Geskakelde-modus kragbronne (UPS) is baie algemeen. Die rekenaar wat jy nou gebruik het 'n multi-spanning UPS (ten minste +12, -12, +5, -5 en +3.3V). Byna al sulke blokke het 'n spesiale PWM-beheerskyfie, gewoonlik van die TL494CN-tipe. Die analoog daarvan is die huishoudelike mikrokring M1114EU4 (KR1114EU4).
Producers
Die mikrokring wat oorweeg word, behoort tot die lys van die mees algemene en algemeen gebruikte geïntegreerde elektroniese stroombane. Sy voorganger was die Unitrode UC38xx-reeks PWM-beheerders. In 1999 is hierdie maatskappy deur Texas Instruments gekoop, en sedertdien het die ontwikkeling van 'n reeks van hierdie beheerders begin, wat gelei het tot die skepping in die vroeë 2000's. TL494 reeks skyfies. Benewens die UPS'e wat reeds hierbo genoem is, kan hulle gevind word in GS spanning reguleerders, in beheerde aandrywers, in sagte aansitters, in 'n woord, waar PWM beheer ook al gebruik word.
Onder die firmas wat hierdie skyfie gekloon het, is daar sulke wêreldbekende handelsmerke soos Motorola, Inc, International Rectifier,Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Hulle gee almal 'n gedetailleerde beskrywing van hul produkte, die sogenaamde TL494CN-datablad.
Dokumentasie
Analise van die beskrywings van die oorweegse tipe mikrokring van verskillende vervaardigers toon die praktiese identiteit van sy kenmerke. Die hoeveelheid inligting wat deur verskillende firmas gegee word, is amper dieselfde. Boonop herhaal die TL494CN-datablad van handelsmerke soos Motorola, Inc en ON Semiconductor mekaar in sy struktuur, figure, tabelle en grafieke. Die aanbieding van die materiaal deur Texas Instruments verskil ietwat daarvan, maar by noukeurige studie word dit duidelik dat 'n identiese produk bedoel word.
Opdrag van die TL494CN-skyfie
Kom ons begin dit tradisioneel beskryf met die doel en lys van interne toestelle. Dit is 'n vastefrekwensie PWM-beheerder wat hoofsaaklik vir UPS-toepassings ontwerp is, wat die volgende toestelle bevat:
- saagtand-spanninggenerator (SPG);
- foutversterkers;
- bron van die verwysing (verwysing) spanning +5 V;
- dooietydverstellingkring;
- uitsettransistorskakelaars vir stroom tot 500 mA;
- skema vir die keuse van eenslag- of tweeslagbewerking.
Limits
Soos enige ander mikrokring, moet die beskrywing van die TL494CN 'n lys van maksimum toelaatbare werkverrigting-eienskappe bevat. Kom ons gee hulle op grond van data van Motorola, Inc:
- Kragtoevoer: 42 V.
- Versamelaarspanninguitsettransistor: 42 V.
- Uitsettransistor-kollektorstroom: 500 mA.
- Versterker insetspanning reeks: -0.3V tot +42V.
- Kragverspreiding (by t< 45°C): 1000mW.
- Stoortemperatuurreeks: -55 tot +125°C.
- Omgewingsbedryfstemperatuurreeks: van 0 tot +70 °С.
Daar moet kennis geneem word dat parameter 7 vir die TL494IN-skyfie ietwat wyer is: van -25 tot +85 °С.
TL494CN-skyfieontwerp
Beskrywing in Russies van die gevolgtrekkings van die saak word in die figuur hieronder getoon.
Die mikrokring word in 'n plastiek geplaas (dit word aangedui met die letter N aan die einde van sy benaming) 16-pen pakket met pdp-tipe leidrade.
Die voorkoms daarvan word in die foto hieronder gewys.
TL494CN: funksionele diagram
Dus, die taak van hierdie mikrokring is polswydte-modulasie (PWM, of Engels Pulse Width Modulated (PWM)) van spanningspulse wat binne beide gereguleerde en ongereguleerde UPS'e gegenereer word. In kragbronne van die eerste tipe bereik die polsduurreeks, as 'n reël, die maksimum moontlike waarde (~ 48% vir elke uitset in druk-trekkringe, wyd gebruik om motorklankversterkers aan te dryf).
Die TL494CN-skyfie het 'n totaal van 6 uitsetpenne, waarvan 4 (1, 2, 15, 16) insette van interne foutversterkers is wat gebruik word om die UPS teen stroom- en potensiële oorladings te beskerm. Pen 4 is die insetsein van 0 tot 3 V om die dienssiklus van die uitset reghoekige pulse aan te pas, en3 is die uitset van die vergelyker en kan op verskeie maniere gebruik word. Nog 4 (nommers 8, 9, 10, 11) is vrye versamelaars en emitters van transistors met 'n maksimum toelaatbare lasstroom van 250 mA (in deurlopende modus, nie meer as 200 mA). Hulle kan in pare (9 tot 10 en 8 tot 11) gekoppel word om hoëkrag-MOSFET's met 'n stroomlimiet van 500mA (maks. 400mA aaneenlopend) aan te dryf.
Wat is die interne van die TL494CN? Die diagram daarvan word in die onderstaande figuur getoon.
Die mikrokring het 'n ingeboude verwysingsspanningsbron (ION) +5 V (No. 14). Dit word gewoonlik gebruik as 'n verwysingsspanning (met 'n akkuraatheid van ± 1%) toegepas op die insette van stroombane wat nie meer as 10 mA verbruik nie, byvoorbeeld na pen 13 van die keuse van een- of tweeslagwerking van die mikrokring: as daar +5 V op is, word die tweede modus gekies, as daar 'n minus van die toevoerspanning daarop is - die eerste een.
Om die frekwensie van die saagtandspanningsgenerator (GPN) aan te pas, word 'n kapasitor en 'n weerstand gebruik, wat onderskeidelik aan penne 5 en 6 gekoppel is. En, natuurlik, die mikrokring het terminale vir die koppeling van die plus en minus van die kragbron (nommers 12 en 7, onderskeidelik) in die reeks van 7 tot 42 V.
Die diagram toon dat daar 'n aantal interne toestelle in die TL494CN is. 'n Beskrywing in Russies van hul funksionele doel sal hieronder gegee word in die loop van die aanbieding van die materiaal.
Invoerterminaalfunksies
Soos enigeander elektroniese toestel. Die betrokke mikrokring het sy eie in- en uitsette. Ons begin met die eerste. 'n Lys van hierdie TL494CN-penne is reeds hierbo gegee. 'n Beskrywing in Russies van hul funksionele doel sal hieronder gegee word met gedetailleerde verduidelikings.
Uitvoer 1
Dit is die positiewe (nie-inverterende) inset van foutversterker 1. As die spanning daarop laer is as die spanning op pen 2, sal die uitset van foutversterker 1 laag wees. As dit hoër is as op pen 2, sal die foutversterker 1-sein hoog word. Die uitset van die versterker herhaal in wese die positiewe inset deur pen 2 as verwysing te gebruik. Die funksies van die foutversterkers sal hieronder in meer besonderhede beskryf word.
Gevolgtrekking 2
Dit is die negatiewe (omkeer) inset van foutversterker 1. As hierdie pen hoër as pen 1 is, sal die uitset van foutversterker 1 laag wees. As die spanning op hierdie pen laer is as die spanning op pen 1, sal die uitset van die versterker hoog wees.
Gevolgtrekking 15
Dit werk presies dieselfde as2. Dikwels word die tweede foutversterker nie in die TL494CN gebruik nie. Sy skakelkring in hierdie geval bevat pen 15 wat eenvoudig aan die 14de gekoppel is (verwysingsspanning +5 V).
Gevolgtrekking 16
Dit werk dieselfde as 1. Dit word gewoonlik aan gemeenskaplike 7 gekoppel wanneer die tweede foutversterker nie gebruik word nie. Met pen 15 gekoppel aan +5V en 16 gekoppel aan common, die uitset van die tweede versterker is laag en het dus geen effek op die werking van die skyfie nie.
Gevolgtrekking 3
Hierdie pen en elke interne versterker TL494CNvia diodes aan mekaar verbind. As die sein by die uitset van enige van hulle verander van laag na hoog, dan gaan dit by nommer 3 ook hoog. Wanneer die sein op hierdie pen 3.3V oorskry, skakel die uitsetpulse af (nul dienssiklus). Wanneer die spanning daarop naby 0 V is, is die polsduur maksimum. Tussen 0 en 3.3V is die polswydte 50% tot 0% (vir elk van die PWM-beheerderuitsette - op penne 9 en 10 op die meeste toestelle).
Indien nodig, kan pen 3 as 'n insetsein gebruik word of kan gebruik word om demping vir die polswydteveranderingstempo te verskaf. As die spanning daarop hoog is (> ~ 3.5V), is daar geen manier om die UPS op die PWM-beheerder te begin nie (daar sal geen pulse daarvan wees nie).
Gevolgtrekking 4
Dit beheer die dienssiklus van die uitsetpulse (eng. Doodtydbeheer). As die spanning daarop naby aan 0 V is, sal die mikrokring beide die minimum moontlike en die maksimum pulswydte (wat deur ander insetseine gestel word) kan uitstuur. As 'n spanning van ongeveer 1.5V op hierdie pen toegepas word, sal die uitsetpulswydte beperk word tot 50% van sy maksimum breedte (of ~25% dienssiklus vir 'n druk-trek PWM-beheerder). As die spanning daarop hoog is (> ~ 3.5V), is daar geen manier om die UPS op die TL494CN te begin nie. Sy skakelkring bevat dikwels nr. 4, direk aan die grond gekoppel.
Belangrik om te onthou! Die sein by penne 3 en 4 moet onder ~3.3V wees. Wat as dit naby is, byvoorbeeld, +5V? Hoedan sal TL494CN optree? Die spanningomsetterkring daarop sal nie pulse genereer nie, m.a.w. daar sal geen uitsetspanning vanaf die UPS wees nie
Gevolgtrekking 5
Dien om die tydsberekening kapasitor Ct te koppel, en sy tweede kontak is aan die grond gekoppel. Kapasitansiewaardes is tipies 0.01 µF tot 0.1 µF. Veranderinge in die waarde van hierdie komponent lei tot 'n verandering in die frekwensie van die GPN en die uitsetpulse van die PWM-beheerder. As 'n reël word hoë kwaliteit kapasitors met 'n baie lae temperatuurkoëffisiënt (met baie min verandering in kapasitansie met temperatuurverandering) hier gebruik.
Gevolgtrekking 6
Om die tydinstellingsweerstand Rt te verbind, en sy tweede kontak is aan die grond gekoppel. Die Rt- en Ct-waardes bepaal die frekwensie van FPG.
f=1, 1: (Rt x Ct)
Gevolgtrekking 7
Dit koppel aan die gemeenskaplike draad van die toestelkring op die PWM-beheerder.
Gevolgtrekking 12
Dit is gemerk met die letters VCC. Die "plus" van die TL494CN kragtoevoer is daaraan gekoppel. Sy skakelkring bevat gewoonlik nr. 12 wat aan die kragtoevoerskakelaar gekoppel is. Baie UPS'e gebruik hierdie pen om die krag (en die UPS self) aan en af te skakel. As dit +12 V het en nr. 7 is geaard, sal die FPV- en ION-skyfies werk.
Gevolgtrekking 13
Dit is die operasiemodus-invoer. Die werking daarvan is hierbo beskryf.
Funksies van uitsetterminale
Hierbo is hulle gelys vir TL494CN. 'n Beskrywing in Russies van hul funksionele doel sal hieronder gegee word met gedetailleerde verduidelikings.
Gevolgtrekking 8
HieroorDie skyfie het 2 npn-transistors wat sy uitsetsleutels is. Hierdie pen is die kollektor van transistor 1, gewoonlik gekoppel aan 'n GS-spanningsbron (12 V). In die stroombane van sommige toestelle word dit egter as 'n uitset gebruik, en jy kan 'n kronkel daarop sien (asook op nr. 11).
Gevolgtrekking 9
Dit is die emittor van transistor 1. Dit dryf die hoëkrag-UPS-transistor (veldeffek in die meeste gevalle) in 'n druk-trekkring, hetsy direk of deur 'n tussentransistor.
Uitvoer 10
Dit is die emittor van transistor 2. In enkelsiklusmodus is die sein daarop dieselfde as op 9. aan die ander kant is dit laag, en omgekeerd. In die meeste toestelle dryf die seine van die emitters van die uitsettransistorskakelaars van die betrokke mikrokring kragtige veldeffektransistors aan, wat na die AAN-toestand aangedryf word wanneer die spanning by penne 9 en 10 hoog is (bo ~ 3,5 V, maar dit verwys nie na die vlak van 3.3 V op nr. 3 en 4 nie).
Gevolgtrekking 11
Dit is die kollektor van transistor 2, gewoonlik gekoppel aan 'n GS-spanningsbron (+12V).
Let wel: In toestelle op die TL494CN kan die skakelkring beide versamelaars en emitters van transistors 1 en 2 as uitsette van die PWM-beheerder bevat, hoewel die tweede opsie meer algemeen is. Daar is egter opsies wanneer presies penne 8 en 11 uitsette is. As jy 'n klein transformator in die stroombaan tussen die IC en die FET's vind, word die uitsetsein heel waarskynlik van hulle geneem.(van versamelaars)
Gevolgtrekking 14
Dit is die ION-uitset, ook hierbo beskryf.
Werkbeginsel
Hoe werk die TL494CN-skyfie? Ons sal 'n beskrywing gee van die volgorde van sy werk gebaseer op materiaal van Motorola, Inc. Die pulswydtemodulasie-uitset word verkry deur die positiewe saagtandsein van die kapasitor Ct met enige van die twee beheerseine te vergelyk. Die uitsettransistors Q1 en Q2 is NOF-hek om hulle slegs oop te maak wanneer die snellerklokinvoer (C1) (sien TL494CN-funksiediagram) laag raak.
Dus, as by die inset C1 van die sneller die vlak van 'n logiese eenheid, dan word die uitsettransistors gesluit in beide werksmodusse: enkelsiklus en druk-trek. As 'n kloksein by hierdie inset teenwoordig is, dan skakel die transistor in die druk-trekmodus een vir een oop by die aankoms van die klokpulsafsny na die sneller. In enkelsiklusmodus word die sneller nie gebruik nie, en beide uitsetsleutels maak sinchronies oop.
Hierdie oop toestand (in albei modusse) is slegs moontlik in daardie deel van die FPV-periode wanneer die saagtandspanning groter is as die beheerseine. Dus, 'n toename of afname in die grootte van die beheersein veroorsaak 'n lineêre toename of afname in die breedte van die spanningspulse by die uitsette van die mikrokring, onderskeidelik.
Spanning vanaf pen 4 (dooitydbeheer), foutversterkerinsette of terugvoerseininvoer vanaf pen 3 kan as beheerseine gebruik word.
Eerste stappe om met 'n mikrokring te werk
Voordat jy doenenige nuttige toestel, word dit aanbeveel om te leer hoe die TL494CN werk. Hoe om te kyk of dit werk?
Vat jou broodbord, sit die IC daarop en verbind die drade volgens die diagram hieronder.
As alles reg gekoppel is, sal die stroombaan werk. Laat penne 3 en 4 nie vry nie. Gebruik jou ossilloskoop om die werking van die FPV na te gaan - by pen 6 behoort jy 'n saagtandspanning te sien. Die uitsette sal nul wees. Hoe om hul prestasie in TL494CN te bepaal. Om dit na te gaan kan soos volg gedoen word:
- Verbind terugvoeruitset (3) en dooietydbeheeruitset (4) aan grond (7).
- Nou behoort jy die vierkantgolf by die uitsette van die IC te bespeur.
Hoe om die uitsetsein te versterk?
Die uitset van die TL494CN is redelik lae stroom, en jy wil beslis meer krag hê. Ons moet dus 'n paar kragtige transistors byvoeg. Die maklikste om te gebruik (en baie maklik om te kry - van 'n ou rekenaar moederbord) is n-kanaal krag MOSFET's. Terselfdertyd moet ons die uitset van die TL494CN omkeer, want as ons 'n n-kanaal MOSFET daaraan koppel, sal dit in die afwesigheid van 'n puls by die uitset van die mikrokring oop wees vir GS-vloei. In hierdie geval kan die MOSFET eenvoudig uitbrand … So ons haal die universele npn transistor uit en verbind dit volgens die diagram hieronder.
Kragtige MOSFET hierindie stroombaan word passief beheer. Dit is nie baie goed nie, maar vir toetsdoeleindes en lae krag is dit baie geskik. R1 in die stroombaan is die las van die npn-transistor. Kies dit volgens die maksimum toelaatbare stroom van sy versamelaar. R2 verteenwoordig die las van ons kragstadium. In die volgende eksperimente sal dit deur 'n transformator vervang word.
As ons nou met 'n ossilloskoop na die sein by pen 6 van die mikrokring kyk, sal ons 'n "saag" sien. Op 8 (K1) kan jy steeds vierkantgolfpulse sien, en op die drein van die MOSFET pulse van dieselfde vorm, maar groter.
Hoe om die uitsetspanning te verhoog?
Kom ons kry nou 'n bietjie spanning op met die TL494CN. Die skakel- en bedradingsdiagram is dieselfde - op die broodbord. Natuurlik kan jy nie 'n voldoende hoë spanning daarop kry nie, veral aangesien daar geen hitte sink op die krag MOSFET's is nie. Koppel egter 'n klein transformator aan die uitsetstadium volgens hierdie diagram.
Die primêre wikkeling van die transformator bevat 10 draaie. Die sekondêre wikkeling bevat ongeveer 100 draaie. Die transformasieverhouding is dus 10. As jy 10V op die primêre toepas, behoort jy ongeveer 100V by die uitset te kry. Die kern is gemaak van ferriet. Jy kan 'n mediumgrootte kern van 'n rekenaarkragtoevoertransformator gebruik.
Wees versigtig, die uitset van die transformator is hoogspanning. Die stroom is baie laag en sal jou nie doodmaak nie. Maar jy kan 'n goeie treffer kry. Nog 'n gevaar is as jy 'n groot installeerkapasitor by die uitset, sal dit 'n groot lading ophoop. Daarom, nadat die stroombaan afgeskakel is, moet dit ontlaai word.
By die uitset van die stroombaan kan jy enige aanwyser soos 'n gloeilamp aanskakel, soos in die foto hieronder.
Dit werk op GS-spanning en benodig ongeveer 160V om te verlig. (Die kragtoevoer van die hele toestel is ongeveer 15 V - 'n orde van grootte laer.)
Die transformator-uitsetkring word wyd gebruik in enige UPS, insluitend rekenaarkragbronne. In hierdie toestelle dien die eerste transformator, wat via transistorskakelaars aan die uitsette van die PWM-beheerder gekoppel is, om die laespanningsdeel van die stroombaan, wat die TL494CN insluit, galvanies te isoleer van sy hoogspanningsdeel, wat die hoofspanning bevat. transformator.
Voltage regulator
As 'n reël, in tuisgemaakte klein elektroniese toestelle, word krag verskaf deur 'n tipiese PC UPS, gemaak op TL494CN. Die kragtoevoerkring van 'n rekenaar is welbekend, en die blokke self is maklik toeganklik, aangesien miljoene ou rekenaars jaarliks weggedoen word of vir onderdele verkoop word. Maar as 'n reël produseer hierdie UPS'e nie spannings hoër as 12 V nie. Dit is te min vir 'n veranderlike frekwensie-aandrywing. Natuurlik kan 'n mens probeer om 'n 25V-oorspanning PC-UPS te gebruik, maar dit sal moeilik wees om te vind en te veel krag sal teen 5V in die logiese hekke versprei word.
Op die TL494 (of analoë) kan jy egter enige stroombane bou met toegang tot verhoogde krag en spanning. Gebruik tipiese onderdele van PC UPS en hoëkrag MOStransistors vanaf die moederbord, kan jy 'n PWM-spanningsreguleerder op die TL494CN bou. Die omsetterkring word in die figuur hieronder getoon.
Daarop kan jy die skakelkring van die mikrokring en die uitsetstadium op twee transistors sien: 'n universele npn- en 'n kragtige MOS.
Hoofdele: T1, Q1, L1, D1. Die bipolêre T1 word gebruik om 'n krag MOSFET aan te dryf wat op 'n vereenvoudigde manier gekoppel is, die sg. "passief". L1 is 'n induktor van 'n ou HP-drukker (ongeveer 50 draaie, 1 cm hoog, 0,5 cm wyd met windings, oop choke). D1 is 'n Schottky-diode van 'n ander toestel. TL494 is op 'n alternatiewe manier tot bogenoemde bedraad, alhoewel óf gebruik kan word.
C8 is 'n klein kapasitansie om te verhoed dat die effek van geraas die invoer van die foutversterker binnedring, 'n waarde van 0.01uF sal min of meer normaal wees. Groter waardes sal die instelling van die verlangde spanning vertraag.
C6 is 'n selfs kleiner kapasitor, dit word gebruik om hoëfrekwensiegeraas te filter. Sy kapasiteit is tot 'n paar honderd picofarads.
