Obvod s výstupním transformátorem je široce používán v každém UPS, včetně napájecích zdrojů pro PC. V těchto zařízeních je první transformátor připojen přes tranzistorové klíče na výstupy regulátoru PWM, galvanické oddělení nízkonapěťovou část obvodu, včetně TL494CN, z jejího vysokonapěťového dílu, který obsahuje transformátor síťového napětí.

Regulátor napětí

Je pravidlem, že self-made malá elektronická zařízení poháněné UPS poskytuje standardní počítač vyrobený z TL494CN. Okruh známých PC napájecích zdrojů, a bloky jsou snadno přístupné, jako miliony starších počítačů ročně likvidovat nebo prodávány na náhradní díly. Ale zpravidla se UPS generuje napětí nejvýše 12 V. To je příliš malá pro měniče kmitočtu. Samozřejmě, můžete zkusit a používat vysoké napětí PC UPS o 25 V, ale bude obtížné najít a příliš mnoho energie se rozptýlí v napětí 5 V logických prvků.

Nicméně, na TL494 (nebo analogové), můžete vytvořit jakýkoliv obvod s výstupem pro zvýšení výkonu a napětí. Použitím typických podrobnosti výkonu MOSFET UPS PC na základní desce, můžete vytvořit regulátor PWM napětí na TL494CN. Obvod převodníku je zobrazen na následujícím obrázku.

Na tom je vidět obvod spínání čipu a výstupní fáze na dvou tranzistorech: univerzální npn- a výkonný MOS.

Hlavní části: T1, Q1, L1, D1. Bipolární T1 se používá k ovládání výkonného připojeného MOSFETu, tzv. "Pasivní". L1 je indukčnost škrtící klapky ze staré tiskárny HP (cca 50 otáček, výška 1 cm, šířka 0,5 cm s vinutími, otevřená škrticí klapka). D1 je Schottky dioda z jiného zařízení. TL494 je připojen alternativně k výše uvedenému, ačkoli některý z nich může být použit.

C8 je kondenzátor s nízkou kapacitou, aby se zabránilo vstupu šumu na vstup chybového zesilovače, hodnota 0,01uF bude víceméně normální. Velké hodnoty zpomalí nastavení požadovaného napětí.

C6 je ještě menší kondenzátor, používá se k filtrování vysokofrekvenčního šumu. Jeho kapacita je až několik stovek picofarád.