Tl494 принцип работы: TL494, что это за “зверь” такой? – Начинающим – Теория

(1) Он имеет две полные схемы управления широтно-импульсной модуляцией, которые представляют собой микросхемы ШИМ; st5Electronic Parts, дистрибьютор электронных компонентов, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

(2) Два усилители ошибок. Один используется для управления с обратной связью, а другой определяется как управление защитой, такой как защита от перегрузки по току; st5Electronic Parts, Electronic Components Distributor, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

(3) С эталонным источником питания 5 В постоянного тока; st5Electronic Parts, дистрибьютор электронных компонентов, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

(4) Время простоя можно регулировать; , Оригинальный продукт

(5) Ток выходного каскада составляет 500 мА; st5Electronic Parts, распределитель электронных компонентов, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

(6) Управление выходом может использоваться для двухтактного, полумостового или одностороннее управление; st5Electronic Parts, дистрибьютор электронных компонентов, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

(7) С функцией блокировки пониженного напряжения. st5Электронные детали, распределитель электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

4. Внутренняя структура TL494 Изделие

Рис. 3 Схема внутренней структуры TL494st5Электронные компоненты, распределитель электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

(1) Источник опорного напряжения 5 В (опорный регулятор) st5Electronic Parts,Electronic Components Distributor,Memory,Flash, Integrated Circuit,Original Product

TL494 имеет встроенный опорный источник, основанный на принципе запрещенной зоны. Стабильное выходное напряжение опорного источника составляет 5В при условии, что напряжение VCC выше 7В и погрешность не превышает 100мВ. Выходной контакт опорного источника — 14-й контакт REF.st5Electronic Parts, Electronic Components Distributor, Memory, Flash, Integrated Circuit, Original Product

(2) Пилообразный генератор st5Электронные детали, распределитель электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

TL494 имеет встроенный линейный пилообразный генератор, который генерирует пилообразную волну 0,3–3 В. Частоту колебаний можно регулировать внешним резистором Rt и конденсатором Ct. Частота колебаний равна: f=1/RtCt, где единицей измерения Rt является ом, а единицей измерения Ct – фарад. Пилообразную волну можно измерить на Ct pin.st5Electronic Parts, Electronic Components Distributor, Memory, Flash, Integrated Circuit, Original Product

(3) Операционный усилитель st5Электронные детали, распределитель электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

TL494 объединяет два операционных усилителя с однополярным питанием. Передаточная функция операционного усилителя имеет вид ft(ni,inv)=A(ni-inv), но она не может превышать размах выходного сигнала. В общей цепи питания операционный усилитель подключается по замкнутому контуру. Разомкнутый контур используется в нескольких особых случаях, которые определяются внешним входным сигналом. Выходные клеммы двух операционных усилителей соответственно соединены диодом, который соединен с выводом COMP и схемой посткаскада (компаратора). Это гарантирует, что выход более высокого из двух операционных усилителей поступает в последующую схему. st5Electronic Parts, Electronic Components Distributor, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

(4) Компараторы st5Электронные детали, распределитель электронных компонентов, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт сравнивается с пилообразной волной, поступающей на отрицательную входную клемму. Когда пилообразная волна выше, чем сигнал на выводе COMP, компаратор выводит 0, в противном случае он выводит 1.st5Электронные детали, распределитель электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

(5) Импульсный триггер st5Electronic Parts,Распределитель электронных компонентов,память,флэш, интегральная схема,оригинальный продукт импульс запуска через компаратор для ограничения максимального рабочего цикла. Верхний предел рабочего цикла, который можно установить на каждом конце, составляет до 45%, а когда рабочая частота выше 150 кГц, верхний предел рабочего цикла составляет около 42% (когда уровень вывода DTC установлен на 0). st5Electronic Parts, дистрибьютор электронных компонентов, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

5. Принцип работы TL494

TL494 представляет собой схему широтно-импульсной модуляции с фиксированной частотой и встроенным линейным генератором пилообразной формы. Частоту колебаний можно регулировать внешним резистором и конденсатором. Частота колебаний следующая: st5Electronic Parts, дистрибьютор электронных компонентов, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

st5Electronic Parts, дистрибьютор электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

Ширина выходного импульса определяется сравнением пилообразного напряжения положительной полярности на конденсаторе CT. с двумя другими управляющими сигналами. Лампы выходной мощности Q1 и Q2 управляются вентилями ИЛИ-НЕ. Когда тактовый сигнал бистабильного триггера низкий, он будет стробироваться, то есть он будет стробироваться только тогда, когда напряжение пилообразной волны больше управляющего сигнала. Когда управляющий сигнал увеличивается, ширина выходного импульса уменьшается. См. изображение ниже. st5Электронные детали, дистрибьютор электронных компонентов, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

st5Электронные детали, распределитель электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

вне интегральной схемы, и полностью отправляется на компаратор мертвого времени и на вход усилителя ошибки. Компаратор мертвого времени имеет входное компенсационное напряжение 120 мВ, что ограничивает минимальное выходное мертвое время примерно 4% периода пилообразного цикла. Когда выход заземлен, максимальный выходной рабочий цикл составляет 96%, а когда выход подключен к опорному уровню, коэффициент заполнения составляет 48%. Когда вход управления мертвым временем подключен к фиксированному напряжению (диапазон от 0 до 3,3 В), на выходном импульсе может генерироваться дополнительное мертвое время. Компаратор ШИМ предоставляет усилителю ошибки возможность регулировать ширину выходного импульса: когда напряжение обратной связи изменяется от 0,5 В до 3,5 В, ширина выходного импульса уменьшается от максимального процента времени включения, определяемого зоной нечувствительности, до нуля. Два усилителя ошибки имеют синфазный входной сигнал в диапазоне от -0,3 В до (Vcc 2,0), что можно определить по выходному напряжению и току источника питания. Выход усилителя ошибки часто плоский, и он выполняет операцию «ИЛИ» с инвертирующим входом широтно-импульсного модулятора. Именно при такой структуре схемы усилителю требуется только наименьший выходной сигнал, чтобы доминировать в контуре управления.0003

Когда компаратор CT разряжается, на выходе компаратора мертвого времени появляется положительный импульс, а импульсный бистабильный триггер синхронизируется и одновременно останавливает работу выходных ламп Q1 и Q2. Если вывод управления выходом подключен к источнику опорного напряжения, модулированные импульсы поочередно выводятся на два выходных транзистора, а выходная частота равна половине частоты импульсного генератора. Если он работает в несимметричном режиме и максимальный рабочий цикл меньше 50%, выходной управляющий сигнал получается с транзистора Q1 или Q2 соответственно. Обмотка обратной связи и диод выходного трансформатора обеспечивают напряжение обратной связи. В несимметричном режиме работы, когда требуется более высокий выходной ток привода, Q1 и Q2 также можно использовать параллельно. В это время контакт управления режимом вывода должен быть заземлен, чтобы отключить бистабильный триггер. В этом состоянии частота выходного импульса будет равна частоте генератора. st5Electronic Parts, Electronic Components Distributor, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

6. Типовая схема TL494

(1) Плавная регулировка скорости коллекторного двигателя st5Электронные детали, распределитель электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт чип. Принципиальная схема показана на рисунке ниже. Основные силовые устройства подключены параллельно с достаточным количеством МОП-транзисторов и нескольких диодов параллельно. Чтобы реализовать плавную регулировку скорости щеточного двигателя постоянного тока, контакт № 13 TL494 заземлен, так что TL494 работает в режиме несимметричного выхода, а рабочий цикл ШИМ плавно регулируется от 0 до 96%. st5Electronic Parts, Electronic Components Distributor, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

st5Electronic Детали, распределитель электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

0003

Для увеличения выходного управляющего тока TL494, улучшения управляющей способности и защиты выходных клемм (контакты 9 и 10) TL494 два быстродействующих диода выведены параллельно для выходного тока до 500 мА, что значительно улучшает возможности выходного привода. А двухтактный выход на лампе Дарлингтона используется отдельно на выходе для управления несколькими параллельными полевыми МОП-транзисторами в цепи якоря. Когда несколько полевых МОП-транзисторов подключены параллельно, следует обратить внимание на распределение тока и рассеивание тепла. st5Электронные детали, распределитель электронных компонентов, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

(2) Одноконтурный контроллер st5Электронные детали, распределитель электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

Принципиальная схема одноконтурного контроллера, реализованного с помощью TL494, показана на следующем рисунке. st5Электронный Детали, дистрибьютор электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

st5Electronic Parts, дистрибьютор электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

Рисунок 6 Одноконтурный контроллер st5 Электронные компоненты, распределитель электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

1) Цепь ввода два операционных усилителя IC1A и IC1B включены как активные простые схемы фильтра нижних частот второго порядка, которые используются в качестве входных цепей обратной связи и входных цепей обработки входных сигналов соответственно. В схемотехнике две входные цепи имеют полностью симметричную форму. Частота среза fp схемы активного простого фильтра нижних частот второго порядка составляет 4 Гц, а согласно fp=0,37f0 (f0 — характеристическая частота фильтра) в активной схеме простого простого фильтра нижних частот первого порядка -схема проходного фильтра, C1 и C2 выбраны как 1 мкФ, Затем рассчитайте, что R1 и R2 равны 16 кОм. Таким образом, можно отфильтровать высокочастотные помехи, вызванные большим расстоянием датчика и длинным входным проводом, и сгладить колебания самого сигнала датчика, так что сигнал, добавляемый к контакту 1 TL494, то есть неинвертирующий вход IN+ усилителя ошибки, насколько это возможно. Гладкая и относительно стабильная. Токоограничивающий изолирующий резистор сопротивлением 10 кОм подключен между активной схемой простого фильтра нижних частот второго порядка и неинвертирующей входной клеммой IN+ усилителя ошибки. Выход источника опорного напряжения 5 В с контакта 14 TL494 делится прецизионным многооборотным потенциометром W1 на 3,3 кОм в качестве заданного входного значения и отправляется на контакт 2 TL494 по той же схеме, что и обработка сигнала обратной связи датчика, то есть , усилитель ошибки Инвертирующий вход IN. В эксперименте установлено, что два токоограничивающих изолирующих резистора R19и R20 необходимы. В противном случае потенциалы двух входов усилителя ошибки TL494 будут влиять друг на друга. Кроме того, экспериментальные данные также показывают, что два входа усилителя ошибки TL494 не очень хорошо отслеживаются при низком напряжении. Поэтому коэффициент усиления двух входных операционных усилителей установлен равным 2, чтобы улучшить отслеживание сигнала обратной связи и сигнала настройки. linear.st5Electronic Parts, дистрибьютор электронных компонентов, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

2) Схема широтно-импульсной модуляции st5Электронные детали, распределитель электронных компонентов, память, флэш-память, интегральная схема, оригинальный продукт

В этом контроллере используется только усилитель ошибки TL494, поэтому подключите IN+ (16 футов) усилителя ошибки I на землю и IN- (15 футов) на высокий уровень. Чтобы защитить выходной транзистор TL494, через R13 и R10 напряжение регулируется в прерывистом периоде, близком к 0,3 В на контакте 4. R9, R12 и C5 образуют схему фазовой коррекции и регулировки усиления. После экспериментов в этом контроллере колебательное сопротивление и колебательная емкость составляют соответственно 200 кОм и 0,1 мкФ. Выход параллельный и берется из каскада передатчика. Источником питания всей машины является один блок питания 12 В. st5Electronic Parts, дистрибьютор электронных компонентов, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

3) Выходная цепь st5Electronic Parts, Electronic Components Distributor, Memory, Flash, Integrated Circuit, Original Product

осуществляется через коммутационный диод D1 и конденсатор С8. В качестве выходной нагрузки выпрямления и фильтрации R15 также обеспечивает разрядную цепь для C8 в течение периода отсечки импульса, так что напряжение на C8 пропорционально ширине импульса, выдаваемой TL49.4. Чтобы еще больше сгладить выходное напряжение, улучшить нагрузочную способность и изменить выходное напряжение в диапазоне от 0 до 10 В, добавлена ​​схема фильтра нижних частот второго порядка источника напряжения, управляемого напряжением, первой ступени. При параметрах компонента, показанных на рисунке, максимальное выходное напряжение постоянного тока составляет 10-вольтовый стабилитрон, подключенный к 10-вольтовому выходу IC3A, что гарантирует, что выходная мощность не превысит 10 В в случае аварии. st5Электронные детали, электронные компоненты распределитель, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

4) Рабочий процесс st5Электронные детали, распределитель электронных компонентов, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

Когда сигнал обратной связи больше установленного значения, ширина импульса TL494 на контактах 9 и 10 параллельно с выходным сигналом уменьшается функцией широтно-импульсной модуляции. Соответственно падает напряжение управляющего сигнала постоянного тока. Сигнал управления постоянного тока уменьшает контролируемую величину через цепь управления через привод (например, двигатель, электрическую нагревательную трубку и т. д.), а затем уменьшает сигнал обратной связи через датчик, формируя одноконтурное управление с обратной связью. Когда сигнал обратной связи меньше установленного значения, описанный выше процесс управления меняется на противоположный. Кроме того, емкость входного фильтра нижних частот второго порядка также можно регулировать в соответствии с конкретными условиями управляемой системы, чтобы процесс управления был своевременным, точным и стабильным. Да, для того, чтобы сделать процесс управления интуитивно понятным, следует добавить еще и схему отображения (индикации) заданного количества и контролируемого количества. Сигнал может быть снят с двух входных клемм, а затем отправлен на измерительную головку для индикации через схему развязывающего усилителя (такую ​​как повторитель напряжения, состоящий из операционного усилителя). Головка счетчика может быть готовым продуктом многофункциональной цифровой электронной головки счетчика или механической головки счетчика с полным набором электронных деталей 5V.st5, дистрибьютором электронных компонентов, памятью, флэш-памятью, интегральной схемой, оригинальным продуктом

7. Резюме

TL494 представляет собой схему широтно-импульсной модуляции с фиксированной частотой, которая содержит все функции, необходимые для управления импульсным источником питания, и широко используется в несимметричных прямых двухламповых, полумостовых и полномостовых схемах. импульсные источники питания. Одноконтурный контроллер с обратной связью и периферийные схемы, реализованные с помощью TL494 в качестве основных компонентов, обладают характеристиками новой концепции, простой схемы, низкой стоимости и стабильного процесса управления и могут широко использоваться во многих случаях промышленного управления. st5Electronic Parts, Electronic Распределитель компонентов, память, вспышка, интегральная схема, оригинальный продукт

Проектирование мощного высокоэффективного повышающего преобразователя с использованием TL494

При работе с электроникой мы часто оказываемся в ситуациях, когда возникает необходимость повысить выходное напряжение, в то время как входное напряжение остается низким. мы можем положиться на схему, широко известную как повышающий преобразователь (повышающий преобразователь) . Повышающий преобразователь – это импульсный преобразователь постоянного тока, который повышает напряжение при сохранении постоянного баланса мощности. Главной особенностью повышающего преобразователя является эффективность, что означает, что мы можем рассчитывать на длительное время автономной работы и снижение проблем с нагревом. Ранее мы сделали простую схему повышающего преобразователя и объяснили ее базовую эффективность.

Итак, в этой статье мы собираемся разработать повышающий преобразователь TL494 , , а также рассчитать и протестировать высокоэффективную схему повышающего преобразователя на основе популярной микросхемы TL494 , которая имеет минимальное напряжение питания 7 В. и максимум 40 В, и, поскольку мы используем IRFP250 MOSFET в качестве переключателя, эта схема теоретически может выдерживать максимальный ток 19 ампер (ограничен емкостью индуктора). Напоследок будет подробное видео, показывающее работающую и тестируемую часть схемы, так что без лишних слов приступим.

Теперь, прежде чем мы построим схему на основе ШИМ-контроллера TL494 , давайте узнаем, как работает ШИМ-контроллер TL494. TL494 IC имеет 8 функциональных блоков, которые показаны и описаны ниже.

Регулятор опорного напряжения 5 В:

Выход внутреннего регулятора опорного напряжения 5 В — это вывод REF, который является выводом 14 микросхемы. Эталонный регулятор предназначен для обеспечения стабильного питания внутренних схем, таких как импульсный триггер, осциллятор, компаратор управления мертвым временем и компаратор ШИМ. Регулятор также используется для управления усилителями ошибки, которые отвечают за управление выходным сигналом.

Примечание: Задание внутренне запрограммировано на начальную точность ±5 % и сохраняет стабильность в диапазоне входного напряжения от 7 В до 40 В. При входном напряжении менее 7 В регулятор насыщается в пределах 1 В от входного и отслеживает это.

Генератор:

Генератор генерирует пилообразную волну и подает ее на контроллер мертвого времени и компараторы ШИМ для различных управляющих сигналов.

Частоту генератора можно установить, выбрав компоненты синхронизации R T и C T .

Частоту генератора можно рассчитать по формуле ниже-

  Fosc = 1/(RT * CT )  

Для простоты я сделал электронную таблицу, с помощью которой можно очень легко рассчитать частоту. Который вы можете найти по ссылке ниже.

Примечание: Частота генератора равна выходной частоте только для несимметричных приложений. Для двухтактных приложений выходная частота составляет половину частоты генератора.

Контроль времени простоя Компаратор:

Управление временем простоя или, проще говоря, управление временем простоя обеспечивает минимальное время простоя или время простоя. Выход компаратора мертвого времени блокирует переключение транзисторов, когда напряжение на входе превышает линейное напряжение генератора. Подача напряжения на контакт DTC может вызвать дополнительное время простоя, тем самым обеспечивая дополнительное время простоя от минимума в 3% до 100% при изменении входного напряжения от 0 до 3В. Проще говоря, мы можем изменить коэффициент заполнения выходной волны без настройки усилителей ошибки.

Примечание: Внутреннее смещение 110 мВ обеспечивает минимальное время простоя 3 % при заземленном входе управления временем простоя.

Усилители ошибки:

Оба усилителя ошибки с высоким коэффициентом усиления получают смещение от шины питания VI. Это допускает диапазон синфазного входного напряжения от –0,3 В до 2 В меньше, чем VI. Оба усилителя ведут себя как однотактные усилители с однополярным питанием, в том смысле, что каждый выход активен только на высоком уровне.

Вход управления выходом:

Вход управления выходом определяет, работают ли выходные транзисторы в параллельном или двухтактном режиме. Подключив контакт управления выходом, который является контактом 13, к земле, установите выходные транзисторы в режим параллельной работы. Но подключение этого вывода к выводу 5V-REF переводит выходные транзисторы в двухтактный режим.

Выходные транзисторы : 

Микросхема имеет два внутренних выходных транзистора в конфигурациях с открытым коллектором и открытым эмиттером, с помощью которых она может получать или потреблять максимальный ток до 200 мА.

Примечание: Транзисторы имеют напряжение насыщения менее 1,3 В в конфигурации с общим эмиттером и менее 2,5 В в конфигурации эмиттерный повторитель.

Как вы можете видеть на нижней стороне платы, я использовал толстый заземляющий слой, чтобы через него мог протекать достаточный ток. Вход питания находится на левой стороне платы, а выход — на правой стороне платы. Полный файл дизайна вместе с 9Схемы повышающего преобразователя 0025 TL494 можно скачать по ссылке ниже.

• Загрузить файл GERBER для проектирования печатной платы для схемы повышающего преобразователя на основе TL494

Печатная плата ручной работы:

Для удобства я сделал самодельную версию печатной платы, которая показана ниже. Я допустил несколько ошибок при изготовлении этой печатной платы, поэтому мне пришлось заменить некоторые перемычки, чтобы исправить это.

Моя плата выглядит так после завершения сборки.

Для демонстрации этого сильноточного повышающего преобразователя схема построена на печатной плате ручной работы с помощью файлов схемы и дизайна печатной платы [файл Gerber]; обратите внимание, что если вы подключаете большую нагрузку к выходу этой схемы повышающего преобразователя, через дорожки печатной платы будет протекать огромное количество тока, и есть вероятность, что дорожки сгорят. Итак, чтобы предотвратить выгорание дорожек платы, мы максимально увеличили толщину дорожек. Кроме того, мы усилили дорожки печатной платы толстым слоем припоя, чтобы снизить сопротивление дорожки.

Чтобы правильно рассчитать значения катушки индуктивности и конденсатора, я использовал документ от Texas Instruments.

После этого я сделал таблицу Google, чтобы упростить расчет.

Для проверки схемы используется следующая установка. Как видите, мы использовали блок питания ПК ATX в качестве входа, поэтому на входе 12 В. Мы подключили вольтметр и амперметр к выходу схемы, которые показывают выходное напряжение и выходной ток. Из чего мы можем легко рассчитать выходную мощность для этой схемы. Наконец, мы использовали восемь мощных резисторов 4,7 R 10 Вт последовательно в качестве нагрузки для проверки потребляемого тока.

Инструменты, используемые для проверки схемы:

1. Блок питания 12 В для ПК ATX
2. Трансформатор с ответвлениями 6-0-6 и 12-0-12
3. Восемь последовательно соединенных резисторов 10 Вт 4,7 Ом — в качестве нагрузки
4. Мультиметр Meco 108B+TRMS
5. Мультиметр Meco 450B+TRMS
6. Отвертка

Выходная мощность, потребляемая схемой повышающего преобразователя высокой мощности:

Как вы можете видеть на изображении выше, выходное напряжение равно 44,53 В и выходной ток 2,839 А, , поэтому общая выходная мощность становится 126,42 Вт, , так что, как вы можете видеть, эта схема может легко обрабатывать мощность более 100 Вт .