TL494CN: schemă de conexiuni, descriere în limba engleză, circuit de convertizor

Comutarea surselor de alimentare

Producatori

Microcircuitul considerat aparține listei celor mai răspândite și utilizate pe scară largă circuite electronice integrate. Predecesorul său a fost o serie de controlere UC38xx PWM de la Unitrode. În 1999, această firmă a fost achiziționată de Texas Instruments, și de atunci, dezvoltarea liniei acestor controlori, care a dus la crearea la începutul anilor 2000. seria microcircuit TL494. În plus față de UPS-ul menționat deja, acestea pot fi găsite în regulatoare de tensiune directă, în unități controlate, în startere soft, într-un cuvânt oriunde se utilizează controlul PWM.

Printre companiile care au clonat acest cip, există mărci de renume mondial precum Motorola, Inc, Rectifierul Internațional, Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Toate acestea oferă o descriere detaliată a produselor lor, așa-numita foaie de date TL494CN.

documentație

O analiză a descrierilor tipului de microcircuit în cauză de la diferiți producători arată identitatea practică a caracteristicilor sale. Volumul de informații oferit de diferite firme este practic același. Mai mult decât atât, foaia de date TL494CN de la mărci precum Motorola, Inc și ON Semiconductor se repetă reciproc în structura sa, dat fiind figurile, tabelele și graficele. Oarecum diferită de ele este prezentarea materialului de la Texas Instruments, dar dacă îl studiați cu atenție, devine clar că se înțelege un produs identic.

Scopul TL494CN

Descrierea lui începe în mod tradițional cu numirea și lista de dispozitive interne. Acesta este un controler PWM cu o frecvență fixă, destinat în principal pentru utilizarea într-un UPS și care conține următoarele dispozitive:

• generator de tensiune din fierăstrău (GPN);
• amplificatoare de eroare;
• sursa tensiunii de referință (referință) +5 V;
• circuit de reglare a timpului mort;
• tranzistori de ieșire pentru curenți de până la 500 mA;
• schemă pentru selectarea operațiunii în una sau în două timpi.

Limita parametrilor

Ca și în cazul oricărui alt chip, descrierea TL494CN trebuie să conțină o listă a caracteristicilor de performanță maxime admise. Le vom da pe baza datelor Motorola, Inc.:

1. Alimentare: 42 V.
2. Tensiunea la colectorul tranzistorului de ieșire: 42 V.
3. Curentul colector al tranzistorului de ieșire: 500 mA.
4. Interval de tensiune de intrare amplificator: de la -0,3 V până la +42 V
5. Disiparea puterii (la t< 45 ° C): 1000 mW.
6. Temperatură de depozitare: -55 până la + 125 ° C.
7. Intervalul de temperatură ambientală de funcționare: 0 până la + 70 ° C.

Trebuie remarcat faptul că parametrul 7 pentru TL494IN este oarecum mai larg: -25 până la +85 ° C.

Construcția modelului TL494CN

Descrierea concluziilor corpului ei în limba rusă este prezentată în figura de mai jos.

Cipul este plasat într-un material plastic (așa cum indică litera N la sfârșitul desemnării sale), pachet de 16 pini cu terminale tip pdp.

Aspectul său este prezentat în fotografia de mai jos.

TL494CN: Diagrama funcțională

Astfel, sarcina acestui circuit este o modulare a lățimii impulsului (PWM sau Engl. Puls modulat (PWM)) de impulsuri de tensiune generate în ambele UPS controlate și necontrolate. Blocurile de putere ale primului tip de puls interval durată atinge în general valoarea maximă posibilă (~ 48% pentru fiecare ieșire în circuitul push-pull, este utilizat pe scară largă la putere amplificatoare audio auto).

TL494CN cip are un total de șase terminale pentru semnale de ieșire, patru dintre ele (1, 2, 15, 16) sunt intrări interne ale amplificatoarelor de eroare, utilizate pentru protejarea UPS de suprasarcinilor actuale și potențiale. Contact № 4 - este semnalul de intrare de la 0 la 3 V pentru reglarea raportului de taxă de impulsuri de ieșire dreptunghiulare și № 3 este ieșirea comparatorului și poate fi utilizat în mai multe moduri. Un alt 4 (numerele 8, 9, 10, 11) sunt colectori liberi și emițători de tranzistori cu un curent maxim admisibil de încărcare de 250 mA (cu funcționare continuă nu mai mult de 200 mA). Ele pot fi conectate în perechi (9, 10 și 8 la 11) pentru a controla puternic câmp tranzistori (MOSFET) cu un curent maxim admis de 500 mA (nu mai mult de 400 mA în mod continuu).

Care este dispozitivul TL494CN intern? Diagrama este prezentată în figura de mai jos.

Chip-ul are o sursă de tensiune de referință integrat (PEI) +5 (№ 14). Acesta este utilizat în mod obișnuit ca o tensiune de referință (în intervalul ± 1%) aplicate circuitelor de intrare care consumă mai puțin de 10 mA, de exemplu, pe terminalul 13 selectarea modului de unul sau doi timpi de circuite de operare: prezența pe acesta +5 selectat modul secundă , în cazul în minus tensiune - mai întâi.

Pentru a configura frecvența generatorului Tensiunea de fierăstrău (GPN) utilizează un condensator și un rezistor conectat la știfturile 5 și respectiv 6. Și, bineînțeles, microcircuitul are conductori pentru conectarea plus și minus a sursei de alimentare (numerele 12 și respectiv 7) în intervalul de la 7 la 42 V.

Se poate vedea din diagrama că există un număr de dispozitive interne în TL494CN. Descrierea în limba rusă a scopului lor funcțional va fi prezentată în continuare în cursul prezentării materialului.

Funcțiile de ieșire ale semnalelor de intrare

Ca orice alt dispozitiv electronic. microcircuitul considerat are intrările și ieșirile sale. Vom începe cu prima. Lista acestor concluzii ale TL494CN a fost deja prezentată mai sus. Descrierea în limba rusă a scopului lor funcțional va fi explicată în continuare cu explicații detaliate.

Concluzie 1

Aceasta este intrarea pozitivă (non-inversoare) a amplificatorului de semnal al erorii 1. Dacă tensiunea pe ea este mai mică decât tensiunea la pinul 2, ieșirea amplificatorului de eroare 1 va fi scăzută. Dacă este mai mare decât la pinul 2, semnalul amplificatorului de eroare 1 devine ridicat. Ieșirea amplificatorului repetă în mod esențial intrarea pozitivă folosind pinul 2 ca referință. Funcțiile amplificatoarelor de eroare vor fi descrise mai detaliat mai jos.

Concluzie 2

Aceasta este intrarea negativă (inversoare) a amplificatorului de semnal al erorii 1. Dacă acest pin este mai mare decât pinul 1, ieșirea amplificatorului de eroare 1 va fi scăzută. Dacă tensiunea la acest pin este mai mică decât tensiunea la pinul 1, ieșirea amplificatorului va fi ridicată.

Concluzie 15

Funcționează exact la fel ca și numărul 2. De cele mai multe ori, cel de-al doilea amplificator de eroare nu este utilizat în TL494CN. Circuitul includerii sale în acest caz conține ieșirea 15 pur și simplu conectată la cea de-a 14-a (tensiunea de referință +5 V).

Concluzie 16

Funcționează în același mod ca și numărul 1. Este de obicei conectat la cel comun nr. 7 când nu este utilizat al doilea amplificator de eroare. Dacă pinul 15 este conectat la +5 V și 16, conectat la comun, ieșirea celui de-al doilea amplificator este scăzută și, prin urmare, nu are niciun efect asupra funcționării cipului.

Concluzie 3

Acest contact și fiecare amplificator intern TL494CN sunt interconectate prin diode. În cazul în care semnalul de la ieșirea oricăreia dintre ele se schimbă de la scăzut la înalt, apoi la nr. 3, de asemenea, merge la mare. Când semnalul de la acest pin depășește 3.3V, impulsurile de ieșire sunt oprite (ciclul de funcționare zero). Când tensiunea pe ea este apropiată de 0 V, durata impulsului este maximă. Între 0 și 3,3 V, lățimea impulsului este cuprinsă între 50% și 0% (pentru fiecare ieșire a controlerului PWM - pe pinii 9 și 10 în majoritatea dispozitivelor).

Dacă este necesar, contactul 3 poate fi folosit ca semnal de intrare sau poate fi utilizat pentru a asigura amortizarea ratei de schimbare a lățimii impulsului. Dacă tensiunea pe ea este ridicată (> ~ 3,5V), nu există nici o modalitate de a porni UPS-ul pe controlerul PWM (nu vor mai exista impulsuri din acesta).

Concluzie 4

Controlează intervalul Dead-Time Control. Dacă tensiunea pe ea este apropiată de 0 V, microcircuitul va putea să scoată atât lățimea minimă cât și cea maximă a impulsului (care este stabilită de alte semnale de intrare). Dacă pe acest terminal este aplicată o tensiune de aproximativ 1,5 V, lățimea impulsului de ieșire va fi limitată la 50% din lățimea maximă a acestuia (sau ~ 25% din ciclul de funcționare pentru modul push-pull al controlerului PWM). Dacă tensiunea este ridicată (> ~ 3,5 V), nu există nici o modalitate de a porni UPS-ul pe TL494CN. Schema incluziunii sale conține adesea numărul 4, conectat direct la pământ.

• Important să vă amintiți! Semnalul de la bornele 3 și 4 ar trebui să fie sub ~ 3.3 V. Și dacă este aproape, de exemplu, la + 5V? Cum se va comporta TL494CN? Circuitul convertorului de tensiune pe acesta nu va produce impulsuri, adică nu va exista nici o tensiune de ieșire de la UPS.

Concluzie 5

Acesta servește pentru a conecta consumatorul de timp Ct, cu al doilea contact conectat la sol. Valorile capacității sunt de obicei de la 0,01 mu-F la 0,1 mu-F. Modificările valorii acestei componente conduc la o modificare a frecvenței GPN și a impulsurilor de ieșire ale controlerului PWM. De regulă, aici sunt utilizate condensatoare de înaltă calitate cu un coeficient de temperatură foarte scăzut (cu o schimbare foarte mică a capacității cu schimbarea temperaturii).

Concluzie 6

Pentru a conecta rezistența consumatoare de timp Rt, cu al doilea contact conectat la sol. Valorile lui Rt și Ct determină frecvența GPN.

• f = 1,1: (Rt x Ct).

Concluzie 7

Este conectat la firul comun al circuitului dispozitivului de pe controlerul PWM.

Concluzie 12

Este marcat cu litere VCC. Pentru el se alătură sursei de alimentare "plus" TL494CN. Circuitul incluziunii sale conține de obicei nr. 12, conectat la comutatorul sursei de alimentare. Multe UPS-uri utilizează această ieșire pentru a porni alimentarea (și UPS-ul însuși) și opriți-l. În cazul în care are +12 V și 7 pe ea pământ, GPN și ION chips-uri va funcționa.

Concluzie 13

Aceasta este intrarea modului. Funcționarea sa a fost descrisă mai sus.

Funcțiile pinului de ieșire

Mai sus au fost listate pentru TL494CN. Descrierea în limba rusă a scopului lor funcțional va fi prezentată mai jos, cu explicații detaliate.

Concluzie 8

Pe acest cip există 2 npn-tranzistoare, care sunt cheile sale de ieșire. Această ieșire este colectorul tranzistorului 1, conectat de obicei la o sursă de tensiune constantă (12 V). Cu toate acestea, în unele dispozitive, este folosit ca ieșire și puteți vedea un meandru pe el (ca în nr. 11).

Concluzie 9

Acesta este emițătorul tranzistorului 1. Acesta controlează un UPS tranzistor puternic (câmp în majoritatea cazurilor) într-un circuit push-pull fie direct, fie printr-un tranzistor intermediar.

Concluzie 10

Acest emițător a tranzistorului 2. În operațiunea singur capăt semnal este același ca în № 9. Semnalele modului de doi timpi №№ 9 și 10 în antifază, t. E. Atunci când un înalt nivel de semnal, pe de altă parte, este scăzut, și invers. In cele mai multe dispozitive semnalele de ieșire de la emițători de tranzistor comutatoare controlate de cipuri puternice considerate FETs condus în starea ON când tensiunea la bornele 9 și 10 este mare (peste ~ 3,5 V, dar nu se aplică la nivelul de 3,3 V la № № 3 și 4).

Concluzie 11

Acesta este colectorul tranzistorului 2, de obicei conectat la o sursă de tensiune directă (+12 V).

• remarcă: La dispozitivele cu circuite TL494CN încorporând poate cuprinde ca regulator PWM ieșiri ambele colectori încă emițători de tranzistori 1 și 2, deși a doua variantă este mai frecventă. Există totuși opțiuni atunci când contactele 8 și 11 sunt ieșiri. Dacă găsiți un mic transformator în circuitul dintre microcircuit și FET, semnalul de ieșire este cel mai probabil luat de la ei (din colectori).

Concluzie 14

Acesta este rezultatul ION, descris mai sus.

Principiul de funcționare

Cum funcționează TL494CN? Descrie cum să dea munca ei bazat pe Motorola, Inc. impulsuri de ieșire cu modulație de impulsuri se realizează prin compararea semnalului rampă cu un condensator Ct pozitiv cu oricare dintre cele două semnale de control. Logic NOR tranzistori de ieșire Q1 și Q2 controlează, deschide-le numai atunci când semnalul de intrare de ceas (C1) trăgaciul (vezi. TL494CN circuitul funcțional) devine un nivel scăzut.

Astfel, dacă intrarea C1 declanșează una logică, atunci tranzistorii de ieșire sunt închise în ambele moduri de funcționare: ciclu unic și două timpi. Dacă există semnal pe această intrare frecvența ceasului, apoi în modul push-pull comutatoarele tranzistorului sunt deschise la rândul lor prin sosirea cutoff-ului impulsului de ceas pe declanșator. În modul cu un singur ciclu, declanșatorul nu este utilizat și ambele taste de ieșire se deschid sincron.

Această stare deschisă (în ambele moduri) este posibilă numai în acea parte a perioadei GPN, când tensiunea din fierăstrău este mai mare decât semnalele de comandă. Astfel, creșterea sau scăderea magnitudinii semnalului de comandă determină o creștere sau o scădere liniară a lățimii impulsurilor de tensiune la ieșirile microcipului respectiv.

Deoarece semnalele de control pot fi aplicate la borna de tensiune 4 (control „timp mort“), intrările amplificatorului de eroare sau de intrare a semnalului de feedback de la terminalul 3.

Primii pași pentru a lucra cu cipul

Înainte de a efectua orice dispozitiv util, se recomandă să studiați modul în care funcționează TL494CN. Cum să-i testați performanța?

Luați-vă placa de dezvoltare, instalați IC-ul și conectați firele conform diagramei de mai jos.

Dacă totul este conectat corect, circuitul va funcționa. Lăsați concluziile 3 și 4 să nu fie libere. Utilizați osciloscopul pentru a verifica funcționarea GPN - la pinul 6 ar trebui să vedeți o tensiune de fierăstrău. Rezultatele vor fi zero. Cum să determinați performanța acestora în TL494CN. Acesta poate fi verificat după cum urmează:

1. Conectați ieșirea de reacție (Nr. 3) și ieșirea de control a timpului mort (Nr. 4) la borna comună (Nr. 7).
2. Acum ar trebui să detectați impulsurile dreptunghiulare pe ieșirile cipului.

Cum de a consolida semnalul de ieșire?

ieșire TL494CN este destul de scăzut de curent, și tu, desigur, doresc mai multă putere. Deci, trebuie să adăugăm câteva tranzistoare puternice. Cel mai simplu de utilizat (și foarte ușor pentru a obține - de la placa de baza de calculator vechi) MOSFET de putere canal n. Am invertit, astfel, ieșirea TL494CN, t. K. Dacă vom conecta n-canal tranzistor MOS la acesta, în absența unui impuls la ieșirea cip se va deschide pentru fluxul de curent continuu. În acest caz, tranzistorul MOS poate sgorethellip- pur și simplu Deci, Gat universal NPN-tranzistor și conectați în conformitate cu următoarea schemă.

Un MOSFET puternic în acest circuit este controlat într-un mod pasiv. Acest lucru nu este foarte bun, dar pentru scopuri de testare și putere redusă este destul de potrivit. R1 în circuit este sarcina unui tranzistor NPN. Selectați-l în funcție de curentul maxim admis al colectorului său. R2 este sarcina cascadei noastre de putere. În următoarele experimente, acesta va fi înlocuit cu un transformator.

Dacă vedem acum semnalul osciloscopului pe pinul 6 al chipului, veți vedea un "ferăstrău". La numărul 8 (K1), se pot vedea în continuare impulsuri dreptunghiulare, în timp ce tranzistorul MOS are aceleași impulsuri de aceeași formă dar mai mari.

Și cum să ridice tensiunea de ieșire?

Acum hai să obținem o tensiune mai mare cu TL494CN. Diagrama cablajului și schema electrică utilizată este aceeași - pe placa de lucru. Desigur, nu există suficientă tensiune mare, mai ales că nu există nici un radiator pe MOSFET-urile de putere. Și totuși, conectați un transformator mic la stadiul de ieșire, conform acestei scheme.

Înfășurarea primară a transformatorului conține 10 rotații. Înfășurarea secundară conține aproximativ 100 de rotații. Astfel, raportul de conversie este 10. Dacă aplicați 10V la înfășurarea primară, ar trebui să obțineți aproximativ 100 V la ieșire. Miezul este fabricat din ferită. Puteți utiliza un nucleu de dimensiuni medii din transformatorul de alimentare cu PC.

Aveți grijă, ieșirea transformatorului este sub tensiune ridicată. Curentul este foarte scăzut și nu te va ucide. Dar puteți obține o lovitură bună. Un alt pericol - dacă instalați un condensator mare la ieșire, acesta va acumula o încărcătură mare. Prin urmare, după oprirea circuitului, acesta trebuie descărcat.

La ieșirea circuitului, puteți activa orice indicator cum ar fi un bec, ca în fotografia de mai jos. Funcționează pe tensiune DC și are nevoie de aproximativ 160 V pentru a se aprinde. (Puterea întregului dispozitiv este de aproximativ 15 V - un ordin de mărime mai mic.)

Circuitul cu ieșire din transformator este utilizat pe scară largă în orice UPS, inclusiv surse de alimentare cu PC. În aceste dispozitive, primul transformator conectat prin chei pentru tranzistori la ieșirile controlerului PWM, izolarea galvanică partea de joasă tensiune a circuitului, inclusiv TL494CN, din partea de înaltă tensiune care conține transformatorul de tensiune de rețea.

Regulator de tensiune

În mod obișnuit, în dispozitivele electronice mici realizate pe cont propriu, alimentarea este asigurată de un UPS tipic PC, realizat pe TL494CN. Schema de pornire a alimentatorului pe PC este bine cunoscută, iar blocurile în sine sunt ușor accesibile, deoarece milioane de PC-uri vechi sunt eliminate anual sau vândute pentru piese de schimb. Dar, de regulă, aceste UPS produc tensiuni nu mai mari de 12 V. Aceasta este prea mică pentru o unitate controlată de frecvență. Desigur, se poate încerca și utilizarea unui PC de înaltă tensiune pentru 25 V, dar va fi dificil de găsit și prea multă putere se va disipa la o tensiune de 5 V în elementele logice.

Cu toate acestea, pe TL494 (sau analogi), puteți construi orice circuit cu ieșire pentru a crește puterea și tensiunea. Folosind detalii tipice de MOSFET de putere UPS PC-ul de pe placa de bază, puteți construi un regulator de tensiune PWM pe TL494CN. Circuitul convertorului este prezentat în figura de mai jos.

Pe acesta puteți vedea circuitul de comutare a cipului și a fazei de ieșire pe două tranzistoare: universal npn- și puternic MOS.

Piesele principale: T1, Q1, L1, D1. Bipolar T1 este folosit pentru a controla un MOSFET puternic conectat într-un mod simplificat, numit așa. „Pasivă“. L1 este o clapetă de inductanță de la vechea imprimantă HP (aproximativ 50 de rotații, o înălțime de 1 cm, o lățime de 0,5 cm cu înfășurări, o clapetă deschisă). D1 este Diodă Schottky de la un alt dispozitiv. TL494 este conectat într-un mod alternativ la cele de mai sus, deși oricare dintre acestea poate fi utilizat.

C8 este un condensator de capacitate scăzută, pentru a preveni intrarea zgomotului la intrarea amplificatorului de eroare, valoarea de 0,01uF va fi mai mult sau mai puțin normală. Valorile mari vor încetini setarea tensiunii necesare.

C6 este un condensator chiar mai mic, este folosit pentru a filtra zgomotul de înaltă frecvență. Capacitatea sa este de până la câteva sute de picofarade.