TL494CN: схема включения, описание на русском, схема преобразователя

Импульсные источники питания (ИБП) очень распространены. На компьютере, который вы сейчас используете, есть ИБП с несколькими выходными напряжениями (как минимум +12, -12, +5, -5 и + 3,3 В). Практически все эти устройства имеют специальную микросхему ШИМ-контроллера, обычно типа TL494CN. Его аналог — отечественная микросхема М1114ЕУ4 (КР1114ЕУ4).

Производители

Рассматриваемая микросхема относится к числу самых распространенных и распространенных интегральных электронных схем. Его предшественником была серия ШИМ-контроллеров Unitrode UC38xx. В 1999 году эта компания была куплена Texas Instruments, и с тех пор началась разработка линейки этих контроллеров, которая привела к созданию микросхем серии TL494 в начале 2000-х годов. Помимо уже упомянутых выше ИБП, их можно встретить в регуляторах постоянного напряжения, управляемых приводах, устройствах плавного пуска, словом, везде, где используется ШИМ-управление.

Среди компаний, которые клонировали эту микросхему, есть всемирно известные бренды, такие как Motorola, Inc, International Rectifier, Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Все они предоставляют подробное описание своей продукции, так называемое техническое описание TL494CN.

Документация

Анализ описаний микросхем рассматриваемого типа от разных производителей показывает практическую идентичность ее характеристик. Объем информации, предоставляемой разными компаниями, практически одинаков. Кроме того, спецификации TL494CN от таких брендов, как Motorola, Inc и ON Semiconductor, повторяют друг друга по структуре, рисункам, таблицам и графикам. Изложение материала Texas Instruments несколько отличается от них, но после внимательного изучения становится ясно, что это идентичный продукт.

Назначение микросхемы TL494CN

По традиции начнем описывать его с назначения и списка внутренних устройств. Это ШИМ-контроллер с фиксированной частотой, предназначенный в первую очередь для ИБП и содержащий следующие устройства:

  • генератор пилообразного напряжения (ГПН);
  • схема выбора одно- или двухтактного режима работы.
  • выходные транзисторные переключатели на токи до 500 мА;
  • схема регулирования «мертвого времени»;
  • источник опорного (опорного) напряжения +5 В;
  • усилители ошибок;

Предельные параметры

Как и любой другой микросхемы, описание TL494CN обязательно должно содержать перечень максимально разрешенных рабочих характеристик. Мы приводим их на основании данных Motorola, Inc:

  1. Напряжение питания: 42 В
  2. Напряжение коллектора выходного транзистора: 42 В
  3. Ток коллектора выходного транзистора: 500 мА.
  4. Диапазон входного напряжения усилителя: от -0,3 В до + 42 В
  5. Рассеиваемая мощность (при <45 ° C): 1000 мВт.
  6. Диапазон температур хранения: от -55 до +125 ° C.
  7. Диапазон рабочих температур окружающей среды: от 0 до +70.

Следует отметить, что параметр 7 для микросхемы TL494IN немного шире: от -25 до +85.

Конструкция микросхемы TL494CN

Описание выводов по его делу на русском языке приведено на рисунке ниже.

tl494 описание на русском языке

Микросхема помещена в пластиковый корпус с 16 выводами (это обозначается буквой N в конце обозначения) с выводами pdp-типа.

Его внешний вид показан на фото ниже.

чип tl494cn

TL494CN: схема функциональная

Следовательно, задачей этой микросхемы является широтно-импульсная модуляция (PWM, или англ. Pulse Width Modulated (PWM)) импульсов напряжения, генерируемых как внутри регулируемых, так и нерегулируемых ИБП. В источниках питания первого типа диапазон ширины импульса обычно достигает максимально возможного значения (~ 48% на каждый выход в двухтактных схемах, широко используемых для питания усилителей автомобильной аудиосистемы).

TL494CN имеет в общей сложности 6 выходных контактов, 4 из которых (1, 2, 15, 16) являются входами усилителей внутренней ошибки, используемых для защиты ИБП от токовых и потенциальных перегрузок. № контакта. 4 — входной сигнал от 0 до 3 В для регулирования скважности выходных прямоугольных импульсов и n. 3 — это выход компаратора, и его можно использовать по-разному. Остальные 4 (номера 8, 9, 10, 11) — свободные коллекторы и эмиттеры транзисторов с максимально допустимым током нагрузки 250 мА (в непрерывном режиме не более 200 мА). Их можно соединять парами (9 с 10 и 8 с 11) для управления мощными полевыми транзисторами (MOSFET) с максимально допустимым током 500 мА (не более 400 мА в непрерывном режиме).

Какова внутренняя структура TL494CN? Его схема представлена ​​на рисунке ниже.

схема tl494

Микросхема имеет встроенный источник опорного напряжения (ИОН) +5 В (№14). Обычно используется как опорное напряжение (с точностью ± 1%), подаваемое на входы цепей, потребляющих не более 10 мА, например на выводе 13 для выбора одно- или двухступенчатого режима работы микросхемы. : при наличии на нем +5 В выбирается второй режим, при отрицательном напряжении питания — первый.

Для регулировки частоты генератора пилообразного напряжения (ГПН) используйте конденсатор и резистор, подключенные к выводам 5 и 6. И, конечно же, в микросхеме есть выводы для подключения плюса и минуса блока питания (числа 12 и 7 соответственно) в диапазоне от 7 до 42 В.

Из схемы видно, что в TL494CN есть ряд внутренних устройств. Описание их функционального назначения на русском языке будет дано ниже по ходу изложения материала.

Функции выводов входных сигналов

Как и любое другое электронное устройство, рассматриваемая микросхема имеет собственные входы и выходы. Начнем с первых. Список этих выводов TL494CN уже был приведен выше. Описание их функционального назначения на русском языке с подробными пояснениями будет дано ниже.

Вывод 1

Это положительный (неинвертирующий) вход усилителя ошибки 1. Если напряжение ниже, чем напряжение на контакте 2, выход усилителя ошибки 1 падает. Если он выше, чем вывод 2, сигнал усилителя ошибки 1 становится высоким. Выход усилителя по существу повторяет положительный вход, используя контакт 2 в качестве опорного. Функции усилителей ошибок будут описаны более подробно ниже.

Вывод 2

Это отрицательный (инвертирующий) вход усилителя ошибки 1. Если этот вывод выше, чем контакт 1, выход усилителя ошибки 1 будет низким. Если напряжение на этом контакте ниже, чем напряжение на контакте 1, выход усилителя будет высоким.

Вывод 15

Он работает точно так же, как No. 2. Часто второй усилитель ошибки не используется в TL494CN. Схема его подключения в этом случае содержит контакт 15, просто соединенный с 14 (опорное напряжение +5 В).

Вывод 16

Он работает так же, как №1. Обычно он подключается к общему проводу №7, когда второй усилитель ошибки не используется. Если контакт 15 подключен к + 5V, а №16 — к общему, выход второго усилителя низкий и, следовательно, не влияет на работу микросхемы.

Вывод 3

Этот вывод и каждый внутренний усилитель TL494CN соединены через диоды. Если сигнал на выходе одного из них изменится с низкого на высокий уровень, то также при n. 3 становится высоким. Когда сигнал на этом выводе превышает 3,3 В, выходные импульсы отключаются (нулевой рабочий цикл). Когда напряжение на нем близко к 0 В, ширина импульса максимальна. В диапазоне от 0 до 3,3 В ширина импульса составляет от 50% до 0% (для каждого из выходов контроллера ШИМ — на выводах 9 и 10 в большинстве устройств).

При необходимости контакт 3 может использоваться как входной сигнал или может использоваться для обеспечения демпфирования скорости изменения ширины импульса. Если напряжение на нем высокое (> ~ 3,5 В), ИБП не может быть запущен с помощью ШИМ-контроллера (от него не будет импульсов).

Вывод 4

Управляет диапазоном рабочего цикла выходных импульсов (например, управление мертвой выдержкой). Если напряжение на нем близко к 0 В, микросхема сможет выдавать как минимально возможную, так и максимальную ширину импульса (задаваемую другими входными сигналами). Если на этот вывод подается напряжение приблизительно 1,5 В, ширина выходного импульса будет ограничена до 50% от его максимальной ширины (или ~ 25% рабочего цикла для двухтактного ШИМ-контроллера). Если напряжение на нем высокое (> ~ 3,5 В), ИБП не может быть запущен на TL494CN. Схема его подключения часто содержит номер. 4, подключенный непосредственно к земле.

  • важно помнить! Сигнал на контактах 3 и 4 должен быть меньше ~ 3,3 В. А если он близок, скажем, к + 5 В? Как тогда поведет себя TL494CN? Схема преобразователя напряжения на нем не будет генерировать импульсы, т.е не будет выходного напряжения от ИБП.

Вывод 5

Он служит для подключения синхронизирующего конденсатора Ct, а его второй контакт заземлен. Значения емкости обычно составляют от 0,01 мкФ до 0,1 мкФ. Изменения значения этой составляющей приводят к изменению частоты ГПЧ и выходных импульсов ШИМ-контроллера. Обычно здесь используются качественные конденсаторы с очень низким температурным коэффициентом (с минимальным изменением емкости при изменении температуры).

Вывод 6

Подключить силовой резистор Rt, а его второй контакт заземлить. Значения Rt и Ct определяют частоту HPN.

  • f = 1,1: (Rt x Ct).

Вывод 7

Он подключается к общему проводу цепи устройства на ШИМ-контроллере.

Вывод 12

обозначается буквами VCC. К нему подключен «плюс» блока питания TL494CN. Его схема подключения обычно содержит номер. 12, подключенный к выключателю питания. Многие ИБП используют этот контакт для включения и выключения питания (и самого ИБП). Если на нем +12 В и нет. 7 заземлен, ГПН и ИОН микросхемы будут работать.

Вывод 13

Это вход в рабочий режим. Его работа была описана выше.

Функции выводов выходных сигналов

Они также были перечислены выше для TL494CN. Описание их функционального назначения на русском языке с подробными пояснениями будет дано ниже.

Вывод 8

Эта микросхема имеет 2 транзистора NPN, которые являются ее выходными переключателями. Этот вывод является коллектором транзистора 1, обычно подключенного к источнику постоянного напряжения (12 В). Однако в схемах некоторых устройств он используется как выход, и на нем виден меандр (как в №11).

Вывод 9

Это эмиттер транзистора 1. Он управляет мощным транзистором ИБП (в большинстве случаев полевым) в двухтактной схеме либо напрямую, либо через промежуточный транзистор.

Вывод 10

Это эмиттер транзистора 2. В однотактном режиме работы сигнал на нем такой же, как и в №2. 9. В двухтактном режиме сигналы под номерами 9 и 10 являются противофазными, то есть, когда один сигнал высокий, он низкий на другом и наоборот. В большинстве устройств эмиттерные сигналы выходных транзисторных ключей рассматриваемой микросхемы управляют мощными полевыми транзисторами, которые переводятся во включенное состояние, когда напряжение на контактах 9 и 10 высокое (выше ~ 3,5 В, но ничего не имеет) сделать с уровнем 3,3 В на # 3 и 4).

Вывод 11

Это коллектор транзистора 2, обычно подключенный к источнику постоянного напряжения (+12 В).

  • Примечание: В устройствах на базе TL494CN схема переключения может содержать как коллекторы, так и эмиттеры транзисторов 1 и 2 в качестве выходов ШИМ-контроллера, хотя второй вариант более распространен. Однако есть варианты, когда точно не выводятся контакты 8 и 11. Если вы обнаружите в цепи между микросхемой и полевыми транзисторами небольшой трансформатор, то, скорее всего, выходной сигнал снимается с них (с коллекторов).

Вывод 14

Это выход ION, также описанный выше.

Принцип работы

Как работает микросхема TL494CN? Мы опишем процедуру его работы на основе материалов Motorola, Inc. Импульсный выход с широтно-импульсной модуляцией получается путем сравнения положительного пилообразного сигнала от конденсатора Ct с одним из двух управляющих сигналов. Логические схемы ИЛИ-НЕ управляют выходными транзисторами Q1 и Q2, они открывают их только тогда, когда сигнал на тактовом входе (C1) триггера (см. Функциональную схему TL494CN) становится низким.

Следовательно, если уровень логической единицы находится на входе C1 триггера, выходные транзисторы закрываются в обоих режимах работы: несимметричном и двухтактном. Если на этом входе присутствует тактовый сигнал, в двухтактном режиме транзисторные переключатели открываются один за другим, когда тактовый импульс достигает триггера. В несимметричном режиме триггер не используется, и обе клавиши выхода открываются синхронно.

Это открытое состояние (в обоих режимах) возможно только в той части периода FPG, когда пилообразное напряжение больше, чем управляющие сигналы. Таким образом, увеличение или уменьшение амплитуды управляющего сигнала вызывает соответственно линейное увеличение или уменьшение ширины импульсов напряжения на выходах микросхемы.

Напряжение с контакта 4 (контроль мертвого времени), входы усилителя ошибки или входной сигнал обратной связи с контакта 3 могут использоваться в качестве управляющих сигналов.

Первые шаги по работе с микросхемой

Прежде чем создавать какие-либо полезные устройства, рекомендуется узнать, как работает TL494CN. Как проверить, работает ли?

Возьмите макет, установите на него микросхему и подключите провода согласно схеме ниже.

схема подключения tl494cn

Если все подключено правильно, схема заработает. Оставьте контакты 3 и 4 пустыми. Используйте свой осциллограф для проверки работы FPG — вы должны увидеть пилообразное напряжение на контакте 6. Выходы будут нулевыми. Как определить их работоспособность в TL494CN. Проверить можно следующим образом:

  1. Подключите выход обратной связи (# 3) и выход управления мертвым временем (# 4) к общей клемме (# 7).
  2. Теперь вы должны обнаружить прямоугольные импульсы на выходах микросхемы.

Как усилить выходной сигнал?

Выход TL494CN имеет довольно низкий ток, и вам, очевидно, нужно больше мощности. Итак, нам нужно добавить несколько мощных транзисторов. Самыми простыми в использовании (и их очень легко получить от материнской платы старого компьютера) являются n-канальные полевые МОП-транзисторы. При этом нам нужно реверсировать выход TL494CN, потому что если мы подключим к нему n-канальный МОП-транзистор, то при отсутствии импульса на выходе микросхемы он будет открыт для потока постоянный ток. В этом случае МОП-транзистор может просто перегореть… Затем вынимаем универсальный NPN-транзистор и подключаем по следующей схеме.

tl494cn усилитель

Мощный МОП-транзистор в этой схеме работает пассивно. Это не очень хорошо, но для тестирования и маломощных целей вполне подходит. R1 в схеме — это нагрузка транзистора NPN. Выбирайте его исходя из максимально допустимого тока коллектора. R2 представляет собой нагрузку нашего силового каскада. В следующих экспериментах он будет заменен трансформатором.

Если теперь посмотреть осциллографом сигнал на выводе 6 микросхемы, то мы увидим «пилу». Нет. 8 (K1), вы все еще можете видеть прямоугольные импульсы, а на стоке МОП-транзистора импульсы имеют ту же форму, но больше по величине.

А как поднять напряжение на выходе?

Теперь давайте увеличим напряжение с помощью TL494CN. Схема подключения и подключения такая же — на макетной плате. Конечно, получить достаточно высокое напряжение не получится, тем более что на силовых МОП-транзисторах нет радиатора. Однако подключить к выходному каскаду небольшой трансформатор по этой схеме.

контроль tl494cn

Первичная обмотка трансформатора содержит 10 витков. Вторичная обмотка содержит около 100 витков. Таким образом, коэффициент трансформации равен 10. Если вы подаете 10 В на первичную обмотку, вы должны получить на выходе около 100 В. Сердечник выполнен из феррита. Вы можете использовать сердечник среднего размера от силового трансформатора ПК.

Внимание, на выходе трансформатора высокое напряжение. Сила тока очень слабая, и она вас не убьет. Но можно добиться хороших успехов. Другая опасность заключается в том, что если на выходе установить большой конденсатор, накопится большой заряд. Поэтому после отключения цепи его следует разрядить.

На выходе схемы можно включить любой индикатор, например лампочку, как на фото ниже.tL494CN схема подключения и подключения Он работает от постоянного напряжения, и для его включения требуется около 160 В. (Напряжение питания для всего устройства составляет около 15 В, что на порядок меньше.)

Схема выхода трансформатора широко используется в любых ИБП, в том числе в блоках питания ПК. В этих устройствах первый трансформатор, подключенный через транзисторные переключатели к выходам ШИМ-контроллера, служит для гальванической развязки низковольтной части схемы, в том числе TL494CN, от ее высоковольтной части, в которой находится трансформатор сетевого напряжения.

Регулятор напряжения

Как правило, в небольших самодельных электронных устройствах питание обеспечивается типичным ИБП для ПК, построенным на TL494CN. Схема источника питания ПК хорошо известна, а сами приводы легко доступны, поскольку каждый год миллионы старых ПК утилизируются или продаются на запчасти. Но, как правило, эти ИБП выдают напряжение не выше 12 В. Это слишком мало для преобразователя частоты. Конечно, вы можете попробовать использовать ИБП для ПК с импульсным напряжением 25 В, но его будет сложно найти, и слишком большая мощность будет рассеиваться при 5 В в логических портах.

Однако на TL494 (или аналогичном) вы можете построить любую схему с выходом для большей мощности и напряжения. Используя типичные детали ИБП для ПК и мощные полевые МОП-транзисторы на материнской плате, можно построить ШИМ-стабилизатор напряжения на TL494CN. Схема преобразователя показана на следующем рисунке.схема преобразователя tl494cn

На нем вы можете увидеть схему включения микросхемы и выходного каскада на двух транзисторах — универсальном npn и мощном МОП.

Основные части: T1, Q1, L1, D1. Биполярный T1 используется для управления упрощенным подключенным силовым полевым МОП-транзистором, так называемым. «Пассивный». L1 — это старый индуктор принтера HP (около 50 витков, высота 1 см, ширина 0,5 см с обмотками, открытая индуктивность). D1 — диод Шоттки от другого устройства. TL494 подключается способом, альтернативным описанному выше, хотя можно использовать любой из них.

C8 — небольшой конденсатор, чтобы предотвратить попадание шума на вход усилителя ошибки, значение 0,01 мкФ будет более или менее нормальным. Более высокие значения замедлят установку необходимого напряжения.

C6 — конденсатор еще меньшего размера, который используется для фильтрации высокочастотных помех. Его емкость до нескольких сотен пикофарад.

Поделиться:
×
Рекомендуем посмотреть