Furnizimet me energji me modalitet të ndërprerë (UPS) janë shumë të zakonshme. Kompjuteri që po përdorni tani ka një UPS me shumë tension (+12, -12, +5, -5 dhe +3.3V të paktën). Pothuajse të gjitha blloqet e tilla kanë një çip të veçantë kontrollues PWM, zakonisht të tipit TL494CN. Analogu i tij është mikroqarku i brendshëm M1114EU4 (KR1114EU4).
Producers
Mikroqarku në shqyrtim i përket listës së qarqeve elektronike të integruara më të zakonshme dhe më të përdorura. Paraardhësi i tij ishte seria Unitrode UC38xx e kontrollorëve PWM. Në vitin 1999, kjo kompani u ble nga Texas Instruments, dhe që atëherë ka filluar zhvillimi i një linje të këtyre kontrollorëve, duke çuar në krijimin në fillim të viteve 2000. Çipat e serisë TL494. Përveç UPS-ve të përmendura tashmë më sipër, ato mund të gjenden në rregullatorët e tensionit DC, në disqet e kontrolluar, në startues të butë, me një fjalë, kudo ku përdoret kontrolli PWM.
Ndër firmat që klonuan këtë çip, ka marka të tilla me famë botërore si Motorola, Inc, International Rectifier,Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Ata të gjithë japin një përshkrim të detajuar të produkteve të tyre, të ashtuquajturën fletë të dhënash TL494CN.
Dokumentacioni
Analiza e përshkrimeve të llojit të konsideruar të mikrocirkut nga prodhues të ndryshëm tregon identitetin praktik të karakteristikave të tij. Sasia e informacionit të dhënë nga firma të ndryshme është pothuajse e njëjtë. Për më tepër, fleta e të dhënave TL494CN nga marka të tilla si Motorola, Inc dhe ON Semiconductor përsërisin njëra-tjetrën në strukturën, figurat, tabelat dhe grafikët e saj. Prezantimi i materialit nga Texas Instruments është disi i ndryshëm nga ata, megjithatë, me një studim të kujdesshëm, bëhet e qartë se bëhet fjalë për një produkt identik.
Caktimi i çipit TL494CN
Le të fillojmë tradicionalisht ta përshkruajmë atë me qëllimin dhe listën e pajisjeve të brendshme. Është një kontrollues PWM me frekuencë fikse i projektuar kryesisht për aplikacionet UPS, që përmban pajisjet e mëposhtme:
- gjenerator i tensionit të dhëmbëve sharrë (SPG);
- përforcues gabimi;
- burimi i tensionit të referencës (referencës) +5 V;
- qarku i rregullimit të kohës së vdekur;
- çelsat e transistorit dalës për rrymë deri në 500 mA;
- skema për zgjedhjen e operacionit me një goditje ose me dy goditje.
Limits
Si çdo mikroqark tjetër, përshkrimi i TL494CN duhet të përmbajë një listë të karakteristikave maksimale të lejueshme të performancës. Le t'i japim ato bazuar në të dhënat nga Motorola, Inc:
- Furnizimi me energji elektrike: 42 V.
- Tension kolektortranzistori i daljes: 42 V.
- Rryma e kolektorit të transistorit dalës: 500 mA.
- Diapazoni i tensionit të hyrjes së amplifikatorit: -0,3V deri në +42V.
- Shpërndarja e energjisë (në t< 45°C): 1000 mW.
- Diapazoni i temperaturës së ruajtjes: -55 deri +125°C.
- Diapazoni i temperaturës së funksionimit të ambientit: nga 0 në +70 °С.
Duhet të theksohet se parametri 7 për çipin TL494IN është disi më i gjerë: nga -25 në +85 °С.
Dizajni i çipit TL494CN
Përshkrimi në Rusisht i përfundimeve të çështjes së tij është paraqitur në figurën më poshtë.
Mikroqarku vendoset në një paketë plastike (kjo tregohet me shkronjën N në fund të përcaktimit të saj) paketim 16-pin me priza të tipit pdp.
Pamja e tij shfaqet në foton më poshtë.
TL494CN: diagrami funksional
Pra, detyra e këtij mikroqarku është modulimi i gjerësisë së pulsit (PWM, ose i moduluar me gjerësi pulsi në anglisht (PWM)) i pulseve të tensionit të krijuar brenda UPS-ve të rregulluara dhe të parregulluara. Në furnizimet me energji të tipit të parë, diapazoni i kohëzgjatjes së pulsit, si rregull, arrin vlerën maksimale të mundshme (~ 48% për çdo dalje në qarqet push-tërheqëse, të përdorura gjerësisht për fuqizimin e amplifikatorëve audio të makinave).
Chip TL494CN ka gjithsej 6 kunja dalëse, 4 prej tyre (1, 2, 15, 16) janë hyrje të amplifikatorëve të gabimeve të brendshme që përdoren për të mbrojtur UPS-në nga mbingarkesat aktuale dhe të mundshme. Pini 4 është hyrjasinjal nga 0 në 3 V për të rregulluar ciklin e punës së impulseve drejtkëndore të daljes, dhe3 është dalja e krahasuesit dhe mund të përdoret në disa mënyra. 4 të tjerë (numrat 8, 9, 10, 11) janë kolektorë dhe emetues të lirë të transistorëve me një rrymë ngarkese maksimale të lejueshme prej 250 mA (në modalitetin e vazhdueshëm, jo më shumë se 200 mA). Ato mund të lidhen në çifte (9 në 10 dhe 8 në 11) për të drejtuar MOSFET me fuqi të lartë me një kufi aktual prej 500 mA (maksimumi 400 mA i vazhdueshëm).
Cila është pjesa e brendshme e TL494CN? Diagrami i tij është paraqitur në figurën më poshtë.
Mikroqarku ka një burim të integruar të tensionit referues (ION) +5 V (Nr. 14). Zakonisht përdoret si një tension referimi (me një saktësi prej ± 1%) i aplikuar në hyrjet e qarqeve që konsumojnë jo më shumë se 10 mA, për shembull, në pinin 13 të zgjedhjes së funksionimit me një ose dy goditje të mikroqark: nëse ka +5 V në të, zgjidhet mënyra e dytë, nëse ka një minus të tensionit të furnizimit në të - i pari.
Për të rregulluar frekuencën e gjeneratorit të tensionit të sharrës (GPN), përdoren një kondensator dhe një rezistencë, të lidhura përkatësisht me kunjat 5 dhe 6. Dhe, sigurisht, mikroqarku ka terminale për lidhjen plus dhe minus të burimit të energjisë (numrat 12 dhe 7, përkatësisht) në rangun nga 7 në 42 V.
Diagrami tregon se ka një numër pajisjesh të brendshme në TL494CN. Një përshkrim në Rusisht i qëllimit të tyre funksional do të jepet më poshtë gjatë prezantimit të materialit.
Funksionet e terminalit hyrës
Ashtu si çdopajisje të tjera elektronike. Mikroqarku në fjalë ka hyrjet dhe daljet e veta. Ne do të fillojmë me të parën. Një listë e këtyre kunjave TL494CN është dhënë tashmë më lart. Një përshkrim në Rusisht i qëllimit të tyre funksional do të jepet më poshtë me shpjegime të hollësishme.
Output 1
Ky është hyrja pozitive (jo invertuese) e amplifikatorit të gabimit 1. Nëse voltazhi në të është më i ulët se voltazhi në pinin 2, dalja e amplifikatorit të gabimit 1 do të jetë e ulët. Nëse është më i lartë se në pin 2, sinjali i amplifikuesit 1 të gabimit do të shkojë lart. Dalja e amplifikatorit në thelb përsërit hyrjen pozitive duke përdorur pinin 2 si referencë. Funksionet e amplifikatorëve të gabimit do të përshkruhen më në detaje më poshtë.
Përfundim 2
Kjo është hyrja negative (përmbysëse) e amplifikatorit të gabimit 1. Nëse ky pin është më i lartë se pini 1, dalja e amplifikatorit të gabimit 1 do të jetë e ulët. Nëse voltazhi në këtë kunj është më i ulët se voltazhi në pinin 1, dalja e amplifikatorit do të jetë e lartë.
Përfundim 15
Funksionon saktësisht njësoj si 2. Shpesh përforcuesi i dytë i gabimit nuk përdoret në TL494CN. Qarku i tij komutues në këtë rast përmban pinin 15 të lidhur thjesht me 14-tën (tensioni i referencës +5 V).
Përfundim 16
Funksionon njësoj si 1. Zakonisht lidhet me 7 të zakonshme kur nuk përdoret amplifikuesi i dytë i gabimit. Me pinin 15 të lidhur me +5V dhe 16 të lidhur në të përbashkët, dalja e amplifikatorit të dytë është e ulët dhe për këtë arsye nuk ka asnjë efekt në funksionimin e çipit.
Përfundim 3
Ky pin dhe çdo amplifikues i brendshëm TL494CNtë lidhura me njëra-tjetrën nëpërmjet diodave. Nëse sinjali në daljen e ndonjërit prej tyre ndryshon nga i ulët në i lartë, atëherë në numrin 3 ai gjithashtu shkon lart. Kur sinjali në këtë kunj tejkalon 3.3 V, impulset e daljes fiken (cikli i punës zero). Kur voltazhi në të është afër 0 V, kohëzgjatja e pulsit është maksimale. Midis 0 dhe 3,3 V, gjerësia e pulsit është 50% deri në 0% (për secilën nga daljet e kontrolluesit PWM - në kunjat 9 dhe 10 në shumicën e pajisjeve).
Nëse kërkohet, pin 3 mund të përdoret si sinjal hyrës ose mund të përdoret për të siguruar amortizimin për shpejtësinë e ndryshimit të gjerësisë së pulsit. Nëse voltazhi në të është i lartë (> ~ 3.5 V), nuk ka asnjë mënyrë për të nisur UPS-në në kontrolluesin PWM (nuk do të ketë impulse prej tij).
Përfundim 4
Kontrollon ciklin e punës së pulseve të daljes (eng. Dead-Time Control). Nëse voltazhi në të është afër 0 V, mikroqarku do të jetë në gjendje të nxjerrë si gjerësinë minimale të mundshme ashtu edhe atë maksimale të impulsit (e cila përcaktohet nga sinjalet e tjera hyrëse). Nëse një tension prej rreth 1,5 V aplikohet në këtë kunj, gjerësia e pulsit të daljes do të kufizohet në 50% të gjerësisë së tij maksimale (ose ~25% cikli i punës për një kontrollues PWM push-tërheqës). Nëse voltazhi në të është i lartë (> ~ 3.5V), nuk ka asnjë mënyrë për të nisur UPS-në në TL494CN. Qarku i tij komutues shpesh përmban numrin 4, të lidhur direkt me tokën.
E rëndësishme për t'u mbajtur mend! Sinjali në kunjat 3 dhe 4 duhet të jetë nën ~3,3 V. Po sikur të jetë afër, të themi, +5 V? Siatëherë TL494CN do të sillet? Qarku i konvertuesit të tensionit në të nuk do të gjenerojë impulse, d.m.th. nuk do të ketë tension në dalje nga UPS
Përfundim 5
Shërben për të lidhur kondensatorin e kohës Ct, dhe kontakti i dytë i tij lidhet me tokën. Vlerat e kapacitetit janë zakonisht 0,01 µF deri në 0,1 µF. Ndryshimet në vlerën e këtij komponenti çojnë në një ndryshim në frekuencën e GPN dhe pulseve të daljes së kontrolluesit PWM. Si rregull, këtu përdoren kondensatorë me cilësi të lartë me një koeficient shumë të ulët të temperaturës (me shumë pak ndryshim të kapacitetit me ndryshimin e temperaturës).
Përfundim 6
Për të lidhur rezistencën e përcaktimit të kohës Rt, dhe kontakti i dytë i tij lidhet me tokën. Vlerat Rt dhe Ct përcaktojnë frekuencën e FPG.
f=1, 1: (Rt x Ct)
Përfundim 7
Lidhet me telin e përbashkët të qarkut të pajisjes në kontrolluesin PWM.
Përfundim 12
Shënohet me shkronjat VCC. "Plus" i furnizimit me energji TL494CN është i lidhur me të. Qarku i tij komutues zakonisht përmban nr. 12 të lidhur me çelësin e furnizimit me energji elektrike. Shumë UPS e përdorin këtë kunj për të ndezur dhe fikur rrymën (dhe vetë UPS-në). Nëse ka +12 V dhe numri 7 është i tokëzuar, çipat FPV dhe ION do të funksionojnë.
Përfundim 13
Ky është hyrja e modalitetit të funksionimit. Funksionimi i tij është përshkruar më sipër.
Funksionet e terminaleve dalëse
Më sipër ato u renditën për TL494CN. Një përshkrim në Rusisht i qëllimit të tyre funksional do të jepet më poshtë me shpjegime të hollësishme.
Përfundim 8
Për këtëÇipi ka 2 transistorë npn të cilët janë çelësat e tij të daljes. Ky kunj është kolektori i tranzistorit 1, i lidhur zakonisht me një burim të tensionit DC (12 V). Megjithatë, në qarqet e disa pajisjeve, ai përdoret si një dalje dhe mund të shihni një gjarpërim në të (si dhe në nr. 11).
Përfundim 9
Ky është emetuesi i transistorit 1. Ai drejton transistorin UPS me fuqi të lartë (efekti i fushës në shumicën e rasteve) në një qark shtytës-tërheqës, qoftë drejtpërdrejt ose nëpërmjet një transistori të ndërmjetëm.
Output 10
Ky është emetuesi i transistorit 2. Në modalitetin me një cikël, sinjali në të është i njëjtë si në 9. Nga ana tjetër është i ulët dhe anasjelltas. Në shumicën e pajisjeve, sinjalet nga emetuesit e çelsave të tranzitorit dalës të mikroqarkut në fjalë drejtojnë transistorë të fuqishëm me efekt në terren, të cilët futen në gjendjen ON kur voltazhi në kunjat 9 dhe 10 është i lartë (mbi ~ 3,5 V, por nuk i referohet nivelit 3.3 V në nr. 3 dhe 4).
Përfundim 11
Ky është kolektori i transistorit 2, i lidhur zakonisht me një burim të tensionit DC (+12V).
Shënim: Në pajisjet në TL494CN, qarku i komutimit mund të përmbajë kolektorë dhe emetues të transistorëve 1 dhe 2 si dalje të kontrolluesit PWM, megjithëse opsioni i dytë është më i zakonshëm. Megjithatë, ka opsione kur saktësisht kunjat 8 dhe 11 janë dalje. Nëse gjeni një transformator të vogël në qarkun midis IC dhe FET-ve, sinjali i daljes ka shumë të ngjarë të merret prej tyre.(nga koleksionistët)
Përfundim 14
Ky është prodhimi ION, i përshkruar gjithashtu më sipër.
Parimi i punës
Si funksionon çipi TL494CN? Ne do të japim një përshkrim të rendit të punës së tij bazuar në materialet nga Motorola, Inc. Dalja e modulimit të gjerësisë së pulsit arrihet duke krahasuar sinjalin pozitiv të dhëmbit sharrë nga kondensatori Ct me cilindo nga dy sinjalet e kontrollit. Tranzistorët e daljes Q1 dhe Q2 nuk janë as të mbyllura për t'i hapur ato vetëm kur hyrja e orës së këmbëzës (C1) (shih diagramin e funksionit TL494CN) zbret.
Kështu, nëse në hyrjen C1 të këmbëzës niveli i një njësie logjike, atëherë transistorët e daljes mbyllen në të dy mënyrat e funksionimit: me një cikël dhe me shtytje. Nëse një sinjal i orës është i pranishëm në këtë hyrje, atëherë në modalitetin shtytës-tërheqës, çelsat e transistorit hapen një nga një pas mbërritjes së ndërprerjes së pulsit të orës në këmbëz. Në modalitetin me një cikël, këmbëza nuk përdoret dhe të dy çelësat e daljes hapen në mënyrë sinkronike.
Kjo gjendje e hapur (në të dy mënyrat) është e mundur vetëm në atë pjesë të periudhës FPV kur voltazhi i dhëmbit të sharrës është më i madh se sinjalet e kontrollit. Kështu, një rritje ose ulje në madhësinë e sinjalit të kontrollit shkakton një rritje ose ulje lineare të gjerësisë së pulseve të tensionit në daljet e mikroqarkut, përkatësisht.
Tensioni nga pin 4 (kontrolli i kohës së vdekur), hyrjet e amplifikatorit të gabimit ose hyrja e sinjalit të reagimit nga pin 3 mund të përdoren si sinjale kontrolli.
Hapat e parë në punën me një mikroqark
Para se të bëniçdo pajisje e dobishme, rekomandohet të mësoni se si funksionon TL494CN. Si të kontrolloni nëse funksionon?
Merrni tabelën tuaj të bukës, vendosni IC mbi të dhe lidhni telat sipas diagramit më poshtë.
Nëse gjithçka është e lidhur siç duhet, qarku do të funksionojë. Lërini kunjat 3 dhe 4 jo të lira. Përdorni oshiloskopin tuaj për të kontrolluar funksionimin e FPV - në pinin 6 duhet të shihni një tension të dhëmbit sharrë. Rezultatet do të jenë zero. Si të përcaktoni performancën e tyre në TL494CN. Kontrollimi mund të bëhet kështu:
- Lidh daljen e komenteve (3) dhe daljen e kontrollit të kohës së vdekur (4) me tokën (7).
- Tani duhet të zbuloni valën katrore në daljet e IC.
Si të amplifikoni sinjalin e daljes?
Dalja e TL494CN është rrymë mjaft e ulët dhe sigurisht që dëshironi më shumë energji. Kështu, ne duhet të shtojmë disa transistorë të fuqishëm. Më të lehtat për t'u përdorur (dhe shumë të lehta për t'u marrë - nga një motherboard i vjetër kompjuteri) janë MOSFET-et me fuqi n-kanale. Në të njëjtën kohë, ne duhet të përmbysim daljen e TL494CN, sepse nëse lidhim një MOSFET me n kanal me të, atëherë në mungesë të një impulsi në daljen e mikroqarkut, ai do të jetë i hapur për rrjedhën DC. Në këtë rast, MOSFET thjesht mund të digjet … Kështu ne nxjerrim transistorin universal npn dhe e lidhim atë sipas diagramit më poshtë.
MOSFET i fuqishëm në këtëqarku kontrollohet në mënyrë pasive. Kjo nuk është shumë e mirë, por për qëllime testimi dhe fuqi të ulët është mjaft e përshtatshme. R1 në qark është ngarkesa e tranzistorit npn. Zgjidhni atë sipas rrymës maksimale të lejuar të kolektorit të tij. R2 përfaqëson ngarkesën e fazës sonë të fuqisë. Në eksperimentet e mëposhtme, ai do të zëvendësohet nga një transformator.
Nëse tani shikojmë sinjalin në pinin 6 të mikroqarkut me një oshiloskop, do të shohim një "sharrë". Në 8 (K1) ju mund të shihni ende pulse me valë katrore dhe në kullimin e pulseve MOSFET të së njëjtës formë, por më të mëdha.
Si të rritet tensioni i daljes?
Tani le të ngremë pak tension me TL494CN. Diagrami i ndërrimit dhe instalimeve elektrike është i njëjtë - në tabelën e bukës. Natyrisht, nuk mund të merrni një tension mjaft të lartë në të, veçanërisht pasi nuk ka asnjë lavaman nxehtësie në MOSFET-et e fuqisë. Megjithatë, lidhni një transformator të vogël në fazën e daljes sipas këtij diagrami.
Perdredha kryesore e transformatorit përmban 10 rrotullime. Dredha-dredha dytësore përmban rreth 100 kthesa. Kështu, raporti i transformimit është 10. Nëse aplikoni 10 V në primar, duhet të merrni rreth 100 V në dalje. Bërthama është prej ferriti. Mund të përdorni një bërthamë me madhësi mesatare nga transformatori i furnizimit me energji të kompjuterit.
Kini kujdes, dalja e transformatorit është e tensionit të lartë. Rryma është shumë e ulët dhe nuk do t'ju vrasë. Por ju mund të merrni një goditje të mirë. Një rrezik tjetër është nëse instaloni një të madhekondensatori në dalje, do të grumbullojë një ngarkesë të madhe. Prandaj, pas fikjes së qarkut, ai duhet të shkarkohet.
Në daljen e qarkut, mund të ndizni çdo tregues si një llambë, si në foton më poshtë.
Funksionon me tension DC dhe ka nevojë për rreth 160 V për t'u ndezur. (Furnizimi me energji elektrike i të gjithë pajisjes është rreth 15 V - një renditje me madhësi më të ulët.)
Qarku i daljes së transformatorit përdoret gjerësisht në çdo UPS, duke përfshirë furnizimin me energji për PC. Në këto pajisje, transformatori i parë, i lidhur nëpërmjet çelësave të tranzistorit në daljet e kontrolluesit PWM, shërben për izolimin galvanik të pjesës së tensionit të ulët të qarkut, që përfshin TL494CN, nga pjesa e tij me tension të lartë, e cila përmban tensionin e rrjetit. transformator.
rregullator i tensionit
Si rregull, në pajisjet e vogla elektronike të prodhuara në shtëpi, energjia sigurohet nga një UPS tipik PC, i prodhuar në TL494CN. Qarku i furnizimit me energji të një PC është i njohur dhe vetë blloqet janë lehtësisht të arritshme, pasi miliona PC të vjetër asgjësohen çdo vit ose shiten për pjesë këmbimi. Por si rregull, këto UPS nuk prodhojnë tensione më të larta se 12 V. Kjo është shumë pak për një makinë me frekuencë të ndryshueshme. Sigurisht, mund të provoni të përdorni një UPS PC me mbitension 25 V, por ai do të ishte i vështirë për t'u gjetur dhe shumë energji do të shpërndahej në 5 V në portat logjike.
Megjithatë, në TL494 (ose analoge) mund të ndërtoni çdo qark me akses në fuqi dhe tension të rritur. Përdorimi i pjesëve tipike nga PC UPS dhe MOS me fuqi të lartëtransistorët nga pllaka amë, mund të ndërtoni një rregullator të tensionit PWM në TL494CN. Qarku i konvertuesit është paraqitur në figurën më poshtë.
Në të mund të shihni qarkun e ndërrimit të mikroqarkut dhe fazën e daljes në dy transistorë: një npn universale dhe një MOS të fuqishëm.
Pjesët kryesore: T1, Q1, L1, D1. T1 bipolar përdoret për të drejtuar një MOSFET me fuqi të lidhur në një mënyrë të thjeshtuar, të ashtuquajturat. "pasive". L1 është një induktor nga një printer i vjetër HP (rreth 50 rrotullime, 1 cm i lartë, 0,5 cm i gjerë me dredha-dredha, mbytje e hapur). D1 është një diodë Schottky nga një pajisje tjetër. TL494 lidhet në një mënyrë alternative për sa më sipër, megjithëse mund të përdoret njëra nga këto.
C8 është një kapacitet i vogël për të parandaluar efektin e zhurmës që hyn në hyrjen e amplifikatorit të gabimit, një vlerë prej 0.01uF do të jetë pak a shumë normale. Vlerat më të mëdha do të ngadalësojnë vendosjen e tensionit të dëshiruar.
C6 është një kondensator edhe më i vogël, përdoret për të filtruar zhurmën me frekuencë të lartë. Kapaciteti i tij është deri në disa qindra pikofarad.
