(ne TDA1555, već ozbiljnija mikro kola) zahtijevaju napajanje sa bipolarnim napajanjem. A poteškoća ovdje ne nastaje u samom UMZCH-u, već u uređaju koji bi povećao napon na potrebnu razinu, prenoseći dobru struju na opterećenje. Ovaj pretvarač je najteži dio domaćeg auto pojačala. Međutim, ako slijedite sve preporuke, moći ćete sastaviti dokazani PN koristeći ovu shemu, čiji je dijagram dat u nastavku. Da biste ga uvećali, kliknite na njega.

Osnova pretvarača je generator impulsa izgrađen na specijaliziranom široko rasprostranjenom mikrokrugu. Frekvencija generiranja je postavljena vrijednošću otpornika R3. Možete ga promijeniti kako biste postigli najbolju stabilnost i efikasnost. Pogledajmo bliže dizajn TL494 kontrolnog čipa.

Parametri TL494 čipa

Upp.chip (pin 12) - Upp.min=9V; Upit.max=40V
Dozvoljeni napon na ulazu DA1, DA2 ne veći od Upit/2
Prihvatljivi parametri izlaznih tranzistora Q1, Q2:
Uus manji od 1,3V;
Uke manje od 40V;
Ik.max manje od 250mA
Zaostali napon kolektor-emiter izlaznih tranzistora nije veći od 1,3V.
Potrošio sam mikrokolo - 10-12mA
Dozvoljena disipacija snage:
0,8W na temperaturi okoline +25C;
0,3W na temperaturi okoline +70C.
Frekvencija ugrađenog referentnog oscilatora nije veća od 100 kHz.

• pilasti generator napona DA6; frekvencija je određena vrijednostima otpornika i kondenzatora spojenih na 5. i 6. pinove;
• stabilizirani izvor referentnog napona DA5 sa eksternim izlazom (pin 14);
• Pojačalo greške napona DA3;
• pojačivač greške za signal ograničenja struje DA4;
• dva izlazna tranzistora VT1 i VT2 sa otvorenim kolektorima i emiterima;
• komparator mrtve zone DA1;
• komparator PWM DA2;
• dinamički push-pull D-okidač u modu frekvencijske podjele na 2 - DD2;
• pomoćni logički elementi DD1 (2-ILI), DD3 (2ND), DD4 (2ND), DD5 (2-ILI-NE), DD6 (2-ILI-NE), DD7 (NE);
• izvor konstantnog napona nazivnog 0.1B DA7;
• DC izvor nominalne vrijednosti 0,7 mA DA8.

Upravljački krug će se pokrenuti ako se na pin 12 dovede bilo koji napon napajanja, čiji je nivo u rasponu od +7 do +40 V. Pinout TL494 čipa je na slici ispod:

Zamahnite opterećenje (energetski transformator) tranzistori sa efektom polja IRFZ44N. Čok L1 je namotan na feritni prsten prečnika 2 cm od kompjuterska jedinica ishrana. Sadrži 10 zavoja dvostruke žice promjera 1 mm koji su raspoređeni po cijelom prstenu. Ako nemate prsten, možete ga namotati na feritnu šipku promjera 8 mm i dužine od nekoliko centimetara (nije kritično). Crtež ploče u formatu Lay - preuzmite u .

Upozoravamo vas, od ispravna proizvodnja transformator uvelike ovisi o performansama pretvaračke jedinice. Namotan je na 2000NM feritni prsten dimenzija 40*25*11 mm. Prvo morate zaokružiti sve ivice turpijom i zamotati je lanenom trakom. Primarni namot je namotan snopom koji se sastoji od 5 jezgri debljine 0,7 mm i sadrži 2 * 6 zavoja, odnosno 12. Namota se ovako: uzmemo jedno jezgro i namotamo ga sa 6 zavoja ravnomjerno raspoređenih oko prstena, onda namotamo sljedeću blizu prve i tako dalje 5 jezgri Žice su uvrnute na terminalima. Zatim, na dijelu prstena bez žice, počinjemo namotati drugu polovicu primarnog namotaja na isti način. Dobijamo dva jednaka namotaja. Nakon toga obmotamo prsten električnom trakom i namotamo sekundarni namotaj žicom od 1,5 mm 2*18 okretaja na isti način kao i primarni. Kako biste osigurali da ništa ne izgori pri prvom pokretanju, potrebno je uključiti primarni transformator kroz lampu od 40-60 W kroz otpornike od 100 Ohma u svakoj ruci, i sve će brujati čak i sa slučajnim greškama. Mali dodatak: postoji mali kvar u krugu bloka filtera; dijelove c19 r22 treba zamijeniti, jer kada se faza rotira, na osciloskopu se pojavljuje slabljenje amplitude signala. Općenito, ovaj pojačani pretvarač napona može se sigurno preporučiti za ponavljanje, budući da su ga mnogi radio-amateri već uspješno sklopili.

TL 494i njegove sljedeće verzije su najčešće korišteni mikro krug za izgradnju push-pull energetskih pretvarača.

• TL494 (originalni razvoj Texas Instruments) - PWM pretvarač napona IC sa jednostranim izlazima (TL 494 IN - paket DIP16, -25..85C, TL 494 CN - DIP16, 0..70C).
• K1006EU4 - domaći analog TL494
• TL594 - analog TL494 sa poboljšanom preciznošću pojačavača grešaka i komparatora
• TL598 - analog TL594 sa push-pull (pnp-npn) repetitorom na izlazu

Ovaj materijal je generalizacija na temu originalnog tehničkog dokumenta (potražite dokument slva001a.pdf na www.ti.com - u daljem tekstu link "TI"), publikacije ("Power semiconductor devices International Rectifier", Voronjež, 1999.) i Motorola, iskustvo domaćih prijatelja i samog autora. Odmah treba napomenuti da su parametri tačnosti, pojačanja, struje prednapona i drugi analogni indikatori poboljšani od ranih serija do kasnijih; u tekstu se – po pravilu – koriste najlošiji, rani parametri serije. Ukratko, najugledniji mikro krug ima i nedostatke i prednosti.

• Plus: razvijena upravljačka kola, dva diferencijalna pojačala (mogu obavljati i logičke funkcije)
• Nedostaci: Jednofazni izlazi zahtijevaju dodatnu montažu (u poređenju sa UC3825)
• Minus: Kontrola struje nije dostupna, relativno spora povratna sprega (nije kritična u automobilskoj PN)
• Minus: Sinhrono uključivanje dva ili više IC-a nije tako zgodno kao kod UC3825

1. Karakteristike IP-a

ION i podnaponski zaštitni krugovi. Kolo se uključuje kada napajanje dostigne prag od 5.5..7.0 V (tipična vrijednost 6.4V). Do ovog trenutka interne upravljačke magistrale zabranjuju rad generatora i logičkog dijela kola. Struja praznog hoda pri naponu napajanja +15V (izlazni tranzistori su onemogućeni) nije veća od 10 mA. ION +5V (+4.75..+5.25 V, izlazna stabilizacija nije lošija od +/- 25mV) obezbeđuje struju koja teče do 10 mA. ION se može pojačati samo pomoću NPN emitera sljedbenika (vidi TI str. 19-20), ali napon na izlazu takvog „stabilizatora“ će u velikoj mjeri ovisiti o struji opterećenja.

Generator generiše pilasti napon od 0..+3.0V (amplituda je postavljena od strane ION-a) na vremenskom kondenzatoru Ct (pin 5) za TL494 Texas Instruments i 0...+2.8V za TL494 Motorola (šta možemo očekivati ​​od drugih?), respektivno, za TI F =1,0/(RtCt), za Motorola F=1,1/(RtCt).

Radne frekvencije od 1 do 300 kHz su prihvatljive, sa preporučenim opsegom Rt = 1...500 kOhm, Ct = 470pF...10 μF. U ovom slučaju, tipični temperaturni drift frekvencije je (naravno, bez uzimanja u obzir odstupanja priključenih komponenti) +/-3%, a odstupanje frekvencije u zavisnosti od napona napajanja je unutar 0,1% u cijelom dozvoljenom rasponu.

Da biste daljinski isključili generator, možete koristiti eksterni ključ da kratko spojite ulaz Rt (6) na izlaz ION-a, ili kratko spojite Ct na masu. Naravno, otpornost na curenje otvorenog prekidača mora se uzeti u obzir pri odabiru Rt, Ct.

Kontrolni ulaz faze mirovanja (ciklus rada) kroz komparator faze mirovanja, postavlja potrebnu minimalnu pauzu između impulsa u krakovima kola. Ovo je neophodno kako za sprječavanje prolazne struje u stupnjevima napajanja izvan IC-a, tako i za stabilan rad okidača - vrijeme prebacivanja digitalnog dijela TL494 je 200 ns. Izlazni signal je omogućen kada pila prekorači napon na kontrolnom ulazu 4 (DT) za Ct. Na taktnim frekvencijama do 150 kHz sa nultim kontrolnim naponom, faza mirovanja = 3% perioda (ekvivalentno bias kontrolnog signala 100..120 mV), na visokim frekvencijama ugrađena korekcija proširuje fazu mirovanja na 200. .300 ns.

Koristeći DT ulazno kolo, možete postaviti fiksnu fazu mirovanja (R-R razdjelnik), način mekog pokretanja (R-C), daljinsko isključivanje (ključ), a također koristiti DT kao linearni kontrolni ulaz. Ulazno kolo je sastavljeno pomoću PNP tranzistora, tako da ulazna struja (do 1,0 μA) teče iz IC, a ne u njega. Struja je prilično velika, tako da treba izbjegavati otpornike visokog otpora (ne više od 100 kOhm). Pogledajte TI, stranica 23 za primjer zaštite od prenapona pomoću TL430 (431) 3-odvodne zener diode.

Error Amplifiers- u stvari, operacioni pojačavači sa Ku = 70..95 dB pri konstantnom naponu (60 dB za ranu seriju), Ku = 1 na 350 kHz. Ulazna kola su sastavljena pomoću PNP tranzistora, tako da ulazna struja (do 1,0 μA) teče iz IC, a ne u njega. Struja je prilično velika za op-pojačalo, napon prednapona je također visok (do 10 mV), tako da treba izbjegavati otpornike visokog otpora u upravljačkim krugovima (ne više od 100 kOhm). Ali zahvaljujući upotrebi pnp ulaza, raspon ulaznog napona je od -0,3V do Vsuply-2V.

Izlazi dva pojačala su kombinovani diodnim OR. Pojačalo čiji je izlazni napon veći preuzima kontrolu nad logikom. U ovom slučaju izlazni signal nije dostupan zasebno, već samo sa izlaza diode ILI (također i ulaz komparatora greške). Dakle, samo jedno pojačalo može biti uključeno u petlju u linijskom modu. Ovo pojačalo zatvara glavnu, linearnu povratnu petlju na izlaznom naponu. U ovom slučaju, drugo pojačalo se može koristiti kao komparator - na primjer, kada je izlazna struja prekoračena, ili kao ključ za logički alarmni signal (pregrijavanje, kratki spoj, itd.), daljinsko isključivanje, itd. komparatorski ulazi su vezani za ION, a logički signal je organiziran na drugim ILI alarmnim signalima (još bolje - logičkim I signalima normalnog stanja).

Kada koristite RC frekvencijski ovisan OS, trebali biste zapamtiti da je izlaz pojačala zapravo jednostruki (serijska dioda!), tako da će napuniti kapacitivnost (naviše) i trebat će dugo vremena da se isprazni prema dolje. Napon na ovom izlazu je unutar 0..+3.5V (malo više od ljuljanja generatora), zatim koeficijent napona naglo opada i na približno 4.5V na izlazu pojačala su zasićena. Isto tako, treba izbjegavati otpornike niskog otpora u izlaznom krugu pojačala (petlja povratne sprege).

Pojačala nisu dizajnirana da rade unutar jednog takta radne frekvencije. Sa kašnjenjem širenja signala unutar pojačala od 400 ns, oni su prespori za ovo, a logika kontrole okidača to ne dozvoljava (pojavili bi se bočni impulsi na izlazu). U stvarnim PN kolima, granična frekvencija OS kola se bira reda veličine 200-10000 Hz.

Logika kontrole okidača i izlaza- Sa naponom napajanja od najmanje 7V, ako je napon pile na generatoru veći nego na kontrolnom ulazu DT, I ako je napon pile veći od bilo kojeg od pojačivača greške (uzimajući u obzir ugrađene pragove i pomake) - izlaz kola je omogućen. Kada se generator resetuje sa maksimuma na nulu, izlazi se isključuju. Okidač sa parafaznim izlazom dijeli frekvenciju na pola. Sa logičkom 0 na ulazu 13 (izlazni režim), faze okidača se kombinuju pomoću ILI i istovremeno se napajaju na oba izlaza; sa logičkom 1, one se napajaju u fazi na svaki izlaz posebno.

Izlazni tranzistori- npn Darlingtonovi sa ugrađenom termičkom zaštitom (ali bez strujne zaštite). Tako je minimalni pad napona između kolektora (obično zatvorenog na pozitivnu sabirnicu) i emitera (na opterećenju) 1,5 V (tipično na 200 mA), a u kolu sa zajedničkim emiterom je malo bolji, 1,1 V tipično. Maksimalna izlazna struja (sa jednim otvorenim tranzistorom) je ograničena na 500 mA, maksimalna snaga za cijeli čip je 1 W.

2. Osobine primjene

Rad na kapiji MIS tranzistora. Izlazni repetitori

Kada rade na kapacitivnom opterećenju, koje je konvencionalno kapija MIS tranzistora, izlazni tranzistori TL494 se uključuju emiterskim sljedbenikom. Kada je prosječna struja ograničena na 200 mA, krug može brzo napuniti kapiju, ali ga je nemoguće isprazniti s isključenim tranzistorom. Pražnjenje kapije pomoću uzemljenog otpornika je također nezadovoljavajuće sporo. Na kraju krajeva, napon na kapacitivnosti kapije eksponencijalno pada, a da bi se tranzistor isključio, kapija se mora isprazniti sa 10V na najviše 3V. Struja pražnjenja kroz otpornik će uvijek biti manja od struje punjenja kroz tranzistor (a otpornik će se prilično zagrijati i ukrasti struju prekidača kada se kreće prema gore).

Opcija A. Kolo pražnjenja preko eksternog pnp tranzistora (posuđeno sa Shikhmanove web stranice - pogledajte “Napajanje Jensen pojačala”). Prilikom punjenja kapije, struja koja teče kroz diodu isključuje vanjski PNP tranzistor; kada se IC izlaz isključi, dioda se gasi, tranzistor se otvara i prazni kapiju na masu. Minus - radi samo na malim kapacitetima opterećenja (ograničeno trenutnom rezervom IC izlaznog tranzistora).

Kada se koristi TL598 (sa push-pull izlazom), funkcija nisko bitne strane je već ožičena na čipu. Opcija A nije praktična u ovom slučaju.

Opcija B. Nezavisni komplementarni repetitor. Budući da glavnim strujnim opterećenjem upravlja vanjski tranzistor, kapacitet (struja punjenja) opterećenja je praktično neograničen. Tranzistori i diode - bilo koji VF sa niskim naponom zasićenja i Ck, i dovoljnom rezervom struje (1A po impulsu ili više). Na primjer, KT644+646, KT972+973. "Uzemljenje" repetitora mora biti zalemljeno direktno pored izvora prekidača za napajanje. Kolektori tranzistora repetitora moraju se zaobići keramičkom kapacitivnošću (nije prikazano na dijagramu).

Koji sklop odabrati ovisi prvenstveno o prirodi opterećenja (kapacitivnost gejta ili prekidačko punjenje), radnoj frekvenciji i vremenskim zahtjevima za rubove impulsa. I one (prednje strane) treba da budu što je moguće brže, jer se MIS prekidač raspršuje tokom prolaznih procesa večina toplotnih gubitaka. Preporučujem da se obratite publikacijama u kolekciji International Rectifier za potpunu analizu problema, ali ću se ograničiti na primjer.

Snažan tranzistor - IRFI1010N - ima referentni ukupni naboj na kapiji Qg = 130 nC. Ovo je mnogo, jer tranzistor ima isključivo velika površina kanala kako bi se osigurao ekstremno nizak otpor kanala (12 mOhm). Ovo su ključevi koji su potrebni u 12V pretvaračima, gdje je svaki miliom bitan. Da bi se osiguralo da se kanal otvori, kapija mora imati Vg=+6V u odnosu na masu, dok je ukupno punjenje gejta Qg(Vg)=60nC. Za pouzdano pražnjenje gejta napunjenog na 10V potrebno je rastvoriti Qg(Vg)=90nC.

Na frekvenciji takta od 100 kHz i ukupnom ciklusu rada od 80%, svaka ruka radi u 4 μs otvorenom - 6 μs zatvorenom modu. Pretpostavimo da trajanje svakog fronta impulsa ne bi trebalo da bude više od 3% otvorenog stanja, tj. tf=120 ns. U suprotnom, gubici topline na ključu se naglo povećavaju. Dakle, minimalno prihvatljiva prosječna struja punjenja Ig+ = 60 nC/120 ns = 0,5A, struja pražnjenja Ig- = 90 nC/120 ns = 0,75A. I to bez uzimanja u obzir nelinearnog ponašanja kapacitivnosti kapije!

Upoređujući potrebne struje sa graničnim za TL494, jasno je da će njegov ugrađeni tranzistor raditi na graničnoj struji i najvjerovatnije se neće nositi s pravovremenim punjenjem kapije, pa je izbor napravljen u korist komplementarni sljedbenik. Na nižoj radnoj frekvenciji ili sa manjim kapacitivnošću prekidača, moguća je i opcija sa varničnim razmakom.

2. Implementacija strujne zaštite, mekog starta, ograničenja radnog ciklusa

U pravilu se od serijskog otpornika u krugu opterećenja traži da djeluje kao strujni senzor. Ali on će ukrasti dragocjene volte i vate na izlazu pretvarača, i samo će nadgledati kola opterećenja i neće moći otkriti kratke spojeve u primarnim krugovima. Rješenje je induktivni strujni senzor u primarnom kolu.

Sam senzor (strujni transformator) je minijaturna toroidna zavojnica (njegov unutrašnji promjer treba, osim namota senzora, slobodno proći žicu primarnog namota glavnog energetskog transformatora). Provlačimo žicu primarnog namota transformatora kroz torus (ali ne i žicu za uzemljenje izvora!). Postavili smo vremensku konstantu porasta detektora na oko 3-10 perioda frekvencije sata, vreme opadanja na 10 puta više, na osnovu struje odziva optokaplera (oko 2-10 mA sa padom napona od 1,2-1,6). V).

Na desnoj strani dijagrama nalaze se dva tipična rješenja za TL494. Razdjelnik Rdt1-Rdt2 postavlja maksimalni radni ciklus (minimalna faza mirovanja). Na primjer, sa Rdt1=4.7kOhm, Rdt2=47kOhm na izlazu 4 konstantni napon je Udt=450mV, što odgovara fazi mirovanja od 18..22% (u zavisnosti od IC serije i radne frekvencije).

Kada se napajanje uključi, Css se prazni i potencijal na DT ulazu je jednak Vref (+5V). Css se puni kroz Rss (aka Rdt2), glatko snižavajući potencijal DT do donje granice ograničene razdjelnikom. Ovo je "meki start". Sa Css = 47 μF i naznačenim otpornicima, izlazi kola se otvaraju 0,1 s nakon uključivanja i postižu radni ciklus za još 0,3-0,5 s.

U kolu, pored Rdt1, Rdt2, Css, postoje dva curenja - struja curenja optospojnice (ne veća od 10 μA pri visoke temperature, oko 0,1-1 µA na sobnoj temperaturi) i baznu struju IC ulaznog tranzistora koja teče iz DT ulaza. Kako bi se osiguralo da ove struje ne utječu značajno na tačnost razdjelnika, Rdt2=Rss se bira ne više od 5 kOhm, Rdt1 - ne više od 100 kOhm.

Naravno, izbor optokaplera i DT kola za upravljanje nije fundamentalan. Također je moguće koristiti pojačalo greške u komparatorskom modu i blokirati kapacitivnost ili otpornik generatora (na primjer, sa istim optospojlerom) - ali ovo je samo isključenje, a ne glatko ograničenje.

Opis

• Cijeli raspon PWM upravljačkih funkcija
• Izlazna ponirujuća ili potonuća struja svakog izlaza je 200mA
• Može se raditi u push-pull ili jednotaktnom načinu rada
• Ugrađeno kolo za suzbijanje dvostrukih impulsa
• Širok raspon podešavanja
• Slobodan dan referentni napon 5V +-05%
• Lako organizirati sinhronizaciju

Domaći analog: 1114EU3/4.

Posebno kreirani za izgradnju sekundarnih izvora napajanja (SPS), TL493/4/5 mikro krugovi pružaju programeru proširene mogućnosti pri dizajniranju SPS upravljačkih kola. TL493/4/5 uključuje pojačalo greške, ugrađeni varijabilni oscilator, komparator mrtvog vremena, kontrolni okidač, 5V precizni jonizator i kontrolno kolo izlaznog stupnja. Pojačavač greške proizvodi napon zajedničkog moda u rasponu od –0,3...(Vcc-2) V. Komparator mrtvog vremena ima konstantan pomak koji ograničava minimalno trajanje mrtvog vremena na oko 5%.

Moguće je sinkronizirati ugrađeni generator spajanjem izlaza R na izlaz referentnog napona i primjenu napona ulazne rampe na izlaz WITH, koji se koristi za sinhroni rad nekoliko IVP šema. Nezavisni izlazni drajveri na tranzistorima daju mogućnost upravljanja izlaznim stepenom korišćenjem kola zajedničkog emitera ili emiterskog sledbenog kola. Izlazni stupanj mikrokola TL493/4/5 radi u jednocikličnom ili push-pull načinu rada s mogućnošću odabira načina rada pomoću posebnog ulaza. Ugrađeno kolo prati svaki izlaz i zabranjuje izdavanje dvostrukog impulsa u push-pull modu. Uređaji sa sufiksom L, garancija normalan rad u temperaturnom opsegu –5…85C, sa sufiksom C garantuju normalan rad u temperaturnom opsegu 0…70C.

Blok dijagram TL494

Pin layout

Granice parametara

Napon napajanja 41V

Ulazni napon pojačala (Vcc+0,3)V

Izlazni napon kolektora 41V

Izlazna struja kolektora 250mA

Ukupna disipacija snage u kontinuiranom načinu rada 1W

Raspon radne temperature okoline:

Sa sufiksom L -25..85S

Sa sufiksom S..0..70S

Raspon temperature skladištenja -65…+150C

Opis rada

TL494 čip je PWM kontroler izvor pulsa napajanje, koje radi na fiksnoj frekvenciji, i uključuje sve potrebne blokove za to. Ugrađeni pilasti generator napona zahtijeva samo dvije vanjske komponente R i C za postavljanje frekvencije. Frekvencija generatora je određena formulom: F osc =1.1/R*C

Modulacija širine izlaznog impulsa se postiže upoređivanjem pozitivnog napona pilastih zuba dobijenog na kondenzatoru WITH, sa dva upravljačka signala (pogledajte vremenski dijagram). Logički elementi ILI-NE pobuđuje izlazne tranzistore Q1 I Q2 samo kada je ugrađena linija sata okidača LOW logičko stanje. Ovo se događa samo za vrijeme kada je amplituda napona rampe veća od amplitude upravljačkih signala. Posljedično, povećanje amplitude kontrolnih signala uzrokuje odgovarajuće linearno smanjenje širine izlaznih impulsa. Kontrolni signali se odnose na napone koje proizvodi kolo za podešavanje mrtvog vremena (pin 4), pojačala greške (pinovi 1, 2, 15, 16) i kolo povratne sprege (pin 3).

Ulaz komparatora mrtvog vremena ima pomak od 120 mV, što ograničava minimalno izlazno mrtvo vrijeme na prvih 4% trajanja ciklusa napona rampe. Ovo rezultira maksimalnim radnim ciklusom od 96% kada je pin 13 uzemljen i 48% kada je pin 13 referenciran.

Možete povećati trajanje mrtvog vremena na izlazu primjenom konstantnog napona u rasponu od 0..3.3V na ulaz za podešavanje mrtvog vremena (pin 4). PWM komparator reguliše širinu izlaznih impulsa od maksimalne vrijednosti određene potencijalom na ulazu za podešavanje mrtvog vremena na nulu kada se napon povratne sprege promijeni od 0,5 do 3,5 V. Oba pojačala za greške imaju zajednički ulazni opseg od –0,3 do (Vcc-2,0)V i mogu se koristiti za čitanje vrijednosti napona ili struje sa izlaza izvora napajanja. Izlazi pojačavača greške imaju aktivnu HIGH naponski nivo i kombinovan po funkciji ILI na neinvertirajućem ulazu PWM komparatora. U ovoj konfiguraciji, pojačalo kojem je potrebno minimalno vrijeme za uključivanje izlaza dominira kontrolnom petljom. Tokom pražnjenja kondenzatora WITH pozitivan impuls se generiše na izlazu komparatora za podešavanje mrtvog vremena, koji taktira okidač i blokira izlazne tranzistore Q1 I Q2. Ako se referentni napon primjenjuje na ulaz za odabir načina rada (pin 13), okidač direktno kontrolira dva izlazna tranzistora u antifazi (push-pull mod), a izlazna frekvencija je jednaka polovini frekvencije generatora. Izlazni drajver također može raditi u single-ended modu, gdje se oba tranzistora uključuju i isključuju istovremeno, i kada je potreban maksimalni radni ciklus manji od 50%. Ovaj način rada se preporučuje za upotrebu kada transformator ima prstenasti namotaj sa steznom diodom koja se koristi za suzbijanje tranzijenta. Ako su potrebne velike struje u single-ended modu, izlazni tranzistori mogu raditi paralelno. Da biste to učinili, potrebno je kratko spojiti ulaz za odabir načina rada OTS na masu, što blokira izlazni signal okidača. Izlazna frekvencija u ovom slučaju će biti jednaka frekvenciji generatora.

TL494 ima ugrađenu referencu od 5V koja može pružiti do 10mA struje za pristrasnost vanjskih komponenti kola. Referentni napon dozvoljava grešku od 5% u opsegu radne temperature od 0 do 70C.

Nikolay Petrushov

TL494, kakva je ovo "zver"?

TL494 (Texas Instruments) je vjerovatno najčešći PWM kontroler, na osnovu kojeg je stvorena većina kompjuterskih napajanja i dijelova za napajanje raznih kućanskih aparata.
Čak je i sada ovaj mikro krug prilično popularan među radio-amaterima koji grade prekidačka napajanja. Domaći analog ovog mikrokola je M1114EU4 (KR1114EU4). Osim toga, razne strane kompanije proizvode ovaj mikro krug različita imena. Na primjer IR3M02 (Sharp), KA7500 (Samsung), MB3759 (Fujitsu). Sve je to isti čip.
Njegova starost je mnogo mlađa od TL431. Počeo ga je proizvoditi Texas Instruments negdje krajem 90-ih - početkom 2000-ih.
Hajde da pokušamo zajedno da shvatimo šta je ona i kakva je ovo "zver"? Razmotrićemo TL494 čip (Texas Instruments).

Dakle, prvo da vidimo šta je unutra.

Compound.

Sadrži:
- pilasti generator napona (SPG);
- komparator podešavanja mrtvog vremena (DA1);
- komparator PWM podešavanja (DA2);
- pojačalo greške 1 (DA3), koristi se uglavnom za napon;
- pojačalo greške 2 (DA4), koristi se uglavnom za signal ograničenja struje;
- stabilan referentni izvor napona (VS) na 5V sa eksternim pinom 14;
- upravljački krug za rad izlaznog stupnja.

Zatim ćemo, naravno, pogledati sve njegove komponente i pokušati shvatiti zašto je sve to potrebno i kako sve funkcionira, ali prvo ćemo morati dati njegove radne parametre (karakteristike).

Opcije	Min.	Max.	Jedinica Promjena
V CC Napon napajanja	7	40	IN
V I Ulazni napon pojačala	-0,3	V CC - 2	IN
V O Napon kolektora		40	IN
Struja kolektora (svaki tranzistor)		200	mA
Povratna struja		0,3	mA
f Frekvencija OSC oscilatora	1	300	kHz
C T Kapacitet generatora	0,47	10000	nF
R T Otpor otpornika generatora	1,8	500	kOhm
T A Radna temperatura TL494C TL494I	0	70	°C
	-40	85	°C

Njegove ograničavajuće karakteristike su sljedeće;

Napon napajanja................................................ .....41V

Ulazni napon pojačala ................................(Vcc+0,3)V

Izlazni napon kolektora................................41V

Izlazna struja kolektora.................................................. ....250mA

Ukupna disipacija snage u kontinuiranom načinu rada....1W

Lokacija i namjena pinova mikrokola.

Zaključak 1

Ovo je neinvertujući (pozitivni) ulaz pojačavača greške 1.
Ako je ulazni napon na njemu manji od napona na pinu 2, tada neće biti napona na izlazu ovog pojačala greške 1 (izlaz će imati nizak nivo) i neće imati nikakav utjecaj na širinu (faktor rada) izlaznih impulsa.
Ako je napon na ovom pinu veći nego na pinu 2, tada će se napon pojaviti na izlazu ovog pojačala 1 (izlaz pojačala 1 će imati visoki nivo) i širina (faktor rada) izlaznih impulsa će se smanjivati ​​što je veći izlazni napon ovog pojačala (maksimalno 3,3 volta).

Zaključak 2

Ovo je invertujući (negativni) ulaz pojačavača signala greške 1.
Ako je ulazni napon na ovom pinu veći nego na pinu 1, neće biti greške napona na izlazu pojačala (izlaz će biti nizak) i neće imati nikakav utjecaj na širinu (faktor rada) izlaza puls.
Ako je napon na ovom pinu niži nego na pinu 1, izlaz pojačala će biti visok.

Pojačalo greške je obično operacijsko pojačalo sa pojačanjem reda od = 70..95 dB na istosmjernom naponu (Ku = 1 na frekvenciji od 350 kHz). Opseg ulaznog napona op-amp se proteže od -0,3V do napona napajanja, minus 2V. To jest, maksimalni ulazni napon mora biti najmanje dva volta manji od napona napajanja.

Zaključak 3

Ovo su izlazi pojačavača greške 1 i 2, spojeni na ovaj pin preko dioda (ili kolo). Ako se napon na izlazu bilo kojeg pojačala promijeni s niskog na visoki, onda na pin 3 također postaje visok.
Ako napon na ovom pinu prelazi 3,3 V, impulsi na izlazu mikrokola nestaju (nulti radni ciklus).
Ako je napon na ovom pinu blizu 0 V, tada će trajanje izlaznih impulsa (faktor rada) biti maksimalno.

Pin 3 se obično koristi za pružanje povratne informacije pojačalima, ali ako je potrebno, pin 3 se također može koristiti kao ulaz za promjenu širine impulsa.
Ako je napon na njemu visok (> ~ 3,5 V), tada neće biti impulsa na MS izlazu. Napajanje se neće pokrenuti ni pod kojim okolnostima.

Zaključak 4

Kontroliše opseg varijacije „mrtvog“ vremena (engleski Dead-Time Control), u principu je to isti ciklus rada.
Ako je napon na njemu blizu 0 V, tada će izlaz mikrokola imati i najmanju moguću i maksimalnu širinu impulsa, koje u skladu s tim mogu postaviti drugi ulazni signali(pojačala za greške, pin 3).
Ako je napon na ovom pinu oko 1,5 V, tada će širina izlaznih impulsa biti oko 50% njihove maksimalne širine.
Ako napon na ovom pinu prelazi 3,3 V, tada neće biti impulsa na MS izlazu. Napajanje se neće pokrenuti ni pod kojim okolnostima.
Ali ne treba zaboraviti da kako se "mrtvo" vrijeme povećava, raspon podešavanja PWM će se smanjiti.

Promjenom napona na pin 4, možete postaviti fiksnu širinu "mrtvog" vremena (R-R razdjelnik), implementirati soft start mod u napajanje ( R-C lanac), omogućavaju daljinsko gašenje MS-a (ključ), a ovaj izlaz možete koristiti i kao linearni kontrolni ulaz.

Hajde da pogledamo (za one koji ne znaju) šta je "mrtvo" vreme i za šta je potrebno.
Kada radi push-pull strujni krug, impulsi se naizmjenično dovode sa izlaza mikrokola do baza (gejtova) izlaznih tranzistora. Budući da je bilo koji tranzistor inercijalni element, ne može se trenutno zatvoriti (otvoriti) kada se signal ukloni (isporuči) sa baze (gejta) izlaznog tranzistora. A ako se impulsi primjenjuju na izlazne tranzistore bez "mrtvog" vremena (to jest, impuls se uklanja iz jednog i odmah primjenjuje na drugi), može doći trenutak kada jedan tranzistor nema vremena da se zatvori, ali drugi ima već otvoren. Tada će sva struja (nazvana kroz struju) teći kroz oba otvorena tranzistora, zaobilazeći opterećenje (namotaj transformatora), a budući da neće biti ničim ograničena, izlazni tranzistori će odmah otkazati.
Da se to ne bi dogodilo, potrebno je da se nakon završetka jednog impulsa, a prije početka sljedećeg, nekoliko određeno vrijeme, dovoljno da se pouzdano zatvori izlazni tranzistor sa čijeg se ulaza uklanja upravljački signal.
Ovo vrijeme se zove "mrtvo" vrijeme.

Da, ako pogledamo sliku sa sastavom mikrokola, vidimo da je pin 4 spojen na ulaz komparatora za podešavanje mrtvog vremena (DA1) preko izvora napona od 0,1-0,12 V. Za šta se to radi?
Ovo je precizno učinjeno kako bi se osiguralo da maksimalna širina (faktor rada) izlaznih impulsa nikada nije jednaka 100%, kako bi se osigurao siguran rad izlaznih (izlaznih) tranzistora.
Odnosno, ako "spojite" pin 4 na zajedničku žicu, tada na ulazu komparatora DA1 i dalje neće biti nulti napon, ali će postojati napon samo ove vrijednosti (0,1-0,12 V) i impulsi iz generatora napona pilastih zubaca (RPG) pojavit će se na izlazu mikrokruga samo kada njihova amplituda na pinu 5 premaši ovaj napon. To jest, mikrokolo ima fiksni maksimalni prag radnog ciklusa izlaznih impulsa, koji neće prelaziti 95-96% za jednociklusni način rada izlaznog stupnja, i 47,5-48% za push-pull način rada izlaznog stupnja.

Zaključak 5

Ovo je GPG izlaz; namijenjen je za spajanje vremenskog kondenzatora Ct na njega, čiji je drugi kraj spojen na zajedničku žicu. Njegov kapacitet se obično bira od 0,01 µF do 0,1 µF, u zavisnosti od izlazne frekvencije GPG impulsa PWM kontrolera. U pravilu se ovdje koriste visokokvalitetni kondenzatori.
Izlazna frekvencija GPG-a može se kontrolisati na ovom pinu. Okret izlaznog napona generatora (amplituda izlaznih impulsa) je negdje oko 3 volta.

Zaključak 6

Ovo je također GPN izlaz, namijenjen za spajanje na njega otpornika za podešavanje vremena Rt, čiji je drugi kraj spojen na zajedničku žicu.
Vrijednosti Rt i Ct određuju izlaznu frekvenciju benzinske pumpe, a izračunavaju se pomoću formule za jednociklični režim rada;

Za način rada push-pull, formula je sljedeća;

Za PWM kontrolere drugih kompanija, frekvencija se izračunava po istoj formuli, s tim što će se broj 1 morati promijeniti u 1.1.

Zaključak 7

Povezuje se na zajedničku žicu kruga uređaja na PWM kontroleru.

Zaključak 8

Mikrokolo sadrži izlazni stepen sa dva izlazna tranzistora, koji su njegovi izlazni prekidači. Priključci kolektora i emitera ovih tranzistora su slobodni, pa se prema potrebi ovi tranzistori mogu uključiti u kolo za rad i sa zajedničkim emiterom i sa zajedničkim kolektorom.
Ovisno o naponu na pin 13, ovaj izlazni stupanj može raditi u push-pull ili jednocikličnom načinu rada. U single-end modu rada, ovi tranzistori mogu biti povezani paralelno kako bi se povećala struja opterećenja, što se obično radi.
Dakle, pin 8 je kolektorski pin tranzistora 1.

Zaključak 9

Ovo je pin emitera tranzistora 1.

Zaključak 10

Ovo je pin emitera tranzistora 2.

Zaključak 11

Ovo je kolektor tranzistora 2.

Zaključak 12

“Plus” TL494CN napajanja je spojen na ovaj pin.

Zaključak 13

Ovo je izlaz za odabir načina rada izlaznog stupnja. Ako je ovaj pin spojen na zajedničku žicu, izlazni stupanj će raditi u single-ended modu. Izlazni signali na terminalima tranzistorskih prekidača bit će isti.
Ako dovedete napon od +5 V na ovaj pin (spojite pinove 13 i 14), tada će izlazni prekidači raditi u push-pull modu. Izlazni signali na terminalima tranzistorskih prekidača bit će van faze i frekvencija izlaznih impulsa će biti upola manja.

Zaključak 14

Ovo je izlaz iz štale I odvod O porno N napon (ION), sa izlaznim naponom od +5 V i izlaznom strujom do 10 mA, koji se može koristiti kao referenca za poređenje u pojačivačima grešaka, ali i u druge svrhe.

Zaključak 15

Radi potpuno isto kao pin 2. Ako se drugo pojačalo greške ne koristi, onda se pin 15 jednostavno povezuje na pin 14 (referentni napon +5 V).

Zaključak 16

Radi na isti način kao pin 1. Ako se drugo pojačalo greške ne koristi, obično se spaja na zajedničku žicu (pin 7).
Kada je pin 15 spojen na +5V i pin 16 spojen na masu, nema izlaznog napona iz drugog pojačala, tako da nema utjecaja na rad čipa.

Princip rada mikrokola.

Dakle, kako radi TL494 PWM kontroler?
Iznad smo detaljno ispitali svrhu pinova ovog mikrokola i koju funkciju obavljaju.
Ako se sve ovo pažljivo analizira, onda iz svega ovoga postaje jasno kako ovaj mikro krug radi. Ali ja ću još jednom vrlo ukratko opisati princip njegovog rada.

Kada je mikrokolo tipično uključeno i napajanje mu se dovodi (minus na pin 7, plus na pin 12), GPG počinje proizvoditi pilaste impulse s amplitudom od oko 3 volta, čija frekvencija ovisi o C i R spojen na pinove 5 i 6 mikrokola.
Ako je vrijednost upravljačkih signala (na pinovima 3 i 4) manja od 3 volta, tada se na izlaznim prekidačima mikrokola pojavljuju pravokutni impulsi, čija širina (faktor rada) ovisi o vrijednosti kontrolnih signala na pinovima 3 i 4.
To jest, mikrokolo uspoređuje pozitivni pilasti napon iz kondenzatora Ct (C1) s bilo kojim od dva kontrolna signala.
Logika kontrolne izlazne tranzistori VT1 i VT2, otvaraju ih samo kada je napon pilastih impulsa veći od kontrolnih signala. I što je ta razlika veća, to je širi izlazni impuls (veći je radni ciklus).
Upravljački napon na pinu 3 zauzvrat zavisi od signala na ulazima operacionih pojačala (pojačavača grešaka), koji zauzvrat mogu kontrolisati izlazni napon i izlaznu struju izvora napajanja.

Dakle, povećanje ili smanjenje vrijednosti bilo kojeg upravljačkog signala uzrokuje odgovarajuće linearno smanjenje ili povećanje širine naponskih impulsa na izlazima mikrokola.
Kao što je gore pomenuto, napon sa pina 4 (kontrola mrtvog vremena), ulazi pojačavača greške ili ulazni signal povratne sprege direktno sa pina 3 mogu se koristiti kao kontrolni signali.

Teorija je, kako kažu, teorija, ali bit će mnogo bolje da se sve to vidi i "dodirne" u praksi, pa hajde da sklopimo sljedeće kolo na matičnoj ploči i uvjerimo se vlastitim očima kako to sve funkcionira.

Najjednostavniji i brz način- sastavite sve na matičnu ploču. Da, instalirao sam KA7500 čip. Pin "13" mikrokola spojen je na zajedničku žicu, to jest, naši izlazni prekidači će raditi u jednom ciklusu (signali na tranzistorima će biti isti), a frekvencija ponavljanja izlaznih impulsa će odgovarati frekvencija pilastog napona GPG-a.

Spojio sam osciloskop na sljedeće kontrolne tačke:
- Prvi snop na pin "4", za kontrolu konstantnog napona na ovom pinu. Nalazi se u sredini ekrana na nultoj liniji. Osjetljivost - 1 volt po podjeli;
- Drugi snop na pin “5”, za kontrolu pilastog napona GPG-a. Takođe se nalazi na nultoj liniji (oba zraka su kombinovana) u centru osciloskopa i sa istom osetljivošću;
- Treći snop na izlaz mikrokola na pin “9”, za kontrolu impulsa na izlazu mikrokola. Osjetljivost zraka je 5 volti po podjeli (0,5 volti, plus djelitelj za 10). Nalazi se na dnu ekrana osciloskopa.

Zaboravio sam reći da su izlazni prekidači mikrokola spojeni na zajednički kolektor. Drugim riječima - prema sljedbenom krugu emitera. Zašto repetitor? Jer signal na emiteru tranzistora tačno ponavlja signal baze, tako da možemo sve jasno vidjeti.
Ako uklonite signal sa kolektora tranzistora, on će biti obrnut (naopako) u odnosu na osnovni signal.
Napajamo mikrokolo i vidimo šta imamo na terminalima.

Na četvrtoj nozi imamo nulu (klizač trimer otpornika je u najnižem položaju), prvi snop je na nulti liniji u centru ekrana. Ne rade ni pojačivači grešaka.
Na petoj nozi vidimo pilasti napon GPN-a (drugi zrak), sa amplitudom nešto većom od 3 volta.
Na izlazu mikrokola (pin 9) vidimo pravokutne impulse s amplitudom od oko 15 volti i maksimalnom širinom (96%). Tačke na dnu ekrana su tačno fiksni prag radnog ciklusa. Da bismo lakše vidjeli, uključimo rastezanje na osciloskopu.

Pa, sada to bolje vidite. To je upravo vrijeme kada amplituda impulsa padne na nulu i izlazni tranzistor je zatvoren. kratko vrijeme. Nulti nivo za ovaj snop je na dnu ekrana.
Pa, hajde da dodamo napon na pin "4" i vidimo šta ćemo dobiti.

Na pinu "4" postavio sam konstantni napon od 1 volt koristeći rezistor, prvi snop se podigao za jednu podelu (prava linija na ekranu osciloskopa). šta vidimo? Mrtvo vrijeme se povećalo (radni ciklus se smanjio), ovo je isprekidana linija na dnu ekrana. Odnosno, izlazni tranzistor je zatvoren oko pola trajanja samog impulsa.
Dodajmo još jedan volt sa otpornikom za trimiranje na pin "4" mikrokola.

Vidimo da je prvi snop porastao za još jednu podelu, trajanje izlaznih impulsa je postalo još kraće (1/3 trajanja cijelog impulsa), a mrtvo vrijeme (vrijeme zatvaranja izlaznog tranzistora) se povećalo do dve trećine. Odnosno, jasno je vidljivo da logika mikrokola upoređuje nivo GPG signala sa nivoom kontrolnog signala, a na izlaz prenosi samo onaj GPG signal čiji je nivo viši od kontrolnog signala.

Da bi bilo još jasnije, trajanje (širina) izlaznih impulsa mikrokola će biti isto kao i trajanje (širina) izlaznih impulsa pilastog napona koji se nalaze iznad nivoa kontrolnog signala (iznad prave linije na ekranu osciloskopa) .

Idemo dalje, dodajte još jedan volt na pin "4" mikrokola. šta vidimo? Na izlazu mikrosklopa postoje vrlo kratki impulsi, približno iste širine kao i vrhovi pilastog napona koji strše iznad prave linije. Uključimo rastezanje na osciloskopu kako bi puls bio bolje vidljiv.

Ovdje vidimo kratak impuls, tokom kojeg će izlazni tranzistor biti otvoren, a ostatak vremena (donja linija na ekranu) će biti zatvoren.
Pa, pokušajmo još više povećati napon na pinu "4". Koristimo rezistor za podešavanje napona na izlazu iznad nivoa pilastog napona GPG-a.

E, to je to, naše napajanje će prestati da radi, jer je izlaz potpuno „miran“. Izlaznih impulsa nema, jer na kontrolnom pinu “4” imamo konstantan nivo napona veći od 3,3 volta.
Apsolutno ista stvar će se dogoditi ako primijenite kontrolni signal na pin “3” ili na bilo koje pojačalo greške. Ako nekoga zanima, može i sam eksperimentalno provjeriti. Štaviše, ako su kontrolni signali na svim kontrolnim pinovima odjednom i kontrolišu mikrokolo (prevladavaju), doći će do signala sa kontrolnog pina čija je amplituda veća.

Pa, hajde da pokušamo da odvojimo pin "13" od zajedničke žice i spojimo ga na pin "14", odnosno prebacimo način rada izlaznih prekidača sa jednociklusnog na push-pull. Hajde da vidimo šta možemo da uradimo.

Pomoću otpornika za trimiranje ponovo dovodimo napon na pin "4" na nulu. Uključite napajanje. šta vidimo?
Izlaz mikrokola također sadrži pravokutne impulse maksimalnog trajanja, ali njihova frekvencija ponavljanja je upola manja od frekvencije pilastih impulsa.
Isti impulsi će biti i na drugom ključnom tranzistoru mikrokola (pin 10), s jedinom razlikom što će biti pomereni u vremenu u odnosu na ove za 180 stepeni.
Postoji i maksimalni prag radnog ciklusa (2%). Sada se ne vidi, potrebno je spojiti 4. snop osciloskopa i spojiti dva izlazna signala zajedno. Četvrta sonda nije pri ruci, pa je nisam uradio. Ko to želi, uvjerite se praktično u to.

U ovom režimu, mikrokolo radi na potpuno isti način kao u jednocikličnom režimu, jedina razlika je što maksimalno trajanje izlaznih impulsa ovde neće prelaziti 48% ukupnog trajanja impulsa.
Dakle, nećemo dugo razmatrati ovaj način rada, već samo pogledajte kakve impulse imamo kada je napon na pinu „4“ dva volta.

Podižemo napon pomoću trimer otpornika. Širina izlaznih impulsa se smanjila na 1/6 ukupnog trajanja impulsa, odnosno tačno dva puta nego u jednocikličnom režimu rada izlaznih prekidača (tamo 1/3 puta).
Na izlazu drugog tranzistora (pin 10) bit će isti impulsi, samo pomaknuti u vremenu za 180 stepeni.
Pa, u principu, analizirali smo rad PWM kontrolera.

Takođe na pin “4”. Kao što je ranije spomenuto, ovaj pin se može koristiti za "meki" početak napajanja. Kako ovo organizovati?
Veoma jednostavno. Da biste to učinili, spojite RC kolo na pin "4". Evo primjera fragmenta dijagrama:

Kako ovdje funkcionira "meki start"? Pogledajmo dijagram. Kondenzator C1 je spojen na ION (+5 volti) preko otpornika R5.
Kada se napajanje uključi na mikrokolo (pin 12), +5 volti se pojavljuje na pinu 14. Kondenzator C1 počinje da se puni. Struja punjenja kondenzatora teče kroz otpornik R5, u trenutku uključivanja je maksimalna (kondenzator se isprazni) i dolazi do pada napona od 5 volti na otporniku koji se napaja na pin "4". Ovaj napon, kao što smo već eksperimentalno saznali, zabranjuje prolaz impulsa na izlaz mikrokola.
Kako se kondenzator puni, struja punjenja opada i pad napona na otporniku se u skladu s tim smanjuje. Napon na pinu "4" također se smanjuje i impulsi se počinju pojavljivati ​​na izlazu mikrosklopa, čije trajanje se postupno povećava (kako se kondenzator puni). Kada je kondenzator potpuno napunjen, struja punjenja prestaje, napon na pinu "4" postaje blizu nule, a pin "4" više ne utiče na trajanje izlaznih impulsa. Napajanje se vraća u svoj radni način.
Naravno, pretpostavili ste da će vrijeme pokretanja napajanja (dostiže radni režim) ovisiti o veličini otpornika i kondenzatora, a njihovim odabirom moći će se regulisati ovo vrijeme.

Pa, ovo je ukratko sva teorija i praksa, i tu nema ništa posebno komplicirano, a ako razumijete i razumijete rad ovog PWM-a, onda vam neće biti teško razumjeti i razumjeti rad drugih PWM-a.

Želim svima puno sreće.