Bekalan kuasa mod suis (UPS) adalah perkara biasa. Komputer yang anda gunakan kini mempunyai UPS berbilang voltan (sekurang-kurangnya +12, -12, +5, -5 dan +3.3V). Hampir semua blok sedemikian mempunyai cip pengawal PWM khas, biasanya jenis TL494CN. Analognya ialah litar mikro domestik M1114EU4 (KR1114EU4).
Penerbit
Litar mikro yang sedang dipertimbangkan tergolong dalam senarai litar elektronik bersepadu yang paling biasa dan digunakan secara meluas. Pendahulunya ialah siri Unitrode UC38xx pengawal PWM. Pada tahun 1999, syarikat ini telah dibeli oleh Texas Instruments, dan sejak itu pembangunan barisan pengawal ini telah bermula, yang membawa kepada penciptaan pada awal 2000-an. Cip siri TL494. Sebagai tambahan kepada UPS yang telah dinyatakan di atas, ia boleh didapati dalam pengawal selia voltan DC, dalam pemacu terkawal, dalam pemula lembut, dalam satu perkataan, di mana sahaja kawalan PWM digunakan.
Antara firma yang mengklon cip ini, terdapat jenama terkenal dunia seperti Motorola, Inc, International Rectifier,Semikonduktor Fairchild, Semikonduktor ON. Kesemuanya memberikan penerangan terperinci tentang produk mereka, apa yang dipanggil lembaran data TL494CN.
Dokumentasi
Analisis perihalan jenis litar mikro yang dipertimbangkan daripada pengeluar berbeza menunjukkan identiti praktikal ciri-cirinya. Jumlah maklumat yang diberikan oleh firma yang berbeza adalah hampir sama. Selain itu, lembaran data TL494CN daripada jenama seperti Motorola, Inc dan ON Semiconductor mengulangi satu sama lain dalam struktur, rajah, jadual dan grafnya. Penyampaian bahan oleh Texas Instruments agak berbeza daripada mereka, namun, setelah dikaji dengan teliti, menjadi jelas bahawa produk yang sama dimaksudkan.
Penugasan cip TL494CN
Mari kita mula menerangkannya secara tradisional dengan tujuan dan senarai peranti dalaman. Ia ialah pengawal PWM frekuensi tetap yang direka terutamanya untuk aplikasi UPS, yang mengandungi peranti berikut:
- penjana voltan gigi gergaji (SPG);
- penguat ralat;
- sumber voltan rujukan (rujukan) +5 V;
- litar pelarasan masa mati;
- suis transistor output untuk arus sehingga 500 mA;
- skim untuk memilih operasi satu lejang atau dua lejang.
Had
Seperti mana-mana litar mikro lain, perihalan TL494CN mesti mengandungi senarai ciri prestasi maksimum yang dibenarkan. Mari berikan mereka berdasarkan data daripada Motorola, Inc:
- Bekalan kuasa: 42 V.
- Voltan pengumpultransistor keluaran: 42 V.
- Arus pengumpul transistor output: 500 mA.
- Julat voltan input penguat: -0.3V hingga +42V.
- Pelelehan kuasa (pada t< 45°C): 1000mW.
- Julat suhu storan: -55 hingga +125°C.
- Julat suhu operasi ambien: dari 0 hingga +70 °С.
Perlu diambil perhatian bahawa parameter 7 untuk cip TL494IN agak lebih luas: dari -25 hingga +85 °С.
reka bentuk cip TL494CN
Penerangan dalam bahasa Rusia tentang kesimpulan kesnya ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Litar mikro diletakkan di dalam plastik (ini ditunjukkan oleh huruf N pada penghujung penetapannya) Pakej 16-pin dengan petunjuk jenis pdp.
Penampilannya ditunjukkan dalam foto di bawah.
TL494CN: rajah berfungsi
Jadi, tugas litar mikro ini ialah modulasi lebar nadi (PWM, atau English Pulse Width Modulated (PWM)) bagi denyutan voltan yang dijana dalam kedua-dua UPS terkawal dan tidak terkawal. Dalam bekalan kuasa jenis pertama, julat tempoh nadi, sebagai peraturan, mencapai nilai maksimum yang mungkin (~ 48% untuk setiap output dalam litar tolak-tarik, digunakan secara meluas untuk kuasa penguat audio kereta).
Cip TL494CN mempunyai sejumlah 6 pin keluaran, 4 daripadanya (1, 2, 15, 16) ialah input penguat ralat dalaman yang digunakan untuk melindungi UPS daripada bebanan semasa dan kemungkinan lebihan. Pin 4 ialah inputisyarat dari 0 hingga 3 V untuk melaraskan kitaran tugas denyutan segi empat tepat keluaran, dan3 ialah keluaran pembanding dan boleh digunakan dalam beberapa cara. 4 lagi (nombor 8, 9, 10, 11) adalah pengumpul bebas dan pemancar transistor dengan arus beban maksimum yang dibenarkan sebanyak 250 mA (dalam mod berterusan, tidak lebih daripada 200 mA). Ia boleh disambungkan secara berpasangan (9 hingga 10 dan 8 hingga 11) untuk memacu MOSFET berkuasa tinggi dengan had semasa 500mA (maks. 400mA berterusan).
Apakah bahagian dalaman TL494CN? Rajahnya ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Litar mikro mempunyai sumber voltan rujukan terbina dalam (ION) +5 V (No. 14). Ia biasanya digunakan sebagai voltan rujukan (dengan ketepatan ± 1%) digunakan pada input litar yang menggunakan tidak lebih daripada 10 mA, sebagai contoh, untuk pin 13 pilihan operasi satu atau dua lejang bagi litar mikro: jika terdapat +5 V padanya, mod kedua dipilih, jika terdapat tolak voltan bekalan padanya - yang pertama.
Untuk melaraskan kekerapan penjana voltan gigi gergaji (GPN), kapasitor dan perintang digunakan, masing-masing disambungkan ke pin 5 dan 6. Dan, sudah tentu, litar mikro mempunyai terminal untuk menyambung tambah dan tolak sumber kuasa (nombor 12 dan 7, masing-masing) dalam julat dari 7 hingga 42 V.
Rajah menunjukkan bahawa terdapat beberapa peranti dalaman dalam TL494CN. Penerangan dalam bahasa Rusia tentang tujuan fungsinya akan diberikan di bawah semasa pembentangan bahan.
Fungsi terminal input
Seperti mana-manaperanti elektronik lain. Litar mikro yang dimaksudkan mempunyai input dan outputnya sendiri. Kita akan mulakan dengan yang pertama. Senarai pin TL494CN ini telah pun diberikan di atas. Penerangan dalam bahasa Rusia tentang tujuan fungsinya akan diberikan di bawah dengan penjelasan terperinci.
Output 1
Ini ialah input positif (bukan menyongsang) penguat ralat 1. Jika voltan padanya lebih rendah daripada voltan pada pin 2, output penguat ralat 1 akan menjadi rendah. Jika ia lebih tinggi daripada pada pin 2, isyarat penguat ralat 1 akan menjadi tinggi. Output penguat pada dasarnya mereplikasi input positif menggunakan pin 2 sebagai rujukan. Fungsi penguat ralat akan diterangkan dengan lebih terperinci di bawah.
Kesimpulan 2
Ini ialah input negatif (menyongsang) penguat ralat 1. Jika pin ini lebih tinggi daripada pin 1, output penguat ralat 1 akan menjadi rendah. Jika voltan pada pin ini lebih rendah daripada voltan pada pin 1, output penguat akan menjadi tinggi.
Kesimpulan 15
Ia berfungsi sama seperti 2. Selalunya penguat ralat kedua tidak digunakan dalam TL494CN. Litar pensuisannya dalam kes ini mengandungi pin 15 hanya disambungkan kepada ke-14 (voltan rujukan +5 V).
Kesimpulan 16
Ia berfungsi sama seperti 1. Ia biasanya disambungkan kepada biasa 7 apabila penguat ralat kedua tidak digunakan. Dengan pin 15 disambungkan ke +5V dan 16 disambungkan ke biasa, output penguat kedua adalah rendah dan oleh itu tidak mempunyai kesan ke atas pengendalian cip.
Kesimpulan 3
Pin ini dan setiap penguat dalaman TL494CNdisambungkan antara satu sama lain melalui diod. Jika isyarat pada output mana-mana daripada mereka berubah dari rendah ke tinggi, maka pada nombor 3 ia juga menjadi tinggi. Apabila isyarat pada pin ini melebihi 3.3V, denyutan output akan mati (sifar kitaran tugas). Apabila voltan padanya hampir kepada 0 V, tempoh nadi adalah maksimum. Antara 0 dan 3.3V, lebar nadi ialah 50% hingga 0% (untuk setiap output pengawal PWM - pada pin 9 dan 10 pada kebanyakan peranti).
Jika perlu, pin 3 boleh digunakan sebagai isyarat input atau boleh digunakan untuk menyediakan redaman bagi kadar perubahan lebar nadi. Jika voltan padanya tinggi (> ~ 3.5V), tiada cara untuk memulakan UPS pada pengawal PWM (tiada denyutan daripadanya).
Kesimpulan 4
Ia mengawal kitaran tugas denyutan output (ms. Kawalan Masa Mati). Jika voltan di atasnya hampir kepada 0 V, litar mikro akan dapat mengeluarkan kedua-dua minimum yang mungkin dan lebar nadi maksimum (yang ditetapkan oleh isyarat input lain). Jika voltan kira-kira 1.5V digunakan pada pin ini, lebar nadi keluaran akan dihadkan kepada 50% daripada lebar maksimumnya (atau ~25% kitaran tugas untuk pengawal PWM tarik-tolak). Jika voltan padanya tinggi (> ~ 3.5V), tiada cara untuk memulakan UPS pada TL494CN. Litar pensuisannya selalunya mengandungi No. 4, disambungkan terus ke tanah.
Penting untuk diingati! Isyarat pada pin 3 dan 4 hendaklah di bawah ~3.3V. Bagaimana jika ia hampir, katakan, +5V? Bagaimanamaka TL494CN akan berkelakuan? Litar penukar voltan di atasnya tidak akan menghasilkan denyutan, i.e. tidak akan ada voltan keluaran daripada UPS
Kesimpulan 5
Berfungsi untuk menyambungkan kapasitor pemasaan Ct, dan sesentuh kedua disambungkan ke tanah. Nilai kapasitans biasanya 0.01 µF hingga 0.1 µF. Perubahan dalam nilai komponen ini membawa kepada perubahan dalam kekerapan GPN dan nadi output pengawal PWM. Sebagai peraturan, kapasitor berkualiti tinggi dengan pekali suhu yang sangat rendah (dengan perubahan yang sangat sedikit dalam kapasiti dengan perubahan suhu) digunakan di sini.
Kesimpulan 6
Untuk menyambung perintang penetapan masa Rt, dan sesentuh kedua disambungkan ke tanah. Nilai Rt dan Ct menentukan kekerapan FPG.
f=1, 1: (Rt x Ct)
Kesimpulan 7
Ia bersambung ke wayar biasa litar peranti pada pengawal PWM.
Kesimpulan 12
Ia ditandakan dengan huruf VCC. "Tambahan" bekalan kuasa TL494CN disambungkan kepadanya. Litar pensuisannya biasanya mengandungi No. 12 yang disambungkan kepada suis bekalan kuasa. Banyak UPS menggunakan pin ini untuk menghidupkan dan mematikan kuasa (dan UPS itu sendiri). Jika ia mempunyai +12 V dan No. 7 dibumikan, cip FPV dan ION akan berfungsi.
Kesimpulan 13
Ini ialah input mod operasi. Operasinya telah diterangkan di atas.
Fungsi terminal output
Di atas mereka disenaraikan untuk TL494CN. Penerangan dalam bahasa Rusia tentang tujuan fungsinya akan diberikan di bawah dengan penjelasan terperinci.
Kesimpulan 8
Mengenai iniCip mempunyai 2 transistor npn yang merupakan kunci keluarannya. Pin ini ialah pengumpul transistor 1, biasanya disambungkan kepada sumber voltan DC (12 V). Walau bagaimanapun, dalam litar sesetengah peranti, ia digunakan sebagai output dan anda boleh melihat litar padanya (serta pada No. 11).
Kesimpulan 9
Ini ialah pemancar transistor 1. Ia memacu transistor UPS berkuasa tinggi (kesan medan dalam kebanyakan kes) dalam litar tolak-tarik, sama ada secara langsung atau melalui transistor perantaraan.
Output 10
Ini ialah pemancar transistor 2. Dalam mod kitaran tunggal, isyarat padanya adalah sama seperti pada 9. di sisi lain ia rendah, dan sebaliknya. Dalam kebanyakan peranti, isyarat daripada pemancar suis transistor keluaran litar mikro yang dimaksudkan memacu transistor kesan medan yang berkuasa, yang dipacu ke keadaan ON apabila voltan pada pin 9 dan 10 tinggi (di atas ~ 3.5 V, tetapi ia tidak merujuk kepada tahap 3.3 V pada No. 3 dan 4).
Kesimpulan 11
Ini ialah pengumpul transistor 2, biasanya disambungkan kepada sumber voltan DC (+12V).
Nota: Dalam peranti pada TL494CN, litar pensuisan mungkin mengandungi kedua-dua pengumpul dan pemancar transistor 1 dan 2 sebagai output pengawal PWM, walaupun pilihan kedua adalah lebih biasa. Walau bagaimanapun, terdapat pilihan apabila pin 8 dan 11 adalah output. Jika anda menemui pengubah kecil dalam litar antara IC dan FET, isyarat keluaran kemungkinan besar diambil daripadanya.(daripada pengumpul)
Kesimpulan 14
Ini ialah keluaran ION, juga diterangkan di atas.
Prinsip kerja
Bagaimanakah cip TL494CN berfungsi? Kami akan memberikan penerangan tentang susunan kerjanya berdasarkan bahan daripada Motorola, Inc. Output modulasi lebar nadi dicapai dengan membandingkan isyarat gigi gergaji positif dari kapasitor Ct kepada salah satu daripada dua isyarat kawalan. Transistor keluaran Q1 dan Q2 berpagar NOR untuk membukanya hanya apabila input jam pencetus (C1) (lihat gambar rajah fungsi TL494CN) menjadi rendah.
Oleh itu, jika pada input C1 pencetus tahap unit logik, maka transistor output ditutup dalam kedua-dua mod operasi: kitaran tunggal dan tolak-tarik. Jika isyarat jam hadir pada input ini, maka dalam mod tolak-tarik, suis transistor dibuka satu demi satu apabila tibanya pemotongan nadi jam ke pencetus. Dalam mod kitaran tunggal, pencetus tidak digunakan dan kedua-dua kekunci output dibuka serentak.
Keadaan terbuka ini (dalam kedua-dua mod) hanya boleh dilakukan dalam bahagian tempoh FPV apabila voltan gigi gergaji lebih besar daripada isyarat kawalan. Oleh itu, peningkatan atau penurunan dalam magnitud isyarat kawalan menyebabkan peningkatan atau penurunan linear dalam lebar denyutan voltan pada output litar mikro, masing-masing.
Voltan daripada pin 4 (kawalan masa mati), input penguat ralat atau input isyarat maklum balas daripada pin 3 boleh digunakan sebagai isyarat kawalan.
Langkah pertama dalam bekerja dengan litar mikro
Sebelum melakukansebarang peranti yang berguna, adalah disyorkan untuk mempelajari cara TL494CN berfungsi. Bagaimana untuk menyemak sama ada ia berfungsi?
Ambil papan roti anda, letakkan IC padanya dan sambungkan wayar mengikut rajah di bawah.
Jika semuanya disambungkan dengan betul, litar akan berfungsi. Biarkan pin 3 dan 4 tidak percuma. Gunakan osiloskop anda untuk memeriksa operasi FPV - pada pin 6 anda sepatutnya melihat voltan gigi gergaji. Keluaran akan menjadi sifar. Bagaimana untuk menentukan prestasi mereka dalam TL494CN. Menyemaknya boleh dilakukan seperti ini:
- Sambungkan output maklum balas (3) dan output kawalan masa mati (4) ke tanah (7).
- Kini anda harus mengesan gelombang segi empat sama pada output IC.
Bagaimana untuk menguatkan isyarat keluaran?
Keluaran TL494CN adalah arus yang agak rendah, dan anda pastinya mahukan lebih kuasa. Oleh itu, kita mesti menambah beberapa transistor berkuasa. Yang paling mudah untuk digunakan (dan sangat mudah diperoleh - daripada papan induk komputer lama) ialah MOSFET kuasa n-saluran. Pada masa yang sama, kita mesti menyongsangkan keluaran TL494CN, kerana jika kita menyambungkan MOSFET saluran-n kepadanya, maka jika tiada nadi pada keluaran litar mikro, ia akan terbuka untuk aliran DC. Dalam kes ini, MOSFET hanya boleh terbakar … Jadi kami mengeluarkan transistor npn universal dan menyambungkannya mengikut rajah di bawah.
MOSFET yang berkuasa dalam hal inilitar dikawal secara pasif. Ini tidak begitu baik, tetapi untuk tujuan ujian dan kuasa rendah ia agak sesuai. R1 dalam litar ialah beban transistor npn. Pilihnya mengikut arus maksimum yang dibenarkan pengumpulnya. R2 mewakili beban peringkat kuasa kami. Dalam percubaan berikut, ia akan digantikan dengan pengubah.
Jika sekarang kita melihat isyarat pada pin 6 litar mikro dengan osiloskop, kita akan melihat "gergaji". Pada 8 (K1) anda masih boleh melihat denyutan gelombang segi empat sama dan pada longkang denyutan MOSFET dalam bentuk yang sama, tetapi lebih besar.
Bagaimana untuk menaikkan voltan keluaran?
Sekarang mari tingkatkan voltan dengan TL494CN. Rajah pensuisan dan pendawaian adalah sama - pada papan roti. Sudah tentu, anda tidak boleh mendapatkan voltan yang cukup tinggi padanya, terutamanya kerana tiada sink haba pada MOSFET kuasa. Walau bagaimanapun, sambungkan pengubah kecil ke peringkat keluaran mengikut rajah ini.
Belitan utama pengubah mengandungi 10 pusingan. Penggulungan sekunder mengandungi kira-kira 100 lilitan. Oleh itu, nisbah penjelmaan ialah 10. Jika anda menggunakan 10V pada primer, anda sepatutnya mendapat kira-kira 100V pada output. Teras diperbuat daripada ferit. Anda boleh menggunakan beberapa teras bersaiz sederhana daripada pengubah bekalan kuasa PC.
Berhati-hati, keluaran pengubah adalah voltan tinggi. Arusnya sangat rendah dan tidak akan membunuh anda. Tetapi anda boleh mendapat pukulan yang baik. Bahaya lain adalah jika anda memasang yang besarkapasitor pada output, ia akan mengumpul cas yang besar. Oleh itu, selepas mematikan litar, ia hendaklah dinyahcas.
Pada output litar, anda boleh menghidupkan mana-mana penunjuk seperti mentol lampu, seperti dalam foto di bawah.
Ia berjalan pada voltan DC dan memerlukan kira-kira 160V untuk menyala. (Bekalan kuasa keseluruhan peranti adalah kira-kira 15 V - susunan magnitud lebih rendah.)
Litar keluaran pengubah digunakan secara meluas dalam mana-mana UPS, termasuk bekalan kuasa PC. Dalam peranti ini, pengubah pertama, yang disambungkan melalui suis transistor ke output pengawal PWM, berfungsi untuk mengasingkan bahagian voltan rendah litar secara galvani, yang termasuk TL494CN, daripada bahagian voltan tingginya, yang mengandungi voltan utama. pengubah.
Pengawal voltan
Sebagai peraturan, dalam peranti elektronik kecil buatan sendiri, kuasa disediakan oleh UPS PC biasa, dibuat pada TL494CN. Litar bekalan kuasa PC terkenal, dan blok itu sendiri mudah diakses, kerana berjuta-juta PC lama dilupuskan setiap tahun atau dijual untuk alat ganti. Tetapi sebagai peraturan, UPS ini tidak menghasilkan voltan lebih tinggi daripada 12 V. Ini terlalu sedikit untuk pemacu frekuensi berubah-ubah. Sudah tentu, seseorang boleh mencuba dan menggunakan UPS PC voltan lampau 25V, tetapi itu sukar dicari dan terlalu banyak kuasa akan dihamburkan pada 5V dalam get logik.
Walau bagaimanapun, pada TL494 (atau analog) anda boleh membina sebarang litar dengan akses kepada peningkatan kuasa dan voltan. Menggunakan bahagian biasa dari UPS PC dan MOS berkuasa tinggitransistor dari papan induk, anda boleh membina pengatur voltan PWM pada TL494CN. Litar penukar ditunjukkan dalam rajah di bawah.
Di atasnya anda boleh melihat litar pensuisan litar mikro dan peringkat keluaran pada dua transistor: npn- universal dan MOS berkuasa.
Bahagian utama: T1, Q1, L1, D1. T1 bipolar digunakan untuk memacu MOSFET kuasa yang disambungkan dengan cara yang dipermudahkan, yang dipanggil. "pasif". L1 ialah induktor daripada pencetak HP lama (kira-kira 50 pusingan, tinggi 1 cm, lebar 0.5 cm dengan belitan, tercekik terbuka). D1 ialah diod Schottky daripada peranti lain. TL494 berwayar dalam cara alternatif kepada perkara di atas, walaupun kedua-duanya boleh digunakan.
C8 ialah kapasiti kecil untuk mengelakkan kesan hingar memasuki input penguat ralat, nilai 0.01uF akan menjadi lebih kurang normal. Nilai yang lebih besar akan memperlahankan tetapan voltan yang dikehendaki.
C6 ialah kapasitor yang lebih kecil, ia digunakan untuk menapis hingar frekuensi tinggi. Kapasitinya sehingga beberapa ratus picofarad.
