Gerilim dönüştürücülerde tl494 uygulaması. Kontrol çipi TL494
Tanım
- Tam kapsamlı PWM kontrol fonksiyonları
- Her çıkışın çıkış batma veya batma akımı 200mA
- İtme-çekme veya tek vuruş modunda çalıştırılabilir
- Dahili çift darbe bastırma devresi
- Geniş ayar aralığı
- Çıkış referans voltajı 5V +-05%
- Senkronizasyonu organize etmek kolay
Yurtiçi eşdeğeri: 1114EU3/4.
İkincil güç kaynaklarının (SPS) yapımı için özel olarak oluşturulan TL493/4/5 mikro devreler, geliştiriciye SPS kontrol devrelerini tasarlarken genişletilmiş yetenekler sağlar. TL493/4/5, bir hata amplifikatörü, yerleşik bir değişken osilatör, bir ölü zaman karşılaştırıcısı, bir kontrol tetikleyicisi, bir 5V hassas iyonlaştırıcı ve bir çıkış aşaması kontrol devresi içerir. Hata amplifikatörü –0,3...(Vcc-2) V aralığında bir ortak mod voltajı üretir. Ölü zaman karşılaştırıcısı, minimum ölü zaman süresini yaklaşık %5 ile sınırlayan sabit bir ofsete sahiptir.
Çıkışı bağlayarak yerleşik jeneratörü senkronize etmek mümkündür. R referans voltajı çıkışına ve pime bir giriş rampası voltajı uygulanması İLE Birkaç IVP şemasının senkronize çalışması için kullanılır. Transistörlerdeki bağımsız çıkış sürücüleri, ortak bir emitör devresi veya bir emitör takipçi devresi kullanarak çıkış aşamasını çalıştırma olanağı sağlar. TL493/4/5 mikro devrelerinin çıkış aşaması, özel bir giriş kullanarak modu seçme yeteneği ile tek döngülü veya itme-çekme modunda çalışır. Yerleşik devre her çıkışı izler ve itme-çekme modunda çift darbe verilmesini engeller. Son eki olan cihazlar L, –5…85С sıcaklık aralığında normal çalışmayı garanti eder, C son eki ile 0…70С sıcaklık aralığında normal çalışmayı garanti eder.
TL494'ün blok şeması
Pim düzeni
Parametre Sınırları
Besleme gerilimi 41V
Amplifikatör giriş voltajı (Vcc+0,3)V
Kollektör çıkış voltajı 41V
Kolektör çıkış akımı 250mA
Sürekli modda toplam güç kaybı 1W
Çalışma ortamı sıcaklığı aralığı:
L -25..85С son ekiyle
С..0..70С son ekiyle
Depolama sıcaklığı aralığı -65…+150С
İş tanımı
TL494 yongası, sabit bir frekansta çalışan, anahtarlamalı bir güç kaynağı için bir PWM denetleyicisidir ve bunun için gerekli tüm blokları içerir. Yerleşik testere dişi voltaj jeneratörü, frekansı ayarlamak için yalnızca iki harici bileşen R ve C gerektirir.Jeneratör frekansı aşağıdaki formülle belirlenir: F osc =1,1/R*C
Çıkış darbe genişliğinin modülasyonu, kapasitör boyunca elde edilen pozitif testere dişi voltajının karşılaştırılmasıyla elde edilir. İLE, iki kontrol sinyaliyle (zamanlama şemasına bakın). NOR geçitleri çıkış transistörlerini çalıştırır 1. Çeyrek Ve 2. Çeyrek yalnızca yerleşik tetikleme saati hattı devredeyken DÜŞÜK mantıksal durum. Bu yalnızca rampa voltajının genliğinin kontrol sinyallerinin genliğinden daha yüksek olduğu zaman meydana gelir. Sonuç olarak, kontrol sinyallerinin genliğindeki bir artış, çıkış darbelerinin genişliğinde buna karşılık gelen doğrusal bir azalmaya neden olur. Kontrol sinyalleri, ölü zaman ayarlama devresi (pim 4), hata amplifikatörleri (pim 1, 2, 15, 16) ve geri besleme devresi (pim 3) tarafından üretilen voltajları ifade eder.
Ölü zaman karşılaştırıcısı girişi, minimum çıkış ölü süresini rampa voltajı döngü süresinin ilk %4'üyle sınırlayan 120 mV ofsete sahiptir. Bu, pin 13 topraklandığında %96 ve pin 13 referans alındığında %48 maksimum görev döngüsüyle sonuçlanır.
Ölü zaman ayar girişine (pin 4) 0..3.3V aralığında sabit bir voltaj uygulayarak çıkıştaki ölü zaman süresini artırabilirsiniz. PWM karşılaştırıcısı, geri besleme voltajı 0,5'ten 3,5V'a değiştiğinde çıkış darbelerinin genişliğini, ölü zaman ayar girişindeki potansiyel tarafından belirlenen maksimum değerden sıfıra kadar düzenler. Her iki hata amplifikatörü de –0,3 ila (Vcc-2,0)V ortak mod giriş aralığına sahiptir ve bir güç kaynağının çıkışından voltaj veya akım değerlerini okumak için kullanılabilir. Hata yükselticilerinin çıkışları aktiftir. YÜKSEK voltaj seviyesi ve fonksiyona göre birleştirilmiş VEYA PWM karşılaştırıcısının evirmeyen girişinde. Bu konfigürasyonda, çıkışı açmak için minimum süreye ihtiyaç duyan amplifikatör, kontrol döngüsüne hakim olur. Kapasitör deşarjı sırasında İLE tetiği saatleyen ve çıkış transistörlerini bloke eden ölü zaman ayar karşılaştırıcısının çıkışında pozitif bir darbe üretilir 1. Çeyrek Ve 2. Çeyrek. Çalışma modu seçim girişine (pim 13) bir referans voltajı uygulanırsa, tetikleyici doğrudan antifazdaki (itme-çekme modu) iki çıkış transistörünü kontrol eder ve çıkış frekansı, jeneratör frekansının yarısına eşittir. Çıkış sürücüsü, her iki transistörün aynı anda açılıp kapandığı ve %50'den daha az bir maksimum görev döngüsünün gerekli olduğu tek uçlu modda da çalışabilir. Bu modun, transformatörün geçici akımları bastırmak için kullanılan bir kenetleme diyotuna sahip bir halka sargısına sahip olduğu durumlarda kullanılması önerilir. Tek uçlu modda yüksek akımlara ihtiyaç duyulursa çıkış transistörleri paralel olarak çalıştırılabilir. Bunu yapmak için, OTS çalışma modu seçiminin girişini, tetikleyiciden gelen çıkış sinyalini bloke eden toprağa kısa devre yapmanız gerekir. Bu durumda çıkış frekansı jeneratör frekansına eşit olacaktır.
TL494, harici devre bileşenlerini polarlamak için 10 mA'ya kadar akım sağlayabilen yerleşik bir 5V referansa sahiptir. Referans voltajı, 0 ila 70C arasındaki çalışma sıcaklığı aralığında %5'lik bir hataya izin verir.
(TDA1555 değil, daha ciddi mikro devreler) iki kutuplu güç kaynağına sahip bir güç kaynağı gerektirir. Ve buradaki zorluk UMZCH'in kendisinde değil, voltajı gerekli seviyeye çıkaracak ve yüke iyi bir akım aktaracak cihazda ortaya çıkıyor. Bu dönüştürücü, ev yapımı bir araba amplifikatörünün en ağır parçasıdır. Bununla birlikte, tüm önerileri takip ederseniz, şeması aşağıda verilen bu şemayı kullanarak kanıtlanmış bir PN'yi birleştirebileceksiniz. Büyütmek için üzerine tıklayın.
Dönüştürücünün temeli, özel bir yaygın mikro devre üzerine inşa edilmiş bir puls üretecidir. Üretim frekansı R3 direncinin değeri ile ayarlanır. En iyi kararlılığı ve verimliliği elde etmek için bunu değiştirebilirsiniz. TL494 kontrol çipinin tasarımına daha yakından bakalım.
TL494 çipinin parametreleri
Upp.chip (pim 12) - Upp.min=9V; Upit.max=40V
DA1, DA2 girişinde izin verilen voltaj Upit/2'den fazla değil
Çıkış transistörlerinin kabul edilebilir parametreleri Q1, Q2:
1,3V'tan az;
Uke 40V'den az;
Ik.max 250mA'den az
Çıkış transistörlerinin artık toplayıcı-yayıcı voltajı 1,3V'tan fazla değildir.
Mikro devre tarafından tüketildim - 10-12mA
İzin verilen güç kaybı:
+25C ortam sıcaklığında 0,8W;
+70C ortam sıcaklığında 0,3W.
Yerleşik referans osilatörün frekansı 100 kHz'den fazla değildir.
- testere dişi voltaj jeneratörü DA6; frekans, 5. ve 6. pinlere bağlı direnç ve kapasitörün değerlerine göre belirlenir;
- harici çıkışlı (pim 14) stabilize referans voltaj kaynağı DA5;
- voltaj hatası amplifikatörü DA3;
- DA4 akım limit sinyali için hata amplifikatörü;
- açık kolektörlere ve yayıcılara sahip iki çıkış transistörü VT1 ve VT2;
- ölü bölge karşılaştırıcısı DA1;
- karşılaştırıcı PWM DA2;
- 2 - DD2 ile frekans bölme modunda dinamik itme-çekme D tetikleyicisi;
- yardımcı mantık elemanları DD1 (2-OR), DD3 (2ND), DD4 (2ND), DD5 (2-OR-NOT), DD6 (2-OR-NOT), DD7 (NOT);
- 0,1B DA7 dereceli sabit voltaj kaynağı;
- Nominal değeri 0,7 mA DA8 olan DC kaynağı.
IRFZ44N alan etkili transistörler yükü (güç transformatörü) sallar. İndüktör L1, bilgisayar güç kaynağından 2 cm çapında bir ferit halka üzerine sarılır. Halka boyunca dağıtılmış 1 mm çapında 10 tur çift tel içerir. Halkanız yoksa, onu 8 mm çapında ve birkaç santimetre uzunluğunda (kritik değil) ferit bir çubuğa sarabilirsiniz. Lay formatında tahta çizimi - .
Seni uyarıyoruz Dönüştürücü ünitesinin robotik kapasitesi büyük ölçüde transformatörün doğru imalatına bağlıdır. 40*25*11 mm boyutlarında 2000NM ferit halka üzerine sarılmıştır. Öncelikle tüm kenarları bir dosyayla yuvarlamanız ve keten bantla sarmanız gerekir. Birincil sargı, 0,7 mm kalınlığında 5 çekirdekten oluşan ve 2 * 6 tur yani 12 içeren bir demet ile sarılır. Bu şekilde sarılır: bir çekirdek alıp halkanın etrafına eşit olarak dağıtılmış 6 turla sarıyoruz, sonra bir sonrakini birinciye yakın bir yere sarıyoruz ve bu şekilde 5 çekirdeğe sarıyoruz Teller terminallerde bükülür. Daha sonra halkanın telsiz kısmında birincil sargının ikinci yarısını da aynı şekilde sarmaya başlıyoruz. İki eşit sargı elde ediyoruz. Bundan sonra halkayı elektrik bandı ile sarıyoruz ve sekonder sargıyı 1,5mm tel ile 2*18 tur birincil sargıyla aynı şekilde sarıyoruz. İlk çalıştırma sırasında hiçbir şeyin yanmamasını sağlamak için, transformatör primerini her koldaki 100 Ohm dirençler aracılığıyla 40-60 W'luk bir lamba aracılığıyla açmanız gerekir ve her şey rastgele hatalarda bile uğultu yapar. Küçük bir ekleme: filtre bloğu devresinde küçük bir kusur var; c19 r22 parçaları değiştirilmelidir, çünkü faz döndürüldüğünde osiloskopta sinyal genliğinde bir zayıflama görünür. Genel olarak, bu yükseltici voltaj dönüştürücü, birçok radyo amatörleri tarafından başarıyla monte edildiğinden, tekrarlama için güvenli bir şekilde önerilebilir.
Nikolay Petruşov
494 TL, bu nasıl bir “canavar”?
TL494 (Texas Instruments), muhtemelen bilgisayar güç kaynaklarının büyük bir kısmının ve çeşitli ev aletlerinin güç parçalarının oluşturulduğu en yaygın PWM denetleyicisidir.
Ve şimdi bile bu mikro devre, anahtarlamalı güç kaynakları üreten radyo amatörleri arasında oldukça popüler. Bu mikro devrenin yerli analogu M1114EU4'tür (KR1114EU4). Ayrıca farklı yabancı firmalar da bu mikro devreyi farklı isimlerle üretmektedir. Örneğin IR3M02 (Sharp), KA7500 (Samsung), MB3759 (Fujitsu). Hepsi aynı çip.
Yaşı 431 TL'den çok daha genç. Texas Instruments tarafından 90'ların sonlarında - 2000'lerin başında üretilmeye başlandı.
Gelin onun ne olduğunu ve ne tür bir “canavar” olduğunu birlikte anlamaya çalışalım? TL494 çipini (Texas Instruments) ele alacağız.
O halde önce içeride ne olduğuna bakalım.
Birleştirmek.
Bu içerir:
- testere dişi voltaj jeneratörü (SPG);
- ölü zaman ayar karşılaştırıcısı (DA1);
- PWM ayar karşılaştırıcısı (DA2);
- esas olarak voltaj için kullanılan hata amplifikatörü 1 (DA3);
- esas olarak akım limit sinyali için kullanılan hata amplifikatörü 2 (DA4);
- harici pin 14 ile 5V'da kararlı referans voltaj kaynağı (VS);
- çıkış aşamasının çalışması için kontrol devresi.
Daha sonra elbette tüm bileşenlerine bakacağız ve tüm bunlara neden ihtiyaç duyulduğunu ve nasıl çalıştığını anlamaya çalışacağız, ancak önce çalışma parametrelerini (özelliklerini) vermemiz gerekecek.
| Seçenekler | Min. | Maks. | Birim Değiştirmek |
| V CC Besleme gerilimi | 7 | 40 | İÇİNDE |
| V I Amplifikatör giriş voltajı | -0,3 | VCC-2 | İÇİNDE |
| V O Kolektör voltajı | 40 | İÇİNDE | |
| Kolektör akımı (her transistör) | 200 | mA | |
| Geri besleme akımı | 0,3 | mA | |
| f OSC Osilatör frekansı | 1 | 300 | kHz |
| CT Jeneratör kapasitansı | 0,47 | 10000 | nF |
| R T Jeneratör direnç direnci | 1,8 | 500 | kOhm |
| T A Çalışma sıcaklığı TL494C TL494I |
0 | 70 | °C |
| -40 | 85 | °C |
Sınırlayıcı özellikleri şunlardır;
Besleme gerilimi................................................ .....41V
Amplifikatör giriş voltajı.................................(Vcc+0,3)V
Kolektör çıkış voltajı................................41V
Kolektör çıkış akımı................................................. ....250mA
Sürekli modda toplam güç kaybı....1W
Mikro devre pinlerinin yeri ve amacı.
Sonuç 1
Bu, hata amplifikatörü 1'in ters çevirmeyen (pozitif) girişidir.
Üzerindeki giriş voltajı pin 2'deki voltajdan düşükse bu amplifikatörün çıkışında hata olmayacak, voltaj olmayacak (çıkış düşük seviyeye sahip olacak) ve amplifikatöre herhangi bir etkisi olmayacaktır. çıkış darbelerinin genişliği (görev faktörü).
Bu pimdeki voltaj pim 2'den daha yüksekse, bu amplifikatörün 1 çıkışında bir voltaj görünecektir (amplifikatör 1'in çıkışı yüksek bir seviyeye sahip olacaktır) ve çıkış darbelerinin genişliği (görev faktörü) ne kadar azalırsa, bu amplifikatörün çıkış voltajı da o kadar yüksek olur (maksimum 3,3 volt).
Sonuç 2
Bu, hata sinyali amplifikatörü 1'in ters çeviren (negatif) girişidir.
Bu pindeki giriş voltajı pin 1'dekinden yüksekse amplifikatör çıkışında voltaj hatası olmayacak (çıkış düşük olacaktır) ve çıkışın genişliğine (görev faktörü) herhangi bir etkisi olmayacaktır. nabız.
Bu pindeki voltaj pin 1'deki voltajdan düşükse amplifikatör çıkışı yüksek olacaktır.
Hata amplifikatörü, DC voltajda = 70..95 dB düzeyinde kazancı olan normal bir op-amp'tir (350 kHz frekansta Ku = 1). Op-amp giriş voltajı aralığı -0,3V'tan besleme voltajına eksi 2V'a kadar uzanır. Yani maksimum giriş voltajı, besleme voltajından en az iki volt daha düşük olmalıdır.
Sonuç 3
Bunlar, diyotlar (OR devresi) aracılığıyla bu pime bağlanan hata amplifikatörleri 1 ve 2'nin çıkışlarıdır. Herhangi bir amplifikatörün çıkışındaki voltaj düşükten yükseğe değişirse pin 3'te de yükselir.
Bu pimdeki voltaj 3,3 V'u aşarsa, mikro devrenin çıkışındaki darbeler kaybolur (sıfır görev döngüsü).
Bu pindeki voltaj 0 V'a yakınsa çıkış darbelerinin süresi (görev faktörü) maksimum olacaktır.
Pin 3 genellikle amplifikatörlere geri bildirim sağlamak için kullanılır ancak gerekirse pin 3, darbe genişliğinde değişiklik sağlamak için giriş olarak da kullanılabilir.
Üzerindeki voltaj yüksekse (> ~ 3,5 V), MS çıkışında darbe olmayacaktır. Güç kaynağı hiçbir durumda başlamayacaktır.
Sonuç 4
"Ölü" zamanın (İngilizce Ölü Zaman Kontrolü) değişim aralığını kontrol eder, prensip olarak aynı görev döngüsüdür.
Üzerindeki voltaj 0 V'a yakınsa, mikro devrenin çıkışı, diğer giriş sinyalleri (hata amplifikatörleri, pin 3) tarafından buna göre ayarlanabilen hem mümkün olan minimum hem de maksimum genişlikte darbelere sahip olacaktır.
Bu pimdeki voltaj yaklaşık 1,5 V ise, çıkış darbelerinin genişliği maksimum genişliğinin yaklaşık %50'si olacaktır.
Bu pindeki voltaj 3,3 V'u aşarsa MS çıkışında darbe olmayacaktır. Güç kaynağı hiçbir durumda başlamayacaktır.
Ancak “ölü” süre arttıkça PWM ayar aralığının azalacağını unutmamalısınız.
Pim 4'teki voltajı değiştirerek, "ölü" zamanın (R-R bölücü) sabit bir genişliğini ayarlayabilir, güç kaynağında (R-C zinciri) yumuşak bir başlatma modu uygulayabilir, MS'nin (anahtar) uzaktan kapatılmasını sağlayabilirsiniz ve bu pini doğrusal kontrol girişi olarak da kullanabilirsiniz.
Bilmeyenler için "ölü" zamanın ne olduğuna ve ne için gerekli olduğuna bakalım.
Bir itme-çekme güç kaynağı devresi çalıştığında, mikro devrenin çıkışlarından çıkış transistörlerinin tabanlarına (kapılarına) darbeler dönüşümlü olarak beslenir. Herhangi bir transistör eylemsiz bir eleman olduğundan, çıkış transistörünün tabanından (kapısından) bir sinyal çıkarıldığında (beslendiğinde) anında kapanamaz (açılamaz). Ve çıkış transistörlerine "ölü" zaman olmadan darbeler uygulanırsa (yani, birinden bir darbe çıkarılır ve hemen ikinciye uygulanır), bir transistörün kapanma zamanı olmadığı, ancak ikincisinin kapanacağı bir an gelebilir. zaten açıldı. Daha sonra tüm akım (geçiş akımı olarak adlandırılır) her iki açık transistörden geçerek yükü (transformatör sargısı) atlayacak ve hiçbir şeyle sınırlı olmayacağından çıkış transistörleri anında arızalanacaktır.
Bunun olmasını önlemek için, bir darbenin bitiminden sonra ve bir sonrakinin başlamasından önce, girişinden kontrol sinyalinin kaldırıldığı çıkış transistörünün güvenilir bir şekilde kapanması için yeterli olan belirli bir sürenin geçmesi gerekir.
Bu zamana “ölü” zaman denir.
Evet, mikro devrenin bileşimi ile şekle bakarsak, pin 4'ün ölü zaman ayar karşılaştırıcısının (DA1) girişine 0,1-0,12 V voltaj kaynağı üzerinden bağlandığını görüyoruz. Bu ne için yapılıyor?
Bu, çıkış (çıkış) transistörlerinin güvenli çalışmasını sağlamak için çıkış darbelerinin maksimum genişliğinin (görev faktörü) hiçbir zaman %100'e eşit olmamasını sağlamak için yapılır.
Yani, pim 4'ü ortak kabloya "bağlarsanız", DA1 karşılaştırıcısının girişinde hala sıfır voltaj olmayacak, ancak yalnızca bu değerde (0,1-0,12 V) bir voltaj ve darbeler olacaktır. Testere dişi voltaj jeneratöründen (RPG), mikro devrenin çıkışında yalnızca pin 5'teki genlikleri bu voltajı aştığında görünecektir. Yani, mikro devre, çıkış darbelerinin görev döngüsünün sabit bir maksimum eşiğine sahiptir; bu, çıkış aşamasının tek döngülü çalışma modu için% 95-96'yı ve itme-çekme için% 47,5-48'i geçmeyecektir. çıkış aşamasının çalışma modu.
Sonuç 5
Bu GPG çıkışıdır; ikinci ucu ortak kabloya bağlı olan bir zamanlama kapasitörünü Ct ona bağlamak için tasarlanmıştır. Kapasitansı genellikle PWM kontrol cihazının GPG darbelerinin çıkış frekansına bağlı olarak 0,01 µF ila 0,1 µF arasında seçilir. Kural olarak burada yüksek kaliteli kapasitörler kullanılıyor.
GPG'nin çıkış frekansı bu pin üzerinden kontrol edilebilir. Jeneratörün çıkış voltajı salınımı (çıkış darbelerinin genliği) 3 volt civarındadır.
Sonuç 6
Bu aynı zamanda ikinci ucu ortak kabloya bağlı olan bir zaman ayar direnci Rt'ye bağlanmak için tasarlanmış GPN çıkışıdır.
Rt ve Ct değerleri, gaz pompasının çıkış frekansını belirler ve tek çevrimli çalışma modu formülü kullanılarak hesaplanır;
İtme-çekme çalışma modu için formül şu şekildedir;
Diğer şirketlerin PWM denetleyicileri için frekans, 1 sayısının 1.1 olarak değiştirilmesi gerekmesi dışında aynı formül kullanılarak hesaplanır.
Sonuç 7
PWM denetleyicisindeki cihaz devresinin ortak kablosuna bağlanır.
Sonuç 8
Mikro devre, çıkış anahtarları olan iki çıkış transistörlü bir çıkış aşaması içerir. Bu transistörlerin kollektör ve emitörlerinin terminalleri serbesttir ve bu nedenle ihtiyaca göre bu transistörler hem ortak emitör hem de ortak kollektör ile çalışacak şekilde devreye dahil edilebilir.
Pim 13'teki voltaja bağlı olarak bu çıkış aşaması itme-çekme veya tek çevrim modunda çalışabilir. Tek uçlu çalışma modunda, bu transistörler, genellikle yapılan gibi, yük akımını arttırmak için paralel olarak bağlanabilir.
Yani pin 8, transistör 1'in toplayıcı pinidir.
Sonuç 9
Bu, transistör 1'in verici pimidir.
Sonuç 10
Bu, transistör 2'nin verici pimidir.
Sonuç 11
Bu transistör 2'nin toplayıcısıdır.
Sonuç 12
TL494CN güç kaynağının “artı” ucu bu pime bağlanır.
Sonuç 13
Bu, çıkış katının çalışma modunun seçilmesine yönelik çıkıştır. Bu pin ortak kabloya bağlanırsa çıkış katı tek uçlu modda çalışacaktır. Transistör anahtarlarının terminallerindeki çıkış sinyalleri aynı olacaktır.
Bu pime +5 V voltaj uygularsanız (13 ve 14 numaralı pimleri bağlayın), çıkış anahtarları itme-çekme modunda çalışacaktır. Transistör anahtarlarının terminallerindeki çıkış sinyalleri faz dışı olacak ve çıkış darbelerinin frekansı yarı yarıya olacaktır.
Sonuç 14
Bu kararlılığın çıktısı VE boşaltmak HAKKINDA porno N voltaj (ION), +5 V çıkış voltajı ve 10 mA'ya kadar çıkış akımı ile, hata amplifikatörlerinde karşılaştırma için referans olarak ve diğer amaçlar için kullanılabilir.
Sonuç 15
Pim 2 ile tamamen aynı şekilde çalışır. İkinci hata amplifikatörü kullanılmazsa, pim 15 basitçe pim 14'e bağlanır (referans voltajı +5 V).
Sonuç 16
Pin 1 ile aynı şekilde çalışır. İkinci hata amplifikatörü kullanılmıyorsa genellikle ortak kabloya (pin 7) bağlanır.
Pim 15'in +5V'ye ve pim 16'nın toprağa bağlanması durumunda, ikinci amplifikatörden çıkış voltajı yoktur, dolayısıyla çipin çalışması üzerinde hiçbir etkisi yoktur.
Mikro devrenin çalışma prensibi.
Peki TL494 PWM denetleyicisi nasıl çalışır?
Yukarıda bu mikro devrenin pinlerinin amacını ve hangi işlevi yerine getirdiklerini detaylı olarak inceledik.
Bütün bunlar dikkatlice analiz edilirse, tüm bunlardan bu mikro devrenin nasıl çalıştığı anlaşılıyor. Ancak çalışma prensibini bir kez daha çok kısaca anlatacağım.
Mikro devre tipik olarak açıldığında ve ona güç sağlandığında (eksi pim 7'ye artı pim 12'ye), GPG, frekansı C ve R'ye bağlı olan yaklaşık 3 voltluk bir genliğe sahip testere dişi darbeleri üretmeye başlar. mikro devrenin 5 ve 6 numaralı pinlerine bağlı.
Kontrol sinyallerinin değeri (3 ve 4 numaralı pinlerde) 3 volttan azsa, mikro devrenin çıkış anahtarlarında genişliği (görev faktörü) pinlerdeki kontrol sinyallerinin değerine bağlı olan dikdörtgen darbeler görünür. 3 ve 4.
Yani mikro devre, kapasitör Ct'den (C1) gelen pozitif testere dişi voltajını iki kontrol sinyalinden herhangi biriyle karşılaştırır.
Çıkış transistörleri VT1 ve VT2'yi kontrol etmek için kullanılan mantık devreleri, bunları yalnızca testere dişi darbelerinin voltajı kontrol sinyallerinden yüksek olduğunda açar. Ve bu fark ne kadar büyük olursa, çıkış darbesi o kadar geniş olur (görev döngüsü de o kadar büyük olur).
Pim 3'teki kontrol voltajı, güç kaynağının çıkış voltajını ve çıkış akımını kontrol edebilen işlemsel amplifikatörlerin (hata amplifikatörleri) girişlerindeki sinyallere bağlıdır.
Böylece, herhangi bir kontrol sinyalinin değerindeki bir artış veya azalma, mikro devrenin çıkışlarındaki voltaj darbelerinin genişliğinde karşılık gelen doğrusal bir azalmaya veya artışa neden olur.
Yukarıda belirtildiği gibi, pin 4'ten gelen voltaj (ölü zaman kontrolü), hata amplifikatörlerinin girişleri veya doğrudan pin 3'ten gelen geri besleme sinyali girişi, kontrol sinyalleri olarak kullanılabilir.
Teori, dedikleri gibi, teoridir, ancak tüm bunları pratikte görmek ve "dokunmak" çok daha iyi olacaktır, o halde hadi aşağıdaki devreyi bir devre tahtasına kuralım ve her şeyin nasıl çalıştığını kendi gözlerimizle görelim.
En kolay ve hızlı yol, hepsini bir devre tahtası üzerinde birleştirmektir. Evet KA7500 çipini taktım. Mikro devrenin "13" pimi ortak kabloya bağlanır, yani çıkış anahtarlarımız tek döngü modunda çalışacak (transistörlerdeki sinyaller aynı olacaktır) ve çıkış darbelerinin tekrarlama frekansı şuna karşılık gelecektir: GPG'nin testere dişi voltajının frekansı.
Osiloskopu aşağıdaki kontrol noktalarına bağladım:
- Bu pindeki sabit voltajı kontrol etmek için “4” pinine ilk ışın. Ekranın ortasında sıfır satırında bulunur. Hassasiyet - bölüm başına 1 volt;
- GPG'nin testere dişi voltajını kontrol etmek için "5" pimine giden ikinci ışın. Aynı zamanda osiloskopun merkezinde sıfır çizgisi üzerinde (her iki ışın birleştirilmiş) ve aynı hassasiyette bulunur;
- Mikro devrenin çıkışındaki darbeleri kontrol etmek için mikro devrenin çıkışına “9” pimine giden üçüncü ışın. Işının hassasiyeti bölüm başına 5 volttur (0,5 volt artı 10'a bölen). Osiloskop ekranının alt kısmında bulunur.
Söylemeyi unuttum, mikro devrenin çıkış anahtarları ortak bir toplayıcıya bağlı. Başka bir deyişle - yayıcı takipçi devresine göre. Neden tekrarlayıcı? Çünkü transistörün emitöründeki sinyal temel sinyali tam olarak tekrarlıyor, böylece her şeyi net bir şekilde görebiliyoruz.
Sinyali transistörün toplayıcısından çıkarırsanız, baz sinyale göre ters çevrilecektir (baş aşağı).
Mikro devreye güç sağlıyoruz ve terminallerde nelere sahip olduğumuzu görüyoruz.
Dördüncü bacakta sıfır var (düzeltici direnç kaydırıcısı en düşük konumda), ilk ışın ekranın ortasındaki sıfır çizgisinde. Hata yükselticileri de çalışmıyor.
Beşinci bacakta GPN'nin (ikinci ışın) testere dişi voltajını, genliği 3 volttan biraz daha fazla görüyoruz.
Mikro devrenin çıkışında (pim 9), yaklaşık 15 volt genliğe ve maksimum genişliğe (% 96) sahip dikdörtgen darbeler görüyoruz. Ekranın altındaki noktalar tam olarak sabit görev döngüsü eşiğidir. Görmeyi kolaylaştırmak için osiloskoptaki uzatmayı açalım.
Artık daha iyi görebilirsiniz. Bu tam olarak darbe genliğinin sıfıra düştüğü ve çıkış transistörünün bu kısa süre için kapalı olduğu zamandır. Bu ışının sıfır seviyesi ekranın altındadır.
Peki, "4" pinine voltaj ekleyelim ve ne elde ettiğimizi görelim.
"4" pininde bir kesme direnci kullanarak 1 voltluk sabit bir voltaj ayarladım, ilk ışın bir bölüm yükseldi (osiloskop ekranında düz çizgi). Ne görüyoruz? Ölü zaman arttı (görev döngüsü azaldı), bu ekranın altındaki noktalı çizgidir. Yani çıkış transistörü darbe süresinin yaklaşık yarısı kadar kapalıdır.
Mikro devrenin "4" pimine bir kesme direnci ile bir volt daha ekleyelim.
İlk ışının bir bölüm daha yükseldiğini, çıkış darbelerinin süresinin daha da kısaldığını (tüm darbe süresinin 1/3'ü) ve ölü zamanın (çıkış transistörünün kapanma süresi) arttığını görüyoruz. üçte ikisine kadar. Yani, mikro devrenin mantığının GPG sinyalinin seviyesini kontrol sinyalinin seviyesiyle karşılaştırdığı ve çıkışa yalnızca seviyesi kontrol sinyalinden daha yüksek olan GPG sinyalini aktardığı açıkça görülmektedir.
Daha da netleştirmek için, mikro devrenin çıkış darbelerinin süresi (genişliği), kontrol sinyali seviyesinin üzerinde (osiloskoptaki düz çizginin üstünde) bulunan testere dişi voltaj çıkış darbelerinin süresi (genişliği) ile aynı olacaktır. ekran).
Daha ileri gidelim, mikro devrenin "4" pimine bir volt daha ekleyelim. Ne görüyoruz? Mikro devrenin çıkışında, düz çizginin üzerinde çıkıntı yapan testere dişi voltajının tepe noktalarıyla yaklaşık olarak aynı genişlikte çok kısa darbeler vardır. Nabzın daha iyi görülebilmesi için osiloskop üzerindeki uzatmayı açalım.
Burada çıkış transistörünün açık olacağı ve geri kalan sürenin (ekranın alt satırı) kapalı olacağı kısa bir darbe görüyoruz.
Peki, "4" pinindeki voltajı daha da artırmaya çalışalım. Çıkıştaki voltajı GPG'nin testere dişi voltajı seviyesinin üzerine ayarlamak için bir düzeltme direnci kullanıyoruz.
İşte bu, çıktı tamamen "sakin" olduğundan güç kaynağımız çalışmayı bırakacak. Çıkış darbesi yok, çünkü “4” kontrol piminde 3,3 volttan fazla sabit bir voltaj seviyesine sahibiz.
Kontrol sinyalini “3” pinine veya herhangi bir hata amplifikatörüne uygularsanız kesinlikle aynı şey olacaktır. İlgilenen varsa deneysel olarak kendiniz kontrol edebilirsiniz. Ayrıca, kontrol sinyalleri aynı anda tüm kontrol pinlerindeyse ve mikro devreyi kontrol ediyorsa (hakim), kontrol pininden genliği daha büyük bir sinyal gelecektir.
Peki, "13" pimini ortak kablodan çıkarıp "14" pimine bağlamayı deneyelim, yani çıkış anahtarlarının çalışma modunu tek çevrimden itme-çekme moduna geçirelim. Ne yapabileceğimize bir bakalım.
Bir kesme direnci kullanarak pin “4”teki voltajı tekrar sıfıra getiriyoruz. Gücü aç. Ne görüyoruz?
Mikro devrenin çıkışı aynı zamanda maksimum süreli dikdörtgen darbeler içerir, ancak tekrarlama frekansları testere dişi darbelerinin frekansının yarısı kadar olmuştur.
Aynı darbeler mikro devrenin ikinci anahtar transistöründe (pin 10) olacaktır, tek fark bunlara göre zaman içinde 180 derece kaydırılacak olmasıdır.
Ayrıca maksimum görev döngüsü eşiği de vardır (%2). Artık görünmüyor, osiloskobun 4. ışınını bağlamanız ve iki çıkış sinyalini birleştirmeniz gerekiyor. Dördüncü sonda elimde değil, o yüzden yapmadım. İsteyen herkes bundan emin olmak için pratik olarak kendi başına kontrol etsin.
Bu modda mikro devre, tek çevrim modundakiyle tamamen aynı şekilde çalışır; tek fark, buradaki çıkış darbelerinin maksimum süresinin toplam darbe süresinin% 48'ini aşmayacağıdır.
Bu yüzden bu modu uzun süre düşünmeyeceğiz, ancak "4" pinindeki voltaj iki volt olduğunda ne tür darbelere sahip olacağımızı görelim.
Bir düzeltici dirençle voltajı yükseltiyoruz. Çıkış darbelerinin genişliği, toplam darbe süresinin 1/6'sına, yani aynı zamanda çıkış anahtarlarının tek döngülü çalışma modundan tam olarak iki katına (1/3 kez) düştü.
İkinci transistörün çıkışında (pim 10) aynı darbeler olacaktır, yalnızca zaman içinde 180 derece kaydırılacaktır.
Prensip olarak PWM kontrol cihazının çalışmasını analiz ettik.
Ayrıca “4” pininde. Daha önce de belirtildiği gibi, bu pin güç kaynağının "yumuşak" başlatılması için kullanılabilir. Bu nasıl organize edilir?
Çok basit. Bunu yapmak için “4” pinine bir RC devresi bağlayın. İşte diyagramın örnek bir parçası:
Burada "yumuşak başlangıç" nasıl çalışıyor? Diyagrama bakalım. Kondansatör C1, direnç R5 aracılığıyla ION'a (+5 volt) bağlanır.
Mikro devreye (pim 12) güç uygulandığında, pim 14'te +5 volt görünür. Kondansatör C1 şarj olmaya başlar. Kapasitörün şarj akımı R5 direnci üzerinden akar, açılma anında maksimumdur (kondansatör boşalır) ve "4" pimine beslenen direnç boyunca 5 voltluk bir voltaj düşüşü meydana gelir. Bu voltaj, deneysel olarak daha önce de öğrendiğimiz gibi, darbelerin mikro devrenin çıkışına geçişini yasaklıyor.
Kapasitör şarj olurken şarj akımı azalır ve direnç üzerindeki voltaj düşüşü de buna göre azalır. "4" pimindeki voltaj da azalır ve mikro devrenin çıkışında süresi giderek artan (kapasitör şarj olurken) darbeler görünmeye başlar. Kapasitör tamamen şarj olduğunda şarj akımı durur, “4” pinindeki voltaj sıfıra yakın olur ve “4” pini artık çıkış darbelerinin süresini etkilemez. Güç kaynağı çalışma moduna geri döner.
Doğal olarak, güç kaynağının başlama süresinin (çalışma moduna ulaştığında) direnç ve kapasitörün boyutuna bağlı olacağını ve bunları seçerek bu süreyi düzenlemenin mümkün olacağını tahmin ettiniz.
Kısaca tüm teori ve pratik bu ve burada özellikle karmaşık bir şey yok ve bu PWM'nin çalışmasını anlar ve anlarsanız, diğer PWM'lerin çalışmalarını anlamanız ve anlamanız sizin için zor olmayacaktır.
Herkese iyi şanslar diliyorum.
Puls üreteci, elektronik cihazların geliştirilmesi ve ayarlanmasında laboratuvar araştırmaları için kullanılır. Jeneratör 7 ila 41 volt voltaj aralığında çalışır ve çıkış transistörüne bağlı olarak yüksek yük kapasitesine sahiptir. Çıkış darbelerinin genliği, mikro devrenin besleme voltajının değerine, bu mikro devrenin +41 V besleme voltajının sınır değerine kadar eşit olabilir. Temeli herkes tarafından bilinir ve sıklıkla kullanılır.
Analoglar 494 TL mikro devrelerdir KA7500 ve onun yerli klonu - KR1114EU4 .
Parametre sınır değerleri:
Besleme gerilimi 41V
Amplifikatör giriş voltajı (Vcc+0,3)V
Kollektör çıkış voltajı 41V
Kolektör çıkış akımı 250mA
Sürekli modda toplam güç kaybı 1W
Çalışma ortamı sıcaklığı aralığı:
-c son eki L -25..85С
-С.0..70С sonekiyle
Depolama sıcaklığı aralığı -65…+150С
Cihazın şematik diyagramı
Kare puls üreteci devresi
Jeneratör baskılı devre kartı 494 TL ve diğer dosyalar ayrı bir dosyadadır.
Frekans ayarı S2 anahtarı (kabaca) ve RV1 direnci (düzgün) tarafından gerçekleştirilir, görev döngüsü RV2 direnci tarafından ayarlanır. SA1 anahtarı, jeneratör çalışma modlarını faz içi (tek çevrim) ile anti faz (iki çevrim) arasında değiştirir. Direnç R3, kapsanacak en uygun frekans aralığını seçer; görev döngüsü ayar aralığı, R1, R2 dirençleri kullanılarak seçilebilir.
Darbe üreteci parçaları
Zamanlama devresinin C1-C4 kapasitörleri gerekli frekans aralığı için seçilir ve kapasiteleri, kızılötesi alt aralık için 10 mikrofaraddan en yüksek frekans için 1000 pikofarad'a kadar olabilir.
Ortalama 200 mA akım limiti ile devre, kapıyı oldukça hızlı bir şekilde şarj edebilir, ancak
Transistör kapalıyken deşarj etmek imkansızdır. Geçidin topraklanmış bir direnç kullanılarak boşaltılması da tatmin edici derecede yavaştır. Bu amaçlar için bağımsız bir tamamlayıcı tekrarlayıcı kullanılır.
- Okuyun: "Bilgisayardan nasıl yapılır."
Genel Açıklama ve Kullanım
494 TL ve sonraki versiyonları, itme-çekme güç dönüştürücüleri oluşturmak için en yaygın kullanılan mikro devredir.
- TL494 (Texas Instruments'ın orijinal gelişimi) - Tek uçlu çıkışlı PWM voltaj dönüştürücü IC (TL 494 IN - paket DIP16, -25..85C, TL 494 CN - DIP16, 0..70C).
- K1006EU4 - TL494'ün yerli analogu
- TL594 - hata yükselticileri ve karşılaştırıcının geliştirilmiş doğruluğuna sahip TL494'ün analogu
- TL598 - çıkışta itme-çekme (pnp-npn) tekrarlayıcılı TL594'ün analogu
Bu materyal orijinal teknik belgenin konusuna ilişkin bir genellemedir Teksas Aletleri, Uluslararası Doğrultucu yayınları (“Güç yarı iletken cihazları Uluslararası Doğrultucu”, Voronezh, 1999) ve Motorola.
Bu mikro devrenin avantajları ve dezavantajları:
- Artı: Geliştirilmiş kontrol devreleri, iki diferansiyel amplifikatör (mantıksal işlevleri de gerçekleştirebilir)
- Eksileri: Tek fazlı çıkışlar ek montaj gerektirir (UC3825 ile karşılaştırıldığında)
- Eksi: Akım kontrolü mevcut değil, nispeten yavaş geri besleme döngüsü (otomotiv PN'sinde kritik değil)
- Eksileri: İki veya daha fazla IC'nin senkronize bağlantısı UC3825'teki kadar kullanışlı değil
1. TL494 çiplerinin özellikleri
ION ve düşük gerilim koruma devreleri. Güç 5.5..7.0 V (tipik değer 6.4V) eşiğine ulaştığında devre açılır. Bu ana kadar dahili kontrol veri yolları jeneratörün ve devrenin mantıksal kısmının çalışmasını yasaklar. +15V besleme voltajındaki yüksüz akım (çıkış transistörleri devre dışıdır) 10 mA'den fazla değildir. ION +5V (+4,75..+5,25 V, çıkış stabilizasyonu +/- 25mV'den daha kötü değil) 10 mA'ya kadar akan bir akım sağlar. ION yalnızca bir NPN emitör takipçisi kullanılarak güçlendirilebilir (bkz. TI sayfa 19-20), ancak böyle bir "stabilizatörün" çıkışındaki voltaj büyük ölçüde yük akımına bağlı olacaktır.
Jeneratör TL494 Texas Instruments için zamanlama kapasitörü Ct (pim 5) üzerinde 0..+3.0V (genlik ION tarafından ayarlanır) ve TL494 Motorola için 0...+2.8V testere dişi voltajı üretir (ne yapabiliriz) diğerlerinden ne bekliyorsunuz?), sırasıyla TI F =1,0/(RtCt), Motorola için F=1,1/(RtCt).
Önerilen aralık Rt = 1...500 kOhm, Ct = 470pF...10 μF ile 1 ila 300 kHz arasındaki çalışma frekansları kabul edilebilir. Bu durumda, frekansın tipik sıcaklık kayması (doğal olarak, bağlı bileşenlerin kayması dikkate alınmadan) +/-%3'tür ve besleme voltajına bağlı olarak frekans kayması, izin verilen tüm aralığın üzerinde %0,1 dahilindedir.
Jeneratörü uzaktan kapatmak için harici bir anahtar kullanarak Rt girişini (6) ION çıkışına kısa devre yaptırabilir veya Ct'yi toprağa kısa devre yaptırabilirsiniz. Elbette Rt, Ct seçilirken açık anahtarın kaçak direnci dikkate alınmalıdır.
Dinlenme fazı kontrol girişi (görev döngüsü) dinlenme fazı karşılaştırıcısı aracılığıyla devrenin kollarındaki darbeler arasında gerekli minimum duraklamayı ayarlar. Bu, hem IC dışındaki güç aşamalarındaki geçiş akımını önlemek hem de kararlı çalışma tetikleyici - TL494'ün dijital kısmının anahtarlama süresi 200 ns'dir. Testere kontrol girişi 4'teki (DT) voltajı Ct kadar aştığında çıkış sinyali etkinleştirilir. Sıfır kontrol voltajıyla 150 kHz'e kadar saat frekanslarında dinlenme fazı = periyodun %3'ü (kontrol sinyalinin eşdeğer sapması 100..120 mV), yüksek frekanslarda yerleşik düzeltme dinlenme fazını 200'e genişletir. 0,300 ns.
DT giriş devresini kullanarak sabit bir dinlenme fazı ayarlamak mümkündür ( R-R bölücü), yumuşak başlatma modu (R-C), uzaktan kapatma (anahtar) ve ayrıca DT'yi doğrusal kontrol girişi olarak kullanın. Giriş devresi PNP transistörleri kullanılarak monte edilir, böylece giriş akımı (1,0 μA'ya kadar) IC'nin içine değil dışına akar. Akım oldukça büyüktür, bu nedenle yüksek dirençli dirençlerden (100 kOhm'dan fazla olmayan) kaçınılmalıdır. TL430 (431) 3 uçlu zener diyot kullanan aşırı gerilim koruma örneği için bkz. TI, sayfa 23.
Hata Yükselticileri- aslında, sabit voltajda Ku = 70..95 dB (erken seriler için 60 dB), 350 kHz'de Ku = 1 olan işlemsel yükselteçler. Giriş devreleri PNP transistörleri kullanılarak monte edilir, böylece giriş akımı (1,0 μA'ya kadar) IC'nin içine değil dışına akar. Op-amp için akım oldukça büyük, ön gerilim de yüksek (10 mV'a kadar), bu nedenle kontrol devrelerindeki yüksek dirençli dirençlerden (100 kOhm'dan fazla olmayan) kaçınılmalıdır. Ancak pnp girişlerinin kullanılması sayesinde giriş voltajı aralığı -0,3V ila Vsupply-2V arasındadır.
İki amplifikatörün çıkışları OR diyotu ile birleştirilir. Çıkış voltajı daha yüksek olan amplifikatör, mantığın kontrolünü ele alır. Bu durumda çıkış sinyali ayrı olarak mevcut değildir, yalnızca OR diyotunun çıkışından (aynı zamanda hata karşılaştırıcının girişinden) elde edilebilir. Böylece hat modunda yalnızca bir amplifikatör döngüye alınabilir. Bu amplifikatör, çıkış voltajındaki ana doğrusal geri besleme döngüsünü kapatır. Bu durumda ikinci amplifikatör, örneğin çıkış akımı aşıldığında bir karşılaştırıcı olarak veya mantıksal bir alarm sinyali (aşırı ısınma, kısa devre vb.), uzaktan kapatma vb. için bir anahtar olarak kullanılabilir. karşılaştırıcı girişleri ION'a bağlanır ve ikinci VEYA alarm sinyallerinde mantıksal bir sinyal düzenlenir (daha da iyisi - mantıksal VE normal durum sinyalleri).
RC frekansına bağlı bir işletim sistemi kullanırken, amplifikatörlerin çıkışının aslında tek uçlu (seri diyot!) olduğunu, dolayısıyla kapasitansı (yukarı doğru) şarj edeceğini ve aşağı doğru deşarj olmasının uzun zaman alacağını unutmamalısınız. Bu çıkıştaki voltaj 0..+3,5V dahilindedir (jeneratör salınımından biraz daha fazla), ardından voltaj katsayısı keskin bir şekilde düşer ve çıkışta yaklaşık 4,5V'de amplifikatörler doygun hale gelir. Benzer şekilde amplifikatör çıkış devresindeki (geri besleme döngüsü) düşük dirençli dirençlerden kaçınılmalıdır.
Amplifikatörler, çalışma frekansının bir saat döngüsünde çalışacak şekilde tasarlanmamıştır. Amplifikatörün içindeki sinyal yayılma gecikmesi 400 ns olduğundan, bunun için çok yavaşlar ve tetikleme kontrol mantığı buna izin vermiyor (çıkışta yan darbeler görünecektir). Gerçek PN devrelerinde OS devresinin kesme frekansı 200-10000 Hz mertebesinde seçilir.
Tetikleyici ve çıkış kontrol mantığı- En az 7 V'luk bir besleme voltajıyla, jeneratördeki testere voltajı DT kontrol girişindekinden daha büyükse ve testere voltajı herhangi bir hata amplifikatöründekinden daha büyükse (dahili eşikler ve değerler dikkate alınarak) ofsetler) - devre çıkışına izin verilir. Jeneratör maksimumdan sıfıra sıfırlandığında çıkışlar kapatılır. Parafaz çıkışlı bir tetikleyici, frekansı ikiye böler. Giriş 13'teki (çıkış modu) mantıksal 0 ile tetikleme fazlarları VEYA ile birleştirilir ve her iki çıkışa aynı anda beslenir; mantıksal 1 ile her çıkışa ayrı ayrı faz olarak beslenir.
Çıkış transistörleri- Dahili termal korumalı npn Darlingtons (ancak akım koruması yoktur). Bu nedenle, kolektör (genellikle pozitif baraya kapalı) ile verici (yükte) arasındaki minimum voltaj düşüşü 1,5 V'tur (tipik olarak 200 mA'de) ve ortak yayıcıya sahip bir devrede bu biraz daha iyidir, 1,1 V tipik. Maksimum çıkış akımı (bir açık transistörle) 500 mA ile sınırlıdır, tüm çip için maksimum güç 1 W'dur.
2. Uygulama özellikleri
Bir MIS transistörünün kapısı üzerinde çalışın. Çıkış tekrarlayıcıları
Geleneksel olarak bir MIS transistörünün kapısı olan kapasitif bir yük üzerinde çalışırken, TL494 çıkış transistörleri bir emitör takipçisi tarafından açılır. Ortalama akım 200 mA ile sınırlı olduğunda, devre kapıyı hızlı bir şekilde şarj edebilir, ancak transistör kapalıyken onu boşaltmak imkansızdır. Geçidin topraklanmış bir direnç kullanılarak boşaltılması da tatmin edici derecede yavaştır. Sonuçta, kapı kapasitansı üzerindeki voltaj katlanarak düşer ve transistörü kapatmak için kapının 10V'tan 3V'a kadar deşarj edilmesi gerekir. Dirençten geçen deşarj akımı her zaman transistörden geçen şarj akımından daha az olacaktır (ve direnç biraz ısınacak ve yukarı hareket ederken anahtar akımını çalacaktır).
Seçenek A. Harici bir pnp transistörü aracılığıyla devreyi boşaltın (Shikhman'ın web sitesinden ödünç alınmıştır - bkz. “Jensen amplifikatör güç kaynağı”). Kapıyı şarj ederken, diyottan akan akım harici PNP transistörünü kapatır; IC çıkışı kapatıldığında diyot kapatılır, transistör açılır ve kapıyı toprağa boşaltır. Eksi - yalnızca küçük yük kapasitanslarında çalışır (IC çıkış transistörünün mevcut rezerviyle sınırlıdır).
TL598 kullanıldığında (bir itme-çekme çıkışıyla), alt bit tarafının işlevi zaten çip üzerinde kablolanmıştır. Bu durumda A seçeneği pratik değildir.
Seçenek B. Bağımsız tamamlayıcı tekrarlayıcı. Ana akım yükü harici bir transistör tarafından idare edildiğinden, yükün kapasitesi (şarj akımı) neredeyse sınırsızdır. Transistörler ve diyotlar - düşük doyma voltajına ve Ck'ye ve yeterli akım rezervine (darbe başına 1A veya daha fazla) sahip herhangi bir HF. Örneğin, KT644+646, KT972+973. Tekrarlayıcının "toprağı" doğrudan güç anahtarı kaynağının yanına lehimlenmelidir. Tekrarlayıcı transistörlerin toplayıcıları seramik kapasitansla (şemada gösterilmemiştir) baypas edilmelidir.
Hangi devrenin seçileceği öncelikle yükün yapısına (geçit kapasitansı veya anahtarlama yükü), çalışma frekansına ve darbe kenarları için zaman gereksinimlerine bağlıdır. Ve onlar (ön kısımlar) mümkün olduğu kadar hızlı olmalıdır, çünkü ısı kayıplarının çoğu MIS anahtarındaki geçici işlemler sırasında dağıtılır. Sorunun tam bir analizi için International Rectifier koleksiyonundaki yayınlara dönmenizi tavsiye ederim ancak kendimi bir örnekle sınırlayacağım.
Güçlü bir transistör - IRFI1010N - Qg = 130 nC kapısında referans toplam yüke sahiptir. Bu hiç de küçümsenecek bir başarı değil çünkü transistör son derece düşük kanal direnci (12 mOhm) sağlamak için olağanüstü geniş bir kanal alanına sahip. Bunlar, her miliohmun önemli olduğu 12V dönüştürücülerde gerekli olan anahtarlardır. Kanalın açılmasını sağlamak için kapının yere göre Vg=+6V olması gerekirken, toplam kapı yükü Qg(Vg)=60nC olmalıdır. 10V'a yüklenmiş bir geçidi güvenilir bir şekilde boşaltmak için Qg(Vg)=90nC'nin çözülmesi gerekir.
2. Akım korumasının, yumuşak başlatmanın, görev döngüsü sınırlamasının uygulanması
Kural olarak yük devresindeki seri direncin akım sensörü görevi görmesi istenir. Ancak dönüştürücünün çıkışındaki değerli volt ve watt'ları çalacak ve yalnızca yük devrelerini izleyecek ve birincil devrelerdeki kısa devreleri tespit edemeyecektir. Çözüm, birincil devrede bir endüktif akım sensörüdür.
Sensörün kendisi (akım transformatörü) minyatür bir toroidal bobindir (sensör sargısına ek olarak iç çapı, ana güç transformatörünün birincil sargısının telini serbestçe geçmelidir). Transformatörün birincil sargısının telini torusun içinden geçiriyoruz (ancak kaynağın "toprak" telinden değil!). Dedektörün yükselme süresi sabitini saat frekansının yaklaşık 3-10 periyoduna, bozunma süresini ise optokuplörün tepki akımına bağlı olarak 10 kat daha fazlasına (1,2-1,6 voltaj düşüşüyle yaklaşık 2-10 mA) ayarladık. V).
Diyagramın sağ tarafında TL494 için iki tipik çözüm bulunmaktadır. Rdt1-Rdt2 bölücü maksimum görev döngüsünü (minimum dinlenme aşaması) ayarlar. Örneğin, çıkış 4'teki Rdt1=4,7kOhm, Rdt2=47kOhm ile sabit voltaj Udt=450mV'dir, bu da %18,22'lik bir dinlenme fazına karşılık gelir (IC serisine ve çalışma frekansına bağlı olarak).
Güç açıldığında Css boşalır ve DT girişindeki potansiyel Vref'e (+5V) eşittir. Css, Rss (diğer adıyla Rdt2) aracılığıyla yüklenir ve potansiyel DT'yi sorunsuz bir şekilde bölücü tarafından sınırlanan alt sınıra düşürür. Bu "yumuşak bir başlangıçtır". Css = 47 μF ve belirtilen dirençlerle devre çıkışları açıldıktan 0,1 s sonra açılır ve 0,3-0,5 s daha içinde çalışma görev döngüsüne ulaşır.
Devrede, Rdt1, Rdt2, Css'ye ek olarak iki sızıntı var - optokuplörün kaçak akımı (şu anda 10 μA'dan yüksek değil) yüksek sıcaklıklar, oda sıcaklığında yaklaşık 0,1-1 µA) ve DT girişinden akan IC giriş transistörünün temel akımı. Bu akımların bölücünün doğruluğunu önemli ölçüde etkilememesini sağlamak için, Rdt2=Rss 5 kOhm'dan yüksek olmayacak şekilde, Rdt1 - 100 kOhm'dan yüksek olmayacak şekilde seçilir.
Elbette kontrol için bir optokuplör ve DT devresinin seçimi temel değildir. Karşılaştırıcı modunda bir hata amplifikatörü kullanmak ve jeneratörün kapasitansını veya direncini bloke etmek de mümkündür (örneğin, aynı optokuplörle) - ancak bu sadece bir kapatmadır, yumuşak bir sınırlama değildir.
TL494'te ayarlanabilir frekans ve görev döngüsüne sahip jeneratör
Deneyler yaparken ve ayarlama çalışmaları yaparken çok kullanışlı bir cihaz bir frekans üretecidir. Bunun için gereksinimler küçüktür, yalnızca ihtiyacınız vardır:
- frekans ayarı (darbe tekrarlama süresi)
- görev döngüsü ayarı (görev faktörü, darbe uzunluğu)
- geniş aralık
Jeneratörün frekans ayar aralığı son derece yüksektir - mikro devreye bağlı olarak onlarca hertz'den 500 kHz'e ve bazı durumlarda 1 MHz'e kadar; farklı üreticiler "sıkıştırılabilen" maksimum frekansın farklı gerçek değerlerine sahiptir. dışarı".
Şemanın açıklamasına geçelim:
Pit± ve Pit~ - devrenin dijital kısmının sırasıyla 16-20 volt doğrudan ve alternatif voltajla güç kaynağı.
Vout, güç ünitesinin besleme voltajıdır, jeneratörün çıkışında 12 volttan itibaren olacaktır. Devrenin dijital kısmına bu voltajdan güç sağlamak için, polariteyi (16 volttan itibaren) dikkate alarak Vout ve Pit±'yi bağlamak gerekir.
OUT(+/D) - jeneratörün güç çıkışı, polarite dikkate alınarak. + - güç kaynağı artı, D - alan etkili transistör tahliyesi. Yük onlara bağlıdır.
GDS - frekans ve güç gereksinimlerinize bağlı olarak parametrelere göre seçilen alan etkili bir transistörü bağlamak için vida bloğu. Kablolama baskılı devre kartıçıkış anahtarına giden minimum iletken uzunluğu ve gerekli genişliği dikkate alınarak yapılmıştır.
Kontroller:
Rt, jeneratörün frekans aralığını kontrol etmeye yönelik değişken bir dirençtir; direnci özel gereksinimlerinize uyacak şekilde seçilmelidir. 494 TL frekansını hesaplamak için online hesap makinesi aşağıda yer almaktadır. Direnç R2, mikro devrenin zamanlama direncinin minimum direnç değerini sınırlar. Mikro devrenin belirli bir örneği için seçilebilir veya şemada gösterildiği gibi kurulabilir.
Ct - frekans ayarlayıcı kapasitör, yine şuna atıfta bulunur: cevrimici hesap makinesi. Ayar aralığını gereksinimlerinize uyacak şekilde ayarlamanıza olanak tanır.
Rdt, görev döngüsünü ayarlamak için değişken bir dirençtir. Direnç R1 ile ayar aralığını %1 ile %99 arasında hassas bir şekilde ayarlayabilirsiniz ve bunun yerine önce bir jumper koyabilirsiniz.
| Ct, nF: | |
| R2, kOhm: | |
| Rt, kOhm: |
Devrenin çalışması hakkında birkaç söz. Mikro devrenin 13 numaralı pimine (çıkış kontrolü) düşük bir seviye uygulanarak tek çevrim moduna geçilir. Mikro devrenin alt transistörü, bir frekans ölçerin (frekans ölçer) jeneratörüne bağlantı için bir çıkış oluşturmak üzere R3 direncine yüklenir. Mikro devrenin üst transistörü, görevi güç çıkış transistörünün kapısını kontrol etmek olan tamamlayıcı bir S8050 ve S8550 transistör çifti üzerindeki sürücüyü kontrol eder. Direnç R5 geçit akımını sınırlar; değeri değiştirilebilir. L1 indüktörü ve 47n kapasiteli bir kapasitör, TL494'ü sürücünün yaratabileceği olası parazitlerden korumak için bir filtre oluşturur. İndüktörün endüktansının frekans aralığınıza uyacak şekilde ayarlanması gerekebilir. S8050 ve S8550 transistörlerinin, ön cephelerin gerekli dikliğini sağlayacak yeterli güç ve hıza sahip olmaları nedeniyle tesadüfen seçilmediğine dikkat edilmelidir. Gördüğünüz gibi şema son derece basit ve aynı zamanda işlevseldir.
Değişken direnç Rt, frekans kontrolünün düzgünlüğüne ve doğruluğuna ihtiyacınız varsa, seri bağlı iki direnç şeklinde yapılmalıdır - tek turlu ve çok turlu.
Baskılı devre kartı, geleneğe uygun olarak keçeli kalemle çizilir ve bakır sülfatla kazınır.
Gerilim, akım ve frekansa uygun hemen hemen her alan etkili transistör, güç transistörü olarak kullanılabilir. Bunlar şunlar olabilir: IRF530, IRF630, IRF640, IRF840.
Transistörün açık durumdaki direnci ne kadar düşük olursa, çalışma sırasında o kadar az ısınır. Ancak üzerinde radyatör bulunması zorunludur.
Broşürde sağlanan şemaya göre monte edilmiş ve test edilmiştir.
Sadece en önemli şeyler.
Besleme voltajı 8-35V (40V'a kadar mümkün görünüyor ama test etmedim)
Tek vuruşlu ve itme-çekme modunda çalışabilme yeteneği.
Tek çevrim modu için maksimum darbe süresi %96'dır (%4'ten az ölü zaman).
İki zamanlı versiyon için ölü zamanın süresi %4'ten az olamaz.
Pim 4'e 0...3,3V voltaj uygulayarak ölü zamanı ayarlayabilirsiniz. Ve sorunsuz bir fırlatma gerçekleştirin.
5V'luk yerleşik bir stabilize referans voltaj kaynağı ve 10mA'ya kadar bir akım vardır.
5,5...7V'nin (çoğunlukla 6,4V) altında kapanan düşük besleme voltajına karşı yerleşik koruma vardır. Sorun şu ki, bu voltajda mosfetler zaten doğrusal moda geçiyor ve yanıyor...
Rt pinini (6), referans voltaj pinini (14) veya Ct pinini (5) toprağa anahtar ile kapatarak mikro devre jeneratörünü kapatmak mümkündür.
Çalışma frekansı 1…300 kHz.
Ku=70..95dB kazancı olan iki adet yerleşik "hata" işlemsel yükselteç. Girişler - çıkışlar (1); (2) ve (15); (16). Amplifikatörlerin çıkışları bir OR elemanı ile birleştirilir, böylece çıkış voltajı daha büyük olan darbe süresini kontrol eder. Karşılaştırıcı girişlerinden biri genellikle referans voltajına (14) ve ikincisi - ihtiyaç duyulan yere bağlanır... Amplifikatörün içindeki sinyal gecikmesi 400 ns'dir, bir saat döngüsü içinde çalışacak şekilde tasarlanmamıştır.
Ortalama 200 mA akıma sahip mikro devrenin çıkış aşamaları, güçlü bir mosfet kapısının giriş kapasitansını hızlı bir şekilde şarj eder, ancak deşarjını sağlamaz. makul bir sürede. Bu nedenle harici bir sürücüye ihtiyaç vardır.
Pim (5) kapasitör C2 ve pim (6) dirençler R3; R4 - mikro devrenin dahili osilatörünün frekansını ayarlayın. İtme-çekme modunda 2'ye bölünür.
Giriş darbeleriyle tetiklenen senkronizasyon olasılığı vardır.
Ayarlanabilir frekans ve görev döngüsüne sahip tek çevrimli jeneratör
Ayarlanabilir frekans ve görev döngüsüne sahip tek çevrimli jeneratör (darbe süresinin duraklama süresine oranı). Tek transistörlü çıkış sürücüsü ile. Bu mod, pin 13'ün ortak bir güç veriyoluna bağlanmasıyla uygulanır.
Şema 1)
Mikro devrenin, bu durumda fazda çalışan iki çıkış aşaması olduğundan, çıkış akımını artırmak için paralel olarak bağlanabilirler... Veya dahil edilmez... (şemada yeşil renktedir) Ayrıca direnç R7 her zaman değildir Kurulmuş.
Ölçme işlemsel yükselteç R10 direnci üzerindeki voltajı kullanarak çıkış akımını sınırlayabilirsiniz. İkinci giriş, bölücü R5 tarafından bir referans voltajıyla beslenir; R6. Görüyorsunuz, R10 ısınacak.
Zincir C6; (3) ayağındaki R11 daha fazla stabilite için yerleştirilmiştir, veri sayfası bunu ister, ancak onsuz çalışır. Transistör aynı zamanda bir NPN yapısı olarak da kullanılabilir.
Şema (2)
Şema (3)
Ayarlanabilir frekans ve görev döngüsüne sahip tek çevrimli jeneratör. İki transistörlü çıkış sürücüsü (tamamlayıcı tekrarlayıcı).
Ne söyleyebilirim? Sinyal şekli daha iyi, anahtarlama anlarındaki geçici süreçler azaltılmış, yük kapasitesi daha yüksek ve ısı kayıpları daha düşük. Her ne kadar bu öznel bir görüş olsa da. Ancak. Artık sadece iki transistörlü sürücü kullanıyorum. Evet, geçit devresindeki direnç, geçici geçişlerin hızını sınırlar.
Şema (4)
Ve burada voltaj regülasyonu ve akım sınırlaması olan tipik bir yükseltme (yükseltme) ayarlanabilir tek uçlu dönüştürücünün bir devresine sahibiz.
Devre çalışıyor, birkaç versiyonda monte ettim. Çıkış voltajı, L1 bobininin dönüş sayısına ve R7 dirençlerinin direncine bağlıdır; R10; Kurulum sırasında seçilen R11... Makaranın kendisi herhangi bir şeye sarılabilir. Boyut - güce bağlı olarak. Halka, Sh-çekirdek, hatta çubuğun üzerinde bile. Ancak doymuş hale gelmemelidir. Bu nedenle halka ferritten yapılmışsa kesilip bir boşlukla yapıştırılması gerekir. Bilgisayar güç kaynaklarının büyük halkaları iyi çalışacaktır; kesilmelerine gerek yoktur, bunlar "toz haline getirilmiş demirden" yapılmıştır; boşluk zaten sağlanmıştır. Çekirdek W şeklindeyse, manyetik boşluk takmıyoruz; kısa orta çekirdekle geliyorlar - bunların zaten bir boşluğu var. Kısaca kalın bakır veya montaj teli ile sarıyoruz (güce bağlı olarak 0,5-1,0 mm) ve dönüş sayısı 10 veya daha fazladır (hangi voltajı almak istediğimize bağlı olarak). Yükü planlanan düşük güç voltajına bağlarız. Yaratılışımızı güçlü bir lamba aracılığıyla aküye bağlıyoruz. Lamba tam yoğunlukta yanmıyorsa bir voltmetre ve bir osiloskop alın...
R7 dirençlerini seçiyoruz; R10; R11 ve L1 bobininin dönüş sayısı, yükte amaçlanan gerilime ulaşıyor.
Herhangi bir damar üzerinde kalın tel ile Dr1'i 5...10 tur şoklayın. L1 ve Dr1'in aynı çekirdeğe sarıldığı seçenekleri bile gördüm. Kendim kontrol etmedim.
Şema (5)
Bu aynı zamanda, örneğin bir dizüstü bilgisayarı araba aküsünden şarj etmek için kullanılabilecek gerçek bir güçlendirme dönüştürücü devresidir. Girişlerdeki (15); (16) karşılaştırıcı, "verici" pilin voltajını izler ve üzerindeki voltaj seçilen eşiğin altına düştüğünde dönüştürücüyü kapatır.
Zincir C8; R12; Snubber olarak adlandırılan VD2, endüktif emisyonları bastırmak için tasarlanmıştır. Düşük voltajlı bir MOSFET tasarruf sağlar, örneğin IRF3205, yanılmıyorsam (drenaj - kaynak) 50V'a kadar dayanabilir. Ancak verimliliği büyük ölçüde azaltır. Hem diyot hem de direnç oldukça ısınır. Bu güvenilirliği artırır. Bazı modlarda (devreler), onsuz, güçlü bir transistör hemen yanar. Ama bazen tüm bunlar olmadan da çalışıyor... Osiloskopa bakmak lazım...
Şema (6)
İtme-çekme ana jeneratörü.
Çeşitli tasarım ve ayar seçenekleri.
İlk bakışta, çok çeşitli anahtarlama devreleri, gerçekten çalışan çok daha mütevazı sayıda devrelere iniyor... Genellikle "kurnaz" bir devre gördüğümde yaptığım ilk şey, onu tanıdık standartta yeniden çizmektir. bana göre. Daha önce GOST olarak adlandırılıyordu. Günümüzde nasıl çizileceği belli değil, bu da algılamayı son derece zorlaştırıyor. Ve hataları gizler. Bunun çoğunlukla bilerek yapıldığını düşünüyorum.
Yarım köprü veya köprü için ana osilatör. Bu en basit jeneratördür.Atım süresi ve frekansı manuel olarak ayarlanır. Süreyi (3) bacaktaki optokuplör kullanarak da ayarlayabilirsiniz, ancak ayar çok keskindir. Mikro devrenin çalışmasını kesmek için kullandım. Bazı "armatürler" (3) pimi kullanarak kontrol etmenin imkansız olduğunu, mikro devrenin yanacağını söylüyor, ancak deneyimim bu çözümün işlevselliğini doğruluyor. Bu arada, bir kaynak invertöründe başarıyla kullanıldı.
Şema (10)
Akım ve gerilim regülasyonunun (stabilizasyon) uygulanmasına örnekler. 12 numaralı resimde yaptığım şeyi ben de beğendim. Muhtemelen mavi kapasitörler takmanıza gerek yoktur, ancak onlara sahip olmak daha iyidir.
Şema (11)
Güç kaynağı cihazlarının tasarımında yer alan tüm elektronik mühendisleri, er ya da geç, bir yük eşdeğerinin bulunmaması veya mevcut yüklerin ve boyutlarının işlevsel sınırlamaları sorunuyla karşı karşıya kalır. Neyse ki, Rusya pazarında ucuz ve güçlü alan etkili transistörlerin ortaya çıkması durumu bir şekilde düzeltti.
Alan etkili transistörlere dayanan elektronik yüklerin amatör tasarımları, bipolar muadillerine göre elektronik direnç olarak kullanıma daha uygun olarak ortaya çıkmaya başladı: daha iyi sıcaklık stabilitesi, açık durumda neredeyse sıfır kanal direnci, düşük kontrol akımları - belirleyen ana avantajlar Güçlü cihazlarda düzenleyici bileşen olarak kullanılmaları tercih edilir. Ayrıca, fiyat listeleri çok çeşitli elektronik yük modelleriyle dolu olan cihaz üreticilerinden çok çeşitli teklifler ortaya çıktı. Ancak üreticiler, “elektronik yükler” olarak adlandırılan çok karmaşık ve çok işlevli ürünlerini ağırlıklı olarak üretime odakladıkları için, bu ürünlerin fiyatları o kadar yüksek ki, yalnızca çok zengin bir kişinin satın almaya gücü yetiyor. Doğru, zengin bir kişinin neden elektronik yüke ihtiyaç duyduğu tam olarak belli değil.
Amatör mühendislik sektörüne yönelik ticari olarak üretilmiş herhangi bir EN'yi fark etmedim. Bu, her şeyi yeniden kendi başınıza yapmanız gerekeceği anlamına gelir. Eh... Hadi başlayalım.
Elektronik Yük Eşdeğerinin Avantajları
Prensip olarak, çeşitli güç cihazlarını kurarken tasarımcılar tarafından sıklıkla kullanılan geleneksel araçlara (güçlü dirençler, akkor lambalar, termal ısıtıcılar ve diğer cihazlar) göre elektronik yük eşdeğerleri neden tercih edilir?
Güç kaynaklarının tasarımı ve onarımıyla ilgilenen portal vatandaşları şüphesiz bu sorunun cevabını biliyor. Kişisel olarak, "laboratuarınızda" bir elektronik yükün bulunması için yeterli olan iki faktör görüyorum: küçük boyutlar, basit araçlar kullanarak yük gücünü büyük sınırlar içinde kontrol edebilme yeteneği (aynı şekilde ses seviyesini veya cihazın çıkış voltajını düzenlediğimiz gibi). güç kaynağı - normal değişken bir dirençle ve güçlü anahtar kontakları, reosta motoru vb. ile değil).
Ek olarak, elektronik yükün "eylemleri" kolayca otomatikleştirilebilir, böylece elektronik yük kullanılarak bir güç cihazının test edilmesi daha kolay ve daha karmaşık hale gelir. Aynı zamanda elbette mühendisin gözleri ve elleri serbest kalıyor ve iş daha verimli hale geliyor. Ancak olası tüm çanların, ıslıkların ve mükemmelliklerin zevkleri bu makalede yok ve belki başka bir yazara ait. Bu arada, bir tür elektronik yükten daha bahsedelim - darbeli.
EN'nin darbeli versiyonunun özellikleri
Analog elektronik yükler kesinlikle iyidir ve güç cihazlarını kurarken elektronik yükleri kullananların çoğu bunun avantajlarını takdir etmiştir. Darbeli güç kaynaklarının kendine has özellikleri vardır; bu, örneğin dijital cihazların çalışması gibi bir güç kaynağının darbeli yük altında çalışmasını değerlendirmeyi mümkün kılar. Güçlü amplifikatörler ses frekanslarının güç kaynağı cihazları üzerinde de karakteristik bir etkisi vardır ve bu nedenle belirli bir amplifikatör için tasarlanan ve üretilen güç kaynağının belirli bir yük altında nasıl davranacağını bilmek güzel olurdu.
Onarılan güç kaynaklarını teşhis ederken darbeli EN kullanmanın etkisi de fark edilir. Örneğin, darbeli EN'nin yardımıyla modern bir bilgisayar güç kaynağında bir arıza bulundu. Bu 850 watt'lık güç kaynağının beyan edilen arızası şuydu: Bilgisayar, bu güç kaynağıyla çalışırken, herhangi bir uygulamayla çalışırken, kapatma sırasında tüketilen güce bakılmaksızın herhangi bir zamanda rastgele kapandı. Normal bir yük için test edildiğinde (bir dizi +3V, +5V güçlü direnç ve +12V halojen ampuller), bu güç kaynağı, yük gücünün 2/3 olmasına rağmen birkaç saat boyunca bir patlama ile çalıştı. güç ilan etti. Arıza, darbeli elektrik güç kaynağını +3V kanalına bağlarken ortaya çıktı ve ampermetre iğnesi 1A işaretine ulaştığı anda güç kaynağı kapanmaya başladı. Bu durumda diğer pozitif gerilim kanallarının her birindeki yük akımları 3A'yı aşmamıştır. Denetleme panosunun arızalı olduğu ortaya çıktı ve benzer bir tanesiyle değiştirildi (neyse ki, yanmış bir güç ünitesine sahip aynı güç kaynağı ünitesi vardı), ardından güç kaynağı ünitesi darbeli için izin verilen maksimum akımda normal şekilde çalıştı. Bu makaledeki açıklamaya konu olan güç kaynağı örneği (10A) kullanılır.
Fikir
Darbe yükü oluşturma fikri oldukça uzun zaman önce ortaya çıktı ve ilk olarak 2002'de uygulandı, ancak mevcut haliyle ve farklı bir eleman bazında ve biraz farklı amaçlarla uygulanmadı ve o zamanlar yeterli değildi. kişisel olarak bu fikri geliştirmem için teşvikler ve diğer gerekçeler. Artık yıldızlar farklı şekilde hizalanmış durumda ve bu cihazın bir sonraki enkarnasyonu için bir şeyler bir araya geldi. Öte yandan, cihazın başlangıçta biraz farklı bir amacı vardı - darbe transformatörlerinin ve bobinlerin parametrelerini kontrol etmek. Ama biri diğerine müdahale etmiyor. Bu arada, bu veya benzeri bir cihazı kullanarak endüktif bileşenleri araştırmak isteyen varsa lütfen: aşağıda saygıdeğer kişilerin (alanda) makalelerinin arşivleri bulunmaktadır. güç elektroniği) bu konuya adanmış mühendisler.
Peki prensipte “klasik” (analog) EN nedir? Kısa devre modunda çalışan akım dengeleyici. Ve başka hiçbir şey yok. Ve herhangi bir tutkuyla haklı çıkacak kişi, şarj cihazının veya kaynak makinesinin çıkış terminallerini kapatacak ve şunu söyleyecektir: bu elektronik bir yük! Elbette böyle bir kısa devrenin hem cihazlar hem de operatörün kendisi için zararlı sonuçlara yol açmayacağı bir gerçek değil, ancak her iki cihaz da gerçekten akım kaynağıdır ve bazı ince ayarlar yapıldıktan sonra, herhangi bir keyfi ilkel akım kaynağı gibi bir elektronik yük. Analog EN'deki akım, test edilen güç kaynağının çıkışındaki voltaja, kapısındaki voltaj değeri tarafından ayarlanan alan etkili transistör kanalının omik direncine bağlı olacaktır.
Darbeli bir elektrik güç kaynağındaki akım, darbe genişliğini, çıkış anahtarının açık kanalının minimum direncini ve test edilen güç kaynağının özelliklerini (kapasitörlerin kapasitansı, endüktansı) içerecek parametrelerin toplamına bağlı olacaktır. güç kaynağı bobinleri, çıkış voltajı).
Anahtar açıkken EN, test edilen güç kaynağı ünitesinin kapasitörlerinin boşaldığı ve bobinlerin (güç kaynağı ünitesinde bulunuyorlarsa) doyma eğiliminde olduğu kısa süreli bir kısa devre oluşturur. Ancak klasik bir kısa devre oluşmaz çünkü Darbe genişliği, güç kaynağı kapasitörlerinin deşarj akımının büyüklüğünü belirleyen mikrosaniye değerleriyle zamanla sınırlıdır.
Aynı zamanda, darbeli bir güç kaynağının test edilmesi, test edilen güç kaynağı için daha ekstrem bir durumdur. Ancak böyle bir kontrol, güç kaynağı cihazına sağlanan besleme iletkenlerinin kalitesi de dahil olmak üzere daha fazla "tuzak" ortaya çıkarır. Bu nedenle, darbeli bir elektrik güç kaynağını 0,8 mm çekirdek çapına ve 5A yük akımına sahip bakır tellerin bağlanmasıyla 12 voltluk bir güç kaynağına bağlarken, elektrik güç kaynağındaki osilogram, dikdörtgen şeklinde bir dizi olan dalgalanmaları ortaya çıkardı. 2V'a kadar salınımlı darbeler ve besleme voltajına eşit genliğe sahip keskin sivri uçlar. Güç kaynağının terminallerinde, elektrik güç kaynağından neredeyse hiç titreşim yoktu. EN'nin kendisinde, her bir EN besleme iletkeninin çekirdek sayısı 6'ya kadar artırılarak dalgalanmalar minimuma indirildi (50 mV'den az). "İki çekirdekli" versiyonda, "altı" ile karşılaştırılabilir minimum dalgalanma -core” versiyonu, kabloları yük ile besleyen bağlantı noktalarına 4700 mF kapasiteli ek bir elektrolitik kondansatör takılarak elde edildi. Bu nedenle, bir güç kaynağı oluştururken darbeli güç kaynağı çok faydalı olabilir.
Şema
EN, popüler (çok sayıda geri dönüştürülmüş bilgisayar güç kaynağı sayesinde) bileşenler kullanılarak monte edilmiştir. EN devresi ayarlanabilir frekans ve darbe genişliğine sahip, termal ve akım korumalı bir jeneratör içerir. Jeneratör PWM'de yapılmıştır 494 TL.
Frekans ayarı değişken direnç R1 tarafından gerçekleştirilir; görev döngüsü - R2; termal hassasiyet - R4; akım sınırı - R14.
Jeneratör çıkışı, 4 veya daha fazla alan etkili transistörlerin kapı kapasitansı üzerinde çalışacak şekilde bir emitör takipçisi (VT1, VT2) tarafından çalıştırılır.
Devrenin jeneratör kısmı ve VT1, VT2 transistörlerindeki tampon aşaması, +12...15V çıkış voltajına ve 2A'ya kadar akıma sahip ayrı bir güç kaynağından veya gücün +12V kanalından beslenebilir. Tedarik test ediliyor.
EN çıkışı (alan etkili transistörün drenajı) test edilen güç kaynağının "+" ucuna bağlanır, EN'nin ortak kablosu güç kaynağının ortak kablosuna bağlanır. Alan etkili transistörlerin kapılarının her biri (grup kullanımları durumunda), tampon aşamasının çıkışına kendi direnciyle bağlanmalı, kapı parametrelerindeki (kapasitans, eşik voltajı) fark dengelenmeli ve senkron çalışma sağlanmalıdır. anahtarlardan.
Fotoğraflar, EN kartında bir çift LED'in bulunduğunu göstermektedir: yeşil - yük gücü göstergesi, kırmızı, mikro devre hata amplifikatörlerinin kritik bir sıcaklıkta (sabit ışık) veya akım sınırlı olduğunda (zar zor fark edilir titreme) çalışmasını gösterir. Kırmızı LED'in çalışması, vericisi ortak bir kabloya bağlı olan KT315 transistöründeki bir anahtarla kontrol edilir; mikro devrenin pimi 3 ile taban (5-15 kOhm'luk bir direnç aracılığıyla); toplayıcı - (1,1 kOhm'luk bir direnç aracılığıyla), anodu DA1 mikro devresinin 8, 11, 12 numaralı pinlerine bağlı olan LED'in katodu ile. Bu düğüm şemada gösterilmemiştir çünkü kesinlikle zorunlu değildir.
Direnç R16 ile ilgili. Üzerinden 10A'lık bir akım geçtiğinde, direncin harcadığı güç 5W olacaktır (diyagramda gösterilen dirençle birlikte). Gerçek tasarımda 0,1 Ohm dirence sahip bir direnç kullanılmış (gerekli değer bulunamamıştır) ve aynı akımda gövdesinde harcanan güç 10 W olacaktır. Bu durumda direncin sıcaklığı, (fotoğrafta gösterilen radyatörü kullanırken) fazla ısınmayan EN tuşlarının sıcaklığından çok daha yüksektir. Bu nedenle, sıcaklık sensörünü EN tuşlarıyla radyatöre değil, R16 direncine (veya yakın çevresine) monte etmek daha iyidir.
TL494 yongası, çeşitli topolojilere ve güçlere sahip anahtarlamalı güç kaynakları oluşturmak için mükemmel olan bir PWM denetleyicisidir. Hem tek zamanlı hem de iki zamanlı modlarda çalışabilir.
Yerli analogu KR1114EU4 mikro devresidir. Texas Instruments, International Rectifier, ON Semiconductor, Fairchild Semiconductor - birçok üretici bu PWM kontrol cihazını üretmektedir. Fairchild Semiconductor bunu örneğin KA7500B olarak adlandırıyor.
Sadece pin tanımlarına bakarsanız, bu mikro devrenin oldukça geniş bir ayar yelpazesine sahip olduğu anlaşılıyor.
Tüm pinlerin tanımlarına bakalım:
- ilk hata karşılaştırıcısının ters çevirmeyen girişi
- ilk hata karşılaştırıcısının girişinin ters çevrilmesi
- geribildirim girişi
- ölü zaman ayar girişi
- harici bir zamanlama kapasitörünü bağlamak için çıkış
- zamanlama direncini bağlamak için çıkış
- mikro devrenin ortak pimi, eksi güç kaynağı
- ilk çıkış transistörünün toplayıcı pimi
- ilk çıkış transistörünün verici pimi
- ikinci çıkış transistörünün verici pimi
- ikinci çıkış transistörünün toplayıcı pimi
- besleme gerilimi girişi
- Tek çevrimli veya itme-çekme çalışma modunu seçmek için giriş
mikro devreler - dahili 5 volt referans çıkışı
- ikinci hata karşılaştırıcısının girişinin ters çevrilmesi
- ikinci hata karşılaştırıcının ters çevirmeyen girişi
Fonksiyonel diyagramda mikro devrenin iç yapısını görebilirsiniz.
Soldaki üst iki pin, burada "Osilatör" olarak etiketlenen dahili rampa voltaj üretecinin parametrelerini ayarlamak içindir. Mikro devrenin normal çalışması için üretici, 470 pF ila 10 μF aralığında kapasiteye sahip bir zamanlama kapasitörünün ve 1,8 kOhm ila 500 kOhm aralığında bir zamanlama direncinin kullanılmasını önerir. Önerilen çalışma frekansı aralığı 1 kHz ila 300 kHz arasındadır. Frekans f = 1,1/RC formülü kullanılarak hesaplanabilir. Dolayısıyla, çalışma modunda pin 5, yaklaşık 3 voltluk bir testere dişi voltajına sahip olacaktır. Mikro devrenin iç devrelerinin parametrelerine bağlı olarak farklı üreticiler için farklılık gösterebilir.
Örneğin, 1nF kapasiteli bir kapasitör ve 10kOhm'luk bir direnç kullanırsanız, çıkış 5'teki testere dişi voltajının frekansı yaklaşık olarak f = 1,1/(10000*0,000000001) = 110000Hz olacaktır. Frekans, üreticiye göre +-%3 oranında farklılık gösterebilir. sıcaklık rejimi bileşenler.
Ölü zaman ayar girişi 4, darbeler arasındaki duraklamayı belirlemek için tasarlanmıştır. Diyagramda “Ölü Zaman Kontrol Karşılaştırıcısı” olarak adlandırılan ölü zaman karşılaştırıcısı, testere voltajının giriş 4'e verilen voltajdan yüksek olması durumunda çıkış darbelerine izin verecektir. Böylece giriş 4'e 0 ila 3 volt arasında bir voltaj uygulanarak giriş 4, çıkış darbelerinin görev döngüsünü ayarlayabilirsiniz, bu durumda maksimum çalışma döngüsü süresi, mikro devrenin itme-çekme modunda sırasıyla tek döngü modunda% 96 ve% 48 olabilir. Buradaki minimum duraklama, 0,1 volt voltajlı yerleşik bir kaynak tarafından sağlanan% 3 ile sınırlıdır. Pin 3 de önemlidir ve üzerindeki voltaj da çıkış darbelerinin çözümlenmesinde rol oynar.
Hata karşılaştırıcıların 1 ve 2 numaralı pinlerinin yanı sıra 15 ve 16 numaralı pinleri, tasarlanan cihazı aşırı akım ve voltaj aşırı yüklerinden korumak için kullanılabilir. Pim 1'e sağlanan voltaj, pim 2'ye sağlanan voltajdan daha yüksek olursa veya pim 16'ya sağlanan voltaj, pim 15'e sağlanan voltajdan daha yüksek olursa, PWM Karşılaştırıcı girişi (pim 3), darbeleri engellemek için sinyal alacaktır. çıktı. Bu karşılaştırıcıların kullanılması planlanmıyorsa, evirmeyen girişleri toprağa kısa devre yaparak ve evirici girişleri referans voltaj kaynağına (pim 14) bağlayarak bloke edilebilirler.
Pim 14, çipin içine yerleştirilmiş stabilize edilmiş 5 voltluk bir referans voltaj kaynağının çıkışıdır. Koruma devrelerini kurmak, yumuşak başlatma veya sabit veya ayarlanabilir darbe süresini ayarlamak için voltaj bölücüler olabilen bu pime 10 mA'e kadar akım tüketen devreler bağlanabilir.
Pim 12, mikro devrenin 7 ila 40 voltluk bir besleme voltajıyla beslenir. Kural olarak 12 volt stabilize voltaj kullanılır. Güç devresindeki her türlü girişimi ortadan kaldırmak önemlidir.
Pim 13, mikro devrenin çalışma modundan sorumludur. Ona 5 voltluk bir referans voltajı uygulanırsa (pim 14'ten), mikro devre itme-çekme modunda çalışacak ve çıkış transistörleri sırayla antifazda açılacak ve çıkış transistörlerinin her birinin anahtarlama frekansı pin 5'teki testere dişi voltajının frekansının yarısına eşit olacaktır. Ancak pin 13'ü güç kaynağının eksi noktasına kapatırsanız, çıkış transistörleri paralel çalışacak ve frekans, pindeki testerenin frekansına eşit olacaktır. 5, yani jeneratörün frekansı.
Mikro devrenin çıkış transistörlerinin her biri için maksimum akım (pimler 8,9,10,11) 250mA'dır, ancak üretici 200mA'nın aşılmasını önermez. Buna göre, çıkış transistörlerini paralel çalıştırırken (pim 9, pim 10'a ve pim 8, pim 11'e bağlanır), izin verilen maksimum akım 500mA olacaktır, ancak 400mA'yı aşmamak daha iyidir.
Yükleniyor...
