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Circuito de comutação do inversor Tl494. Controlando as teclas de alimentação de uma fonte de alimentação comutada usando tl494

[+] Complementado com arquivos de escala e fotografias.

Esquema e descrição das alterações


Arroz. 1


Um chip TL494 é usado como um controlador de controle PWM D1. É produzido por várias empresas estrangeiras com nomes diferentes. Por exemplo, IR3M02 (SHARP, Japão), µА494 (FAIRCHILD, EUA), КА7500 (SAMSUNG, Coréia), МВ3759 (FUJITSU, Japão) - etc. Todos esses microcircuitos são análogos do microcircuito KR1114EU4.

Antes de atualizar, você precisa verificar o funcionamento do UPS, caso contrário, nada de bom resultará disso.

Retiramos o interruptor 115/230V e as tomadas para cabos de ligação. No lugar do soquete superior, instalamos um microamperímetro RA1 para 150 - 200 μA de gravadores de fita cassete, a escala nativa é removida, uma escala feita por você com o programa FrontDesigner é instalada, os arquivos da escala são anexados.


Fechamos o local do soquete inferior com estanho e fazemos furos para os resistores R4 e R10. No painel traseiro do gabinete, instalamos os terminais Kl1 e Kl2. Na placa UPS, deixamos os fios provenientes dos barramentos GND e + 12V, soldamos nos terminais Kl1 e Kl2. O fio PS-ON (se houver) é conectado ao terra (GND).

Com um cortador de metal, cortamos os trilhos da placa de circuito impresso do UPS que levam aos terminais nº 1, 2, 3, 4, 13, 14, 15, 16 do microcircuito DA1 e soldamos as peças de acordo com o diagrama (Fig. 1).

Substituímos todos os capacitores eletrolíticos do barramento de + 12V por capacitores de 25 Volts. Conectamos o ventilador normal M1 através do regulador de tensão DA2.
Durante a instalação, também deve-se levar em consideração que os resistores R12 e R13 aquecem durante a operação da unidade, eles devem ser colocados mais próximos do ventilador.

Montado corretamente, sem erros, o dispositivo inicia imediatamente. Ao alterar a resistência do resistor R10, verificamos os limites para ajustar a tensão de saída, de cerca de 3 - 6 a 18 - 25 V (dependendo da instância específica). Selecionamos um resistor constante em série com R10, limitando o limite superior de ajuste no nível que precisamos (digamos 14 V). Conectamos a carga aos terminais (com resistência de 2 a 3 Ohms) e alterando a resistência do resistor R4 regulamos a corrente na carga.

Se +12 V 8 A estiver escrito no adesivo do UPS, você não deve tentar remover 15 Amperes dele.

Total

Isso é tudo que você pode fechar o telhado. Este aparelho Você pode usar uma fonte de alimentação de laboratório e um carregador de bateria. Neste último caso, o resistor R10 deve ser ajustado para a tensão final de uma bateria carregada (por exemplo, 14,2 V para uma bateria de ácido de carro), conectar a carga e definir a corrente de carga com o resistor R4. No caso de um carregador para baterias de carro O resistor R10 pode ser substituído por uma constante.


Em alguns casos, foi observado murmúrio do transformador, esse efeito foi eliminado conectando um capacitor de 0,1 uF do pino nº 1 de DA1 ao gabinete (GND) ou conectando um capacitor de 10.000 uF em paralelo com o capacitor C3.

arquivos

Escalas para 8, 12, 16, 20A no FrontDesigner
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A maioria das fontes de alimentação de comutação modernas são feitas em microcircuitos TL494, que é um controlador PWM de comutação. A parte de potência é feita em elementos poderosos, como transistores.O circuito de comutação TL494 é simples, é necessário um mínimo de componentes de rádio adicionais, está descrito em detalhes na folha de dados.

Opções de modificação: TL494CN, TL494CD, TL494IN, TL494C, TL494CI.

Ele também escreveu resenhas de outros ICs populares.


  • 1. Características e funcionalidade
  • 2. Análogos
  • 3. Circuitos de comutação típicos para uma fonte de alimentação em TL494
  • 4. Esquemas de fontes de alimentação
  • 5. Alteração de ATX PSU em um laboratório
  • 6.Folha de dados
  • 7. Gráficos de características elétricas
  • 8. A funcionalidade do microcircuito

Recursos e funcionalidade

O chip TL494 é projetado como um controlador PWM para comutação de fontes de alimentação, com uma frequência fixa de operação. Para definir a frequência de operação, são necessários dois elementos externos adicionais, um resistor e um capacitor. O microcircuito possui uma fonte de tensão de referência de 5V, cujo erro é de 5%.

Escopo especificado pelo fabricante:

  1. fontes de alimentação com potência superior a 90W AC-DC com PFC;
  2. microondas;
  3. conversores boost de 12V para 220V;
  4. fontes de alimentação para servidores;
  5. inversores para painéis solares;
  6. bicicletas e motocicletas elétricas;
  7. conversores buck;
  8. detectores de fumaça;
  9. computadores desktop.

Análogos

Os análogos mais famosos do chip TL494 são o KA7500B doméstico, KR1114EU4 da Fairchild, Sharp IR3M02, UA494, Fujitsu MB3759. O circuito de comutação é semelhante, a pinagem pode ser diferente.

O novo TL594 é um análogo do TL494 com maior precisão do comparador. TL598 analógico de TL594 com repetidor de saída.

Circuitos de comutação típicos para uma fonte de alimentação em TL494

Os principais circuitos de comutação do TL494 são montados a partir de folhas de dados de vários fabricantes. Eles podem servir de base para o desenvolvimento de dispositivos semelhantes com funcionalidade semelhante.

Esquemas de Fornecimento de Energia

Não vou considerar circuitos complexos de comutação de fontes de alimentação TL494. Eles exigem muitos detalhes e tempo, portanto, fazer você mesmo não é racional. É mais fácil comprar um módulo semelhante pronto dos chineses por 300-500 rublos.

..

Ao montar conversores boost Atenção especial fornecer resfriamento aos transistores de potência na saída. Para 200W, a saída será uma corrente de cerca de 1A, relativamente pouco. O teste de estabilidade deve ser realizado com a carga máxima permitida. A carga necessária é melhor formada por lâmpadas incandescentes de 220 volts com potência de 20w, 40w, 60w, 100w. Não superaqueça os transistores em mais de 100 graus. Observe os regulamentos de segurança ao trabalhar com alta tensão. Meça sete vezes, ligue uma vez.

O conversor boost no TL494 quase não requer ajuste, a repetibilidade é alta. Verifique os valores dos resistores e capacitores antes da montagem. Quanto menor o desvio, mais estável o inversor funcionará de 12 a 220 volts.

É melhor controlar a temperatura dos transistores com um termopar. Se o radiador for pequeno, é mais fácil instalar um ventilador para não instalar um novo radiador.

Tive que fazer uma fonte de alimentação para o TL494 com minhas próprias mãos para um amplificador de subwoofer em um carro. Naquela época, os inversores de carro de 12V a 220V não eram vendidos e os chineses não tinham o Aliexpress. Como amplificador ULF, usei um chip da série TDA de 80W.

Nos últimos 5 anos, o interesse em tecnologia aumentou com acionamento elétrico. Isso foi facilitado pelos chineses, que iniciaram a produção em massa de bicicletas elétricas, rodas-motores modernos com alta eficiência. Considero as scooters giroscópicas de duas rodas e de uma roda a melhor implementação.Em 2015, a empresa chinesa Ninebot comprou o Segway americano e iniciou a produção de 50 tipos de scooters elétricos do tipo Segway.

Um bom controlador de controle é necessário para acionar um potente motor de baixa tensão.

Alteração de ATX PSU em um laboratório

Todo mundo tem um rádio amador tem uma unidade poderosa Fonte de alimentação ATX de um computador que produz 5V e 12V. Sua potência é de 200W a 500W. Conhecendo os parâmetros do controlador de controle, você pode alterar os parâmetros da fonte ATX. Por exemplo, aumente a tensão de 12 para 30V. 2 métodos são populares, um dos rádios amadores italianos.

Considere o método italiano, que é o mais simples possível e não requer o rebobinamento dos transformadores. A saída ATX é completamente removida e finalizada de acordo com o esquema. Um grande número de radioamadores repetiu esse esquema devido à sua simplicidade. Tensão de saída de 1V a 30V, corrente de até 10A.

Ficha de dados

O microcircuito é tão popular que é produzido por vários fabricantes, de cara encontrei 5 datasheets diferentes, da Motorola, Texas Instruments e outras menos conhecidas. O datasheet mais completo do TL494 é da Motorola, que publicarei.

Todas as folhas de dados, você pode baixar cada uma:

  • Motorola;
  • Texas Instruments - a melhor folha de dados;
  • contek

Todo rádio amador, reparador ou apenas um faz-tudo precisa de uma fonte de energia para alimentar seus circuitos, testá-los com uma fonte de alimentação ou, às vezes, precisar carregar a bateria. Acontece que também me interessei por esse assunto há algum tempo e também precisava de um aparelho semelhante. Como de costume, muitas páginas da Internet foram vasculhadas sobre esse assunto, acompanhei muitos tópicos nos fóruns, mas exatamente o que eu precisava em minha mente não estava em lugar nenhum - então foi decidido fazer tudo sozinho, coletando todas as informações necessárias em partes. Assim, nasceu uma fonte de alimentação de laboratório pulsada baseada no chip TL494.

O que é especial - sim, parece ser pouco, mas vou explicar - refazer a fonte de alimentação nativa do computador tudo na mesma placa de circuito impresso, não me parece exatamente de acordo com o Feng Shui, e também não é bonito. O caso é a mesma história - um pedaço de ferro com vazamento simplesmente não fica bem, embora se houver fãs desse estilo, não tenho nada contra. Portanto, este projeto é baseado apenas nas partes principais da fonte de alimentação nativa do computador, mas na placa de circuito impresso (mais precisamente placas de circuito impresso- na verdade são três) já foi feito separadamente e especificamente para o corpo. O case aqui também é composto por duas partes - claro, a base é o case Kradex Z4A, assim como a ventoinha (cooler), que você pode ver na foto. É, por assim dizer, uma continuação do corpo, mas as primeiras coisas primeiro.

Circuito de alimentação:

Você pode ver a lista de detalhes no final do artigo. E agora vamos analisar brevemente o circuito de uma fonte de alimentação pulsada de laboratório. O circuito funciona em um chip TL494, existem muitos análogos, mas ainda recomendo o uso de microcircuitos originais, eles são bastante baratos e funcionam de maneira confiável, ao contrário dos análogos e falsificações chineses. Você também pode desmontar algumas fontes de alimentação de computador antigas e coletar as peças necessárias de lá, mas recomendo usar novas peças e microcircuitos sempre que possível - isso aumentará a chance de sucesso, por assim dizer. Devido ao fato de que a potência de saída dos elementos-chave integrados do TL494 não é suficiente para acionar transistores poderosos operando no circuito principal transformador de pulso Tr2, um circuito de controle para os transistores de potência T3 e T4 é construído usando um transformador de controle Tr1. Este transformador de controle foi usado a partir de uma fonte de alimentação de computador antigo sem fazer alterações na composição dos enrolamentos. O transformador de controle Tr1 é acionado pelos transistores T1 e T2.

Os sinais do transformador de controle através dos diodos D8 e D9 são alimentados na base dos transistores de potência. Os transistores T3 e T4 são usados ​​marcas bipolares MJE13009, você pode usar transistores para uma corrente mais baixa - MJE13007, mas aqui ainda é melhor deixá-lo para uma corrente mais alta para aumentar a confiabilidade e a potência do circuito, embora isso não salvá-lo de um curto-circuito nos circuitos de alta tensão do circuito. Além disso, esses transistores balançam o transformador Tr2, que converte a tensão retificada de 310 volts da ponte de diodo VDS1 na que precisamos (em este caso 30 - 31 volts). Dados sobre o rebobinamento (ou enrolamento do zero) do transformador um pouco mais tarde. A tensão de saída é retirada dos enrolamentos secundários deste transformador, aos quais um retificador e uma série de filtros são conectados para que a tensão seja o mais livre de ondulação possível. O retificador deve ser usado em diodos Schottky, a fim de minimizar as perdas durante a retificação e eliminar o grande aquecimento deste elemento, um diodo Schottky duplo D15 é usado no circuito. Aqui também, quanto maior a corrente permitida dos diodos, melhor. Se descuidado durante as primeiras partidas do circuito, há uma grande probabilidade de estragar esses diodos e transistores de potência T3 e T4. Nos filtros de saída do circuito, vale a pena usar capacitores eletrolíticos com baixo ESR (Low ESR). Os indutores L5 e L6 foram usados ​​\u200b\u200bde fontes de alimentação de computadores antigos (embora sejam antigos - apenas com defeito, mas bastante novos e poderosos, parece 550 watts). L6 é usado sem alterar o enrolamento, é um cilindro com cerca de uma dúzia de voltas de fio de cobre grosso. L5 precisa ser rebobinado porque o computador usa vários níveis de tensão - só precisamos de uma tensão, que vamos regular.

L5 é um anel amarelo (nem todo anel serve, pois podem ser usados ​​ferrites com características diferentes, precisamos de amarelo). Cerca de 50 voltas de fio de cobre com diâmetro de 1,5 mm devem ser enroladas em torno deste anel. O resistor R34 está extinguindo - descarrega os capacitores para que durante o ajuste não haja uma situação de longa espera por uma queda de tensão quando o botão de ajuste é girado.

Os elementos mais propensos ao calor T3 e T4, bem como D15, são montados em radiadores. Nesse projeto, eles também foram retirados de blocos antigos e formatados (cortados e dobrados para caber no gabinete e na placa de circuito impresso).

O circuito é pulsado e pode introduzir sua própria interferência na rede doméstica, por isso é necessário usar uma bobina de modo comum L2. Para filtrar a interferência de rede existente, são usados ​​filtros usando indutores L3 e L4. O termistor NTC1 eliminará o surto de corrente no momento em que o circuito for conectado à tomada, o início do circuito será mais suave.

Para controlar a tensão e a corrente, bem como para a operação do chip TL494, é necessário um nível de tensão inferior a 310 volts, portanto, um circuito de alimentação separado é usado para isso. É construído sobre um pequeno transformador Tr3 BV EI 382 1189. Do enrolamento secundário, a tensão é retificada e suavizada por um capacitor - de forma simples e furiosa. Assim, obtemos 12 volts necessários para a parte de controle do circuito de alimentação. Além disso, 12 volts são estabilizados em 5 volts usando o microcircuito regulador linear 7805 - essa tensão é usada para o circuito de indicação de tensão e corrente. Uma tensão de -5 volts também é criada artificialmente para alimentar o amplificador operacional do circuito de indicação de tensão e corrente. Em princípio, você pode usar qualquer circuito de voltímetro e amperímetro disponível para uma determinada fonte de alimentação e, se não for necessário, esse estágio de estabilização de tensão pode ser excluído. Via de regra, são utilizados circuitos de medição e indicação, construídos sobre microcontroladores, que necessitam de alimentação da ordem de 3,3 - 5 volts. A conexão do amperímetro e do voltímetro é indicada no diagrama.

Na foto, uma placa de circuito impresso com um microcontrolador - um amperímetro e um voltímetro, são fixados ao painel por parafusos que são aparafusados ​​​​em porcas que são coladas firmemente ao plástico com supercola. Este indicador tem um limite de medição de corrente de até 9,99 A, o que claramente não é suficiente para esta fonte de alimentação. Além das funções de exibição, o módulo de medição de corrente e tensão não está mais envolvido de forma alguma em relação à placa principal do dispositivo. Qualquer módulo de medição de substituição funcionará.

O circuito de controle de tensão e corrente é construído em quatro amplificadores operacionais (é usado o LM324 - quatro amplificadores operacionais em um pacote). Para alimentar este microcircuito, vale a pena usar um filtro de energia nos elementos L1 e C1, C2. A configuração do circuito consiste em selecionar os elementos marcados com um asterisco para definir as faixas de controle. O circuito de ajuste é montado em uma placa de circuito impresso separada. Além disso, para um ajuste de corrente mais suave, você pode usar vários resistores variáveis ​​conectados de maneira apropriada.

Para definir a frequência do conversor, é necessário selecionar o valor do capacitor C3 e o valor do resistor R3. O diagrama mostra uma pequena placa com dados calculados. Uma frequência muito alta pode aumentar as perdas em transistores de força na hora de trocar, então você não deve se deixar levar muito, é ideal, na minha opinião, usar uma frequência de 70-80 kHz, ou até menos.

Agora, sobre os parâmetros de enrolamento ou rebobinamento do transformador Tr2. Também usei a base de fontes de alimentação de computadores antigos. Se você não precisa de alta corrente e alta tensão, não pode rebobinar esse transformador, mas usá-lo pronto conectando os enrolamentos de acordo. No entanto, se for necessária mais corrente e tensão, o transformador deve ser rebobinado para obter um melhor resultado. Primeiro de tudo, você tem que desmontar o núcleo que temos. Este é o momento mais crucial, pois os ferrites são bastante frágeis, e você não deve quebrá-los, caso contrário, tudo é lixo. Assim, para desmontar o núcleo, ele deve ser aquecido, pois o fabricante costuma usar resina epóxi para colar as metades, que amolece quando aquecida. Fontes de fogo abertas não devem ser usadas. Adequado para equipamentos de aquecimento elétrico condições de vida- Este é, por exemplo, um fogão elétrico. Quando aquecido, separe cuidadosamente as metades do núcleo. Após o resfriamento, remova todos os enrolamentos nativos. Agora você precisa calcular o número necessário de voltas dos enrolamentos primário e secundário do transformador. Para fazer isso, você pode usar o programa ExcellentIT (5000), no qual definimos os parâmetros do conversor de que precisamos e obtemos o cálculo do número de voltas em relação ao núcleo usado. Além disso, após o enrolamento, o núcleo do transformador deve ser colado de volta, também é desejável usar cola de alta resistência ou epóxi. Ao comprar um novo núcleo, pode não haver necessidade de colagem, pois muitas vezes as metades do núcleo podem ser unidas com suportes e parafusos de metal. Os enrolamentos devem ser enrolados firmemente para eliminar o ruído acústico durante a operação do dispositivo. Se desejado, os enrolamentos podem ser preenchidos com algum tipo de parafina.

As placas de circuito impresso foram projetadas para o pacote Z4A. O case em si está sujeito a pequenas modificações para garantir a circulação de ar para resfriamento. Para fazer isso, vários furos são feitos nas laterais e atrás, e fazemos um furo para o ventilador na parte superior. O ventilador desliga, o excesso de ar escapa pelos orifícios. Você pode posicionar o ventilador e vice-versa, de forma que sugue o ar do gabinete. Na verdade, o resfriamento do ventilador raramente é necessário e, mesmo sob cargas pesadas, os elementos do circuito não esquentam muito.

Painéis frontais também estão sendo preparados. Utilizam-se indicadores de tensão e corrente por meio de indicadores de sete segmentos, sendo utilizado como filtro de luz para esses indicadores um filme antiestático metalizado, semelhante àquele em que os elementos de rádio são embalados com uma marca de sensibilidade à eletrostática. Você também pode usar um filme translúcido que é colado vidros das janelas, ou filme tingido para carros. Conjunto de elementos em painel frontal dianteiro e traseiro podem ser organizados a qualquer gosto. No meu caso, na parte de trás há uma tomada para conectar a uma tomada, uma caixa de fusíveis e um interruptor. Na parte frontal estão indicadores de corrente e tensão, LEDs para indicar estabilização de corrente (vermelho) e estabilização de tensão (verde), botões para resistores variáveis ​​para ajuste de corrente e tensão e um conector de fixação rápida ao qual está conectado voltagem de saída.

Com montagem adequada, a fonte de alimentação precisa apenas ajustar as faixas de controle.

A proteção de corrente (estabilização de corrente) funciona da seguinte forma: quando a corrente definida é excedida, um sinal é enviado ao chip TL494 para reduzir a tensão - quanto menor a tensão, menor a corrente. Ao mesmo tempo, um LED vermelho acende no painel frontal, sinalizando um excesso da corrente definida ou um curto-circuito. No modo de estabilização de tensão normal, o LED verde está aceso.

As principais características de uma fonte de alimentação de laboratório de comutação dependem principalmente do base do elemento, nesta versão as características são as seguintes:

  • Tensão de entrada - 220 volts corrente alternada
  • Tensão de saída - 0 a 30 volts corrente direta
  • A corrente de saída é superior a 15A (valor realmente testado)
  • Modo de estabilização de tensão
  • Modo de estabilização de corrente (proteção contra curto-circuito)
  • Indicação de ambos os modos por LEDs
  • Pequenas dimensões e peso com alto poder
  • Ajuste de limite de corrente e tensão

Resumindo, pode-se notar que a fonte de alimentação do laboratório revelou-se bastante potente e de alta qualidade. Isso permite que você use esta opção fonte de alimentação tanto para testar alguns de seus circuitos, quanto para carregar baterias de carros. É importante notar também que as capacitâncias na saída são bastante grandes, por isso é melhor não permitir curtos-circuitos, pois a descarga dos capacitores provavelmente pode desabilitar o circuito (aquele ao qual estamos conectando), porém, sem isso capacitância, a tensão de saída será pior - aumentará as pulsações. Esta é exatamente a característica bloco de impulso, em uma fonte de alimentação analógica, a capacitância de saída não ultrapassa 10 uF, via de regra, devido ao seu circuito. Assim, obtemos uma fonte de alimentação de comutação de laboratório universal capaz de operar em uma ampla gama de cargas de quase zero a dezenas de amperes e volts. A fonte de alimentação comprovou-se tanto na alimentação de pequenos circuitos durante o teste (mas a proteção contra curto-circuito ajudará pouco aqui devido à grande capacitância de saída) com consumo em miliampères, quanto em situações em que uma grande potência de saída é necessária durante minha escassa experiência em o campo da eletrônica.

Fiz esta fonte de alimentação de laboratório há cerca de 4 anos, quando estava começando a dar meus primeiros passos na eletrônica. Até agora, nenhuma avaria, visto que muitas vezes funcionava muito além de 10 amperes (carregando baterias de carros). Ao descrever devido ao longo tempo de produção, posso ter perdido alguma coisa, adicionar perguntas, comentários nos comentários.

Software para calcular o transformador:

Estou anexando placas de circuito impresso ao artigo (um voltímetro e um amperímetro não estão incluídos aqui - absolutamente qualquer um pode ser usado).

Lista de elementos de rádio

Designação Tipo Denominação Quantidade ObservaçãoComprarmeu bloco de notas
IC1 controlador PWM

TL494

1 Para bloco de notas
IC2 Amplificador operacional

LM324

1 Para bloco de notas
VR1 Regulador Linear

L7805AB

1 Para bloco de notas
VR2 Regulador Linear

LM7905

1 Para bloco de notas
T1, T2 transistor bipolar

C945

2 Para bloco de notas
T3, T4 transistor bipolar

MJE13009

2 Para bloco de notas
VDS2 ponte de diodoMB1051 Para bloco de notas
VDS1 ponte de diodoGBU15061 Para bloco de notas
D3-D5, D8, D9 diodo retificador

1N4148

5 Para bloco de notas
D6, D7 diodo retificador

FR107

2 Para bloco de notas
D10, D11 diodo retificador

FR207

2 Para bloco de notas
D12, D13 diodo retificador

FR104

2 Para bloco de notas
D15 diodo SchottkyF20C201 Para bloco de notas
L1 Acelerador100 uH1 Para bloco de notas
L2 Choque de modo comum29mH1 Para bloco de notas
L3, L4 Acelerador10 µH2 Para bloco de notas
L5 Acelerador100 uH1 no anel amarelo Para bloco de notas
L6 Acelerador8 uH1 Para bloco de notas
Tr1 transformador de pulsoEE161 Para bloco de notas
Tr2 transformador de pulsoEE28 - EE331 ER35 Para bloco de notas
Tr3 TransformadorBV EI 382 11891 Para bloco de notas
F1 Fusível5A1 Para bloco de notas
NTC1 termistor5,1 ohms1 Para bloco de notas
VDR1 Varistor250 V1 Para bloco de notas
R1, R9, R12, R14 Resistor

2,2 kOhm

4 Para bloco de notas
R2, R4, R5, R15, R16, R21 Resistor

4,7 kOhm

6 Para bloco de notas
R3 Resistor

5,6 kOhm

1 selecione de acordo com a frequência necessária Para bloco de notas
R6, R7 Resistor

510 kOhm

2 Para bloco de notas
R8 Resistor

1 MΩ

1 Para bloco de notas
R13 Resistor

1,5 kOhm

1 Para bloco de notas
R17, R24 Resistor

22 kOhm

2 Para bloco de notas
R18 Resistor

1 kOhm

1 Para bloco de notas
R19, ​​R20 Resistor

22 ohms

2 Para bloco de notas
R22, R23 Resistor

1,8 kOhm

2 Para bloco de notas
R27, R28 Resistor

2,2 ohms

2 Para bloco de notas
R29, R30 Resistor

470 kOhm

2 1-2W Para bloco de notas
R31 Resistor

100 ohms

1 1-2W Para bloco de notas
R32, R33 Resistor

15 ohms

2 Para bloco de notas
R34 Resistor

1 kOhm

1 1-2W Para bloco de notas
R10, R11 Resistor variável10 kOhm2 você pode usar 3 ou 4 Para bloco de notas
R25, R26 Resistor

0,1 ohm

2 shunts, a potência depende da potência de saída da PSU Para bloco de notas
C1, C8, C27, C28, C30, C31 Capacitor0,1uF7 Para bloco de notas
C2, C9, C22, C25, C26, C34, C35 capacitor eletrolítico47uF7 Para bloco de notas
C3 Capacitor1 nF1 filme
O microcircuito em questão pertence à lista dos circuitos eletrônicos integrados mais comuns e amplamente utilizados. Seu antecessor foi a série Unitrode UC38xx de controladores PWM. Em 1999, esta empresa foi comprada pela Texas Instruments, e desde então iniciou-se o desenvolvimento de uma linha destes controladores, levando à criação no início dos anos 2000. Chips da série TL494. Além dos no-breaks já citados acima, eles podem ser encontrados em reguladores de tensão CC, em acionamentos controlados, em dispositivos início suave, - em uma palavra, onde quer que a regulação PWM seja usada. Entre as empresas que clonaram este microcircuito, existem marcas mundialmente famosas como Motorola, Inc, International Rectifier, Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. todos eles dão descrição detalhada de seus produtos, o chamado datasheet TL494CN.

Documentação

Uma análise das descrições do tipo de microcircuito considerado de diferentes fabricantes mostra a identidade prática de suas características. A quantidade de informações fornecidas empresas diferentes, é praticamente o mesmo. Além disso, o datasheet do TL494CN de marcas como Motorola, Inc e ON Semiconductor se repetem em sua estrutura, figuras, tabelas e gráficos. A apresentação do material pela Texas Instruments é um pouco diferente deles, no entanto, após um estudo cuidadoso, torna-se claro que se trata de um produto idêntico.

O objetivo do chip TL494CN

Tradicionalmente, começaremos a descrevê-lo com a finalidade e a lista de dispositivos internos. É um controlador PWM de frequência fixa projetado principalmente para aplicações de UPS e contém os seguintes dispositivos: gerador de tensão dente de serra (SVG); amplificadores de erro; fonte de tensão de referência (referência) +5 V; esquema de ajuste de tempo morto; comutadores de transistor de saída para corrente de até 500 mA; esquema para selecionar o modo de operação de um ou dois tempos.

Parâmetros de limite

Como qualquer outro microcircuito, a descrição do TL494CN deve conter uma lista das características máximas de desempenho permitidas. Nós os fornecemos com base nos dados da Motorola, Inc: Tensão de alimentação: 42 V. Tensão do coletor do transistor de saída: 42 V. Corrente do coletor do transistor de saída: 500 mA. Faixa de tensão de entrada do amplificador: -0,3 V a +42 V. Dissipação de energia (em t< 45 °C): 1000 мВт. Диапазон температур хранения: от -55 до +125 °С. Диапазон рабочих температур ambiente: de 0 a +70 °С. Deve-se notar que o parâmetro 7 para o chip TL494IN é um pouco mais amplo: de -25 a +85 °С.

Projeto de chip

TL494CN A descrição em russo das conclusões de seu corpo é mostrada na figura abaixo.

O microcircuito é colocado em um pacote de plástico (isso é indicado pela letra N no final de sua designação) de 16 pinos com pinos do tipo pdp.

A aparência do microcircuito

TL494CN: diagrama funcional

Portanto, a tarefa deste microcircuito é a modulação por largura de pulso (PWM, ou Inglês Pulse Width Modulated (PWM)) de pulsos de tensão gerados dentro de UPSs regulados e não regulados. Nas fontes de alimentação do primeiro tipo, a faixa de duração do pulso, via de regra, atinge o valor máximo possível (~ 48% para cada saída em circuitos push-pull amplamente utilizados para alimentar amplificadores de áudio automotivo). O chip TL494CN tem um total de 6 pinos de saída, 4 deles (1, 2, 15, 16) são entradas para amplificadores de erro internos usados ​​para proteger o no-break de sobrecargas de corrente e potencial. O pino nº 4 é uma entrada de sinal de 0 a 3V para ajustar o ciclo de trabalho da onda quadrada de saída e o pino nº 3 é uma saída do comparador e pode ser usado de várias maneiras. Outros 4 (números 8, 9, 10, 11) são coletores livres e emissores de transistores com corrente de carga máxima permitida de 250 mA (no modo contínuo, não mais que 200 mA). Eles podem ser conectados em pares (9 com 10 e 8 com 11) para acionar poderosos transistores de efeito de campo (MOSFETs) com uma corrente máxima permitida de 500 mA (não mais que 400 mA em modo contínuo).


O microcircuito possui uma fonte de tensão de referência incorporada (ION) +5 V (nº 14). Geralmente é utilizada como tensão de referência (com precisão de ± 1%) aplicada nas entradas de circuitos que consomem no máximo 10 mA, por exemplo, ao pino 13 da opção de operação de um ou dois ciclos do microcircuito: se +5 V estiver presente, o segundo modo é selecionado , se houver uma tensão de alimentação negativa - o primeiro. Para ajustar a frequência do gerador de tensão dente de serra (GPN), são utilizados um capacitor e um resistor, conectados aos pinos 5 e 6, respectivamente. E, claro, o microcircuito possui terminais para conectar o positivo e o negativo da fonte de alimentação (números 12 e 7, respectivamente) na faixa de 7 a 42 V. Pode ser visto no diagrama que existem vários internos dispositivos no TL494CN. Uma descrição em russo de sua finalidade funcional será fornecida abaixo durante a apresentação do material.

Funções do terminal de entrada

Como qualquer outro aparelho eletrônico. O microcircuito em questão possui suas próprias entradas e saídas. Começaremos com o primeiro. Uma lista desses pinos TL494CN já foi fornecida acima. Uma descrição em russo de sua finalidade funcional será fornecida abaixo com explicações detalhadas.
Conclusão 1
Esta é a entrada positiva (não inversora) do amplificador de erro 1. Se a tensão nela for menor que a tensão no pino 2, a saída do amplificador de erro 1 será baixa. Se for maior do que no pino 2, o sinal do amplificador de erro 1 ficará alto. A saída do amplificador basicamente replica a entrada positiva usando o pino 2 como referência. As funções dos amplificadores de erro serão descritas com mais detalhes abaixo.
Conclusão 2
Esta é a entrada negativa (invertida) do amplificador de erro 1. Se este pino for maior que o pino 1, a saída do amplificador de erro 1 será baixa. Se a tensão neste pino for menor que a tensão no pino 1, a saída do amplificador será alta.
Conclusão 15
Funciona exatamente da mesma forma que o nº 2. Freqüentemente, o segundo amplificador de erro não é usado no TL494CN. Seu circuito de comutação, neste caso, contém o pino 15 simplesmente conectado ao 14º (tensão de referência +5 V).
Conclusão 16
Funciona da mesma forma que o nº 1. Geralmente é conectado ao comum nº 7 quando o segundo amplificador de erro não está sendo usado. Com o pino 15 conectado a +5V e o 16 conectado ao comum, a saída do segundo amplificador é baixa e, portanto, não tem efeito na operação do chip.
Conclusão 3
Este pino e cada amplificador TL494CN interno são acoplados a diodo. Se o sinal na saída de qualquer um deles mudar de baixo para alto nível, então no número 3 também entra em alta. Quando o sinal neste pino excede 3,3V, os pulsos de saída são desligados (ciclo de trabalho zero). Quando a tensão está próxima de 0 V, a duração do pulso é máxima. Entre 0 e 3,3V, a largura do pulso está entre 50% e 0% (para cada uma das saídas do controlador PWM - nos pinos 9 e 10 na maioria dos dispositivos). Se necessário, o pino 3 pode ser usado como um sinal de entrada ou pode ser usado para fornecer amortecimento para a taxa de mudança da largura de pulso. Se a tensão for alta (> ~ 3,5 V), não há como iniciar o UPS no controlador PWM (não haverá pulsos dele).
Conclusão 4
Controla o ciclo de trabalho dos pulsos de saída (eng. Dead-Time Control). Se a tensão estiver próxima de 0 V, o microcircuito poderá produzir a largura de pulso mínima e máxima possível (conforme determinado por outros sinais de entrada). Se uma tensão de cerca de 1,5 V for aplicada a este pino, a largura do pulso de saída será limitada a 50% de sua largura máxima (ou ~25% do ciclo de trabalho para um controlador push-pull PWM). Se a tensão for alta (> ~ 3,5V), não há como iniciar o no-break no TL494CN. Seu circuito de comutação geralmente contém o número 4, conectado diretamente ao solo. Importante lembrar! O sinal nos pinos 3 e 4 deve ser menor que ~3,3 V. O que acontece se estiver próximo, por exemplo, de +5 V? Como o TL494CN se comportará então? O circuito do conversor de tensão nele não gerará pulsos, ou seja, não haverá tensão de saída do no-break.
Conclusão 5
Serve para conectar o capacitor de temporização Ct, e seu segundo contato é conectado ao terra. Os valores de capacitância são tipicamente de 0,01 μF a 0,1 μF. Alterações no valor deste componente levam a uma alteração na frequência do GPN e nos pulsos de saída do controlador PWM. Normalmente capacitores são usados ​​aqui. Alta qualidade com um coeficiente de temperatura muito baixo (com muito pouca mudança na capacitância com a temperatura).
Conclusão 6
Para conectar o resistor de temporização Rt, e seu segundo contato é conectado ao solo. Os valores de Rt e Ct determinam a frequência do FPG. f = 1,1: (Rt x Ct).
Conclusão 7
Ele se conecta ao fio comum do circuito do dispositivo no controlador PWM.
Conclusão 12
Está marcado com as letras VCC. O "mais" da fonte de alimentação TL494CN está conectado a ele. Seu circuito de comutação geralmente contém o número 12 conectado ao interruptor da fonte de alimentação. Muitos no-breaks usam esse pino para ligar e desligar a energia (e o próprio no-break). Se tiver +12 V e o nº 7 estiver aterrado, os chips GPN e ION funcionarão.
Conclusão 13
Esta é a entrada do modo de operação. Seu funcionamento foi descrito acima.

Funções do terminal de saída

Eles também foram listados acima para TL494CN. Uma descrição em russo de sua finalidade funcional será fornecida abaixo com explicações detalhadas.
Conclusão 8
Existem 2 transistores npn neste chip que são suas chaves de saída. Este pino é o coletor do transistor 1, normalmente conectado a uma fonte de tensão DC (12 V). No entanto, nos circuitos de alguns dispositivos ele é usado como saída, e você pode ver um meandro nele (assim como no nº 11).
Conclusão 9
Este é o emissor do transistor 1. Ele aciona o transistor de potência do UPS (efeito de campo na maioria dos casos) em um circuito push-pull, diretamente ou através de um transistor intermediário.
Conclusão 10
Este é o emissor do transistor 2. Na operação de ciclo único, o sinal nele é o mesmo do nº 9. No modo push-pull, os sinais nos nºs 9 e 10 estão fora de fase, ou seja, quando o nível do sinal é alto em um, é baixo no outro e vice-versa. Na maioria dos dispositivos, os sinais dos emissores das chaves do transistor de saída do microcircuito em questão acionam poderosos transistores de efeito de campo, que são levados ao estado ON quando a tensão nos pinos 9 e 10 é alta (acima de ~ 3,5 V, mas não se refere ao nível de 3,3 V nos nºs 3 e 4).
Conclusão 11
Este é o coletor do transistor 2, normalmente conectado a uma fonte de tensão DC (+12 V). Nota: Em dispositivos baseados no TL494CN, o circuito de chaveamento pode conter tanto coletores quanto emissores dos transistores 1 e 2 como saídas do controlador PWM, embora a segunda opção seja mais comum. Existem, no entanto, opções quando exatamente os pinos 8 e 11 são saídas. Se você encontrar um pequeno transformador no circuito entre o IC e os FETs, o sinal de saída provavelmente será retirado deles (dos coletores).
Conclusão 14
Esta é a saída ION, também descrita acima.

Princípio da Operação

Como funciona o chip TL494CN? Daremos uma descrição da ordem de seu trabalho com base nos materiais da Motorola, Inc. A saída da modulação por largura de pulso é obtida comparando o sinal dente de serra positivo do capacitor Ct com qualquer um dos dois sinais de controle. Os circuitos lógicos NOR para controlar os transistores de saída Q1 e Q2, abrem-nos somente quando o sinal está na entrada do clock (C1) do flip-flop (ver Fig. diagrama funcional TL494CN) fica baixo. Assim, se o nível de uma unidade lógica estiver na entrada C1 do gatilho, os transistores de saída serão fechados nos dois modos de operação: ciclo único e push-pull. Se um sinal de clock estiver presente nesta entrada, então, no modo push-pull, os transistores abrem um a um após a chegada do corte do pulso de clock ao gatilho. No modo de ciclo único, o gatilho não é usado e ambas as chaves de saída abrem de forma síncrona. Este estado aberto (em ambos os modos) só é possível naquela parte do período FPV quando a tensão dente de serra é maior que os sinais de controle. Assim, um aumento ou diminuição na magnitude do sinal de controle causa, respectivamente, um aumento ou diminuição linear na largura dos pulsos de tensão nas saídas do microcircuito. A tensão do pino 4 pode ser usada como sinais de controle (controle " tempo morto”), entradas de amplificador de erro ou entrada de sinal de feedback do pino 3.

Este projeto é um dos mais longos que já fiz. Uma pessoa encomendou uma fonte de alimentação para um amplificador de potência.
Nunca antes tive a chance de fazer pulsos tão poderosos do tipo estabilizado, embora a experiência na montagem PII muito grande. Houve muitos problemas durante a construção. Inicialmente, quero dizer que o esquema costuma ser encontrado na rede, ou mais precisamente, no site do intervalka, mas ... o esquema inicialmente não é ideal, com erros e provavelmente não funcionará se for montado exatamente de acordo com o esquema do site.


Em particular, mudei o diagrama de conexão do gerador, tirei o diagrama da folha de dados. Refiz a fonte de alimentação do circuito de controle, em vez de resistores de 2 watts conectados em paralelo, usei um SMPS 15 Volt 2 Ampère separado, que possibilitou eliminar muitos problemas.
Substituí alguns componentes para minha conveniência e lancei tudo em partes, configurando cada nó separadamente.
Algumas palavras sobre o design da fonte de alimentação. Esta é uma poderosa fonte de alimentação chaveada em topologia de ponte, possui estabilização de tensão de saída, proteção contra curto-circuito e sobrecarga, todas essas funções estão sujeitas a ajustes.
A potência no meu caso é de 2.000 watts, mas o circuito permitirá que você remova até 4.000 watts sem problemas se substituir as chaves, a ponte e os eletrólitos a 4.000 microfarads. À custa de eletrólitos - a capacidade é selecionada com base no cálculo de 1 watt - 1 microfarad.
Ponte de Diodo - 30 Amp 1000 Volt - montagem finalizada, tem seu próprio fluxo de ar separado (resfriador)
Fusível principal 25-30 Amp.
Transistores - IRFP460, tente pegar transistores com tensão de 450-700 volts, com a menor capacitância de porta e com a menor resistência canal aberto chave. No meu caso, essas chaves eram a única opção, embora possam fornecer uma determinada potência em um circuito de ponte. Eles são instalados em um dissipador de calor comum, é necessário isolá-los um do outro, o dissipador de calor precisa de resfriamento intensivo.
Relé de partida suave - 30 amperes com bobina de 12 volts. Inicialmente, quando a unidade está conectada a uma rede de 220 volts, a corrente de partida não é tão grande a ponto de queimar a ponte e muito mais, por isso é necessário o modo de partida suave para fontes de alimentação desse nível. Quando conectado à rede por meio de um resistor limitador (uma cadeia de resistores conectados em série 3x22Ohm 5 watts no meu caso), os eletrólitos são carregados. Quando a tensão neles é alta o suficiente, a fonte de alimentação do circuito de controle (15 Volts 2 Amperes) é ativada, o que fecha o relé e através deste a alimentação principal (alimentação) é fornecida ao circuito.
Transformador - no meu caso, em 4 anéis 45x28x8 2000NM, o núcleo não é crítico e tudo relacionado a ele terá que ser calculado usando programas especializados, o mesmo com bobinas de saída de estabilização de grupo.

Minha unidade tem 3 enrolamentos, todos fornecendo tensão bipolar. O primeiro enrolamento (potência principal) em +/-45 Volts com uma corrente de 20 Amperes - para alimentar os estágios principais de saída (amplificador de corrente) UMZCH, o segundo +/- 55 volts 1,5 Amperes - para alimentar os estágios diferenciais do amplificador, o terceiro +/- 15 para alimentar a unidade de filtro.

O gerador é construído TL494, sintonizado em 80 kHz, driver adicional IR2110 para gerenciamento de chaves.
O transformador de corrente é enrolado em um anel 2000NM 20x12x6 - o enrolamento secundário é enrolado com fio MGTF de 0,3 mm e consiste em 2x45 voltas.
Tudo é padrão na parte de saída, uma ponte de diodos KD2997 é usada como retificadora do enrolamento de energia principal - com corrente de 30 amperes. A ponte para o enrolamento de 55 volts são os diodos UF5408 e para o enrolamento de baixa potência de 15 volts - UF4007. Use apenas diodos rápidos ou ultrarrápidos, embora você possa usar diodos de pulso comuns com uma tensão reversa de pelo menos 150-200 Volts (a tensão e a corrente dos diodos dependem dos parâmetros do enrolamento).
Os capacitores após o retificador são de 100 volts (com margem), a capacidade é de 1000 microfarads, mas é claro que haverá mais amplificadores na própria placa.

Solução de problemas do esquema inicial.
Não darei meu esquema, pois difere pouco do indicado. Só posso dizer que no circuito 15, a saída TL é desconectada de 16 e soldada nas saídas 13/14. Em seguida, removemos os resistores R16/19/20/22 2 watts e alimentamos a unidade de controle com uma fonte de alimentação separada 16-18 Volts 1-2 amperes.
O resistor R29 é substituído por 6,8-10 kOhm. Excluímos os botões SA3 / SA4 do circuito (em nenhum caso, feche-os! Haverá um boom!). Substituímos R8 / R9 - eles vão queimar na primeira vez que forem conectados, então nós o substituímos por um resistor de 5 watts 47-68 Ohm, você pode usar vários resistores conectados em série com a potência especificada.
R42 - substituímos por um diodo zener com a tensão de estabilização desejada. Todos os resistores variáveis ​​no circuito são fortemente aconselhados a usar um tipo multivoltas, para uma configuração mais precisa.
O limite mínimo de estabilização de tensão é de 18 a 25 Volts, a geração será ainda mais interrompida.

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