Принцип работы tl494. TL494: принцип работы, характеристики и применение ШИМ-контроллера

Что такое микросхема TL494 и как она работает. Какие основные характеристики и функции имеет ШИМ-контроллер TL494. Где применяется TL494 и какие есть варианты схем на его основе. Как правильно подключить и настроить TL494 в импульсном блоке питания.

Что такое микросхема TL494 и для чего она используется

TL494 — это популярный ШИМ-контроллер, который широко применяется в импульсных источниках питания и преобразователях напряжения. Данная микросхема содержит все необходимые блоки для построения схемы управления ШИМ:

• Два усилителя ошибки
• Генератор пилообразного напряжения
• Компаратор
• Триггер
• Выходные каскады
• Источник опорного напряжения 5В

Благодаря этому на основе TL494 можно реализовать полноценный импульсный преобразователь, используя минимум внешних компонентов. Микросхема позволяет управлять как однотактными, так и двухтактными преобразователями.

Основные характеристики и параметры микросхемы TL494

Ключевые технические характеристики ШИМ-контроллера TL494:

• Напряжение питания: 7-40В
• Выходной ток: до 200 мА на канал
• Частота работы: 1-300 кГц
• Встроенный источник опорного напряжения 5В
• Диапазон рабочих температур: -40…+85°C
• Два выходных каскада
• Регулируемое «мертвое время»

Микросхема выпускается в корпусах DIP-16 и SOIC-16, что позволяет использовать ее как в макетных, так и в серийных устройствах.

Принцип работы TL494 в импульсном преобразователе

Рассмотрим принцип работы ШИМ-контроллера TL494 на примере простейшего понижающего преобразователя:

1. Встроенный генератор формирует пилообразное напряжение заданной частоты.
2. Это напряжение сравнивается компаратором с сигналом обратной связи от выхода преобразователя.
3. В момент равенства напряжений срабатывает триггер, формирующий управляющие импульсы.
4. Выходные каскады усиливают эти импульсы и управляют силовым ключом преобразователя.
5. Изменяя напряжение обратной связи, можно регулировать ширину импульсов, а значит и выходное напряжение.

Таким образом, TL494 обеспечивает стабилизацию выходного напряжения преобразователя по принципу широтно-импульсной модуляции.

Типовые схемы включения TL494

Существует несколько стандартных схем включения ШИМ-контроллера TL494:

Однотактный преобразователь

В этом режиме используется только один выходной каскад микросхемы. Подходит для простых понижающих и повышающих преобразователей малой мощности.

Двухтактный преобразователь

Задействованы оба выходных каскада, работающих в противофазе. Применяется в мостовых и полумостовых схемах средней и большой мощности.

С «прямым» управлением

ШИМ-сигнал формируется внутри микросхемы. Простая схема, но с ограниченными возможностями регулировки.

С внешним управлением

Сигнал обратной связи подается на вход микросхемы извне. Позволяет реализовать сложные законы регулирования.

Области применения микросхемы TL494

Благодаря своей универсальности, TL494 нашла применение во многих устройствах:

• Импульсные блоки питания компьютеров и оргтехники
• Преобразователи напряжения для автомобильной электроники
• Зарядные устройства
• Источники бесперебойного питания
• Светодиодные драйверы
• Лабораторные источники питания
• Сварочные инверторы

TL494 часто используется радиолюбителями для самостоятельной сборки различных преобразователей и блоков питания.

Как правильно рассчитать и подключить TL494

При разработке устройства на TL494 необходимо выполнить следующие шаги:

1. Рассчитать силовую часть преобразователя (трансформатор, дроссель, ключи)
2. Выбрать рабочую частоту и рассчитать RC-цепочку задающего генератора
3. Определить коэффициент обратной связи и номиналы резисторов
4. Рассчитать цепи защиты и «мягкого» старта
5. Разработать печатную плату с учетом требований к цепям с большими токами

При монтаже важно обеспечить хороший теплоотвод от силовых элементов и развязку по питанию для микросхемы. Также нужно минимизировать длину проводников в цепях с ШИМ-сигналами.

Преимущества и недостатки TL494

Рассмотрим основные плюсы и минусы применения ШИМ-контроллера TL494:

Преимущества:

• Низкая стоимость и доступность
• Простота применения
• Минимум внешних компонентов
• Универсальность
• Хорошая документация и множество готовых схем

Недостатки:

• Устаревшая архитектура
• Отсутствие встроенных защит
• Ограниченный диапазон частот
• Чувствительность к помехам

Несмотря на появление более современных ШИМ-контроллеров, TL494 по-прежнему остается популярным решением для многих применений.

Заключение

TL494 — это проверенный временем ШИМ-контроллер, который отлично подходит для построения импульсных преобразователей напряжения. Простота применения и доступность делают его хорошим выбором как для начинающих разработчиков, так и для серийных устройств. При правильном подходе к проектированию на TL494 можно реализовать эффективные и надежные источники питания различной мощности.

DC DC конвертер — инвертирующий Buck Boost на TL494

Здесь показан dc dc конвертер — это устройство представляет собой повышающий преобразователь постоянного тока, который использует ту же концепцию, что и повышающий/понижающий преобразователь, но в упрощенной комбинированной схеме.

Содержание

1. Инвертирующий повышающий/понижающий dc dc конвертер с TL494
2. Как работает инвертирующий dc dc конвертер?
3. Список деталей
4. Полная принципиальная схема. Инвертирующий повышающий/понижающий dc dc конвертер на основе TL494.
5. Печатная плата для схемы повышающего/понижающего dc dc конвертера на базе TL494
6. Самодельная печатная плата:
7. Тестирование схемы повышающего/понижающего dc dc конвертера на основе TL494
8. Дальнейшие улучшения

Как следует из названия, основной особенностью понижающего/повышающего преобразователя является его способность поддерживать постоянное выходное напряжение, даже если входное значение падает ниже выходного, а означает, что эта схема может работать как в понижающем, так и в повышающем режиме в зависимости от напряжения на входе.

В этой статье мы собираемся четко понять, спроектировать, рассчитать и протестировать базовую схему инвертирующего повышающе-понижающего конвертера высокой мощности на основе популярной микросхемы TL494. Итак, без лишних слов, давайте приступим к делу.

Как работает инвертирующий dc dc конвертер?

Понижающий/повышающий dc dc конвертер представляет собой тип преобразователя постоянного тока и имеет разную величину выходного напряжения. Напряжение на выходе может быть больше, меньше или равно входному значению в зависимости от импульса ШИМ и состояния нагрузки.

DC-DC конвертеры такого типа очень похожи на обратноходовые преобразователи, но в них вместо трансформатора используется индуктивная катушка. Они имеют две разные топологии: инвертирующий конвертер Buck-Boost и не инвертирующий Buck-Boost.

В этом проекте мы будем говорить только о не инвертирующем повышающем/понижающем конвертере. Базовая схема, которого показана ниже.

Согласно схеме показанной выше, выход инвертирующего конвертера прямо противоположен входу. Вместо VCC мы получаем Ground, а вместо Ground мы получаем VCC, так как же происходит инвертирование напряжения? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно знать принцип работы этой схемы.

Как показано на приведенном выше рисунке, схема состоит из катушки индуктивности, диода, полевого МОП-транзистора в качестве переключателя и конденсатора. Мы управляем этой схемой с помощью переключающего сигнала.

Поскольку используемый МОП-транзистор является P-канальным MOSFET, он включен, когда импульс низкий, и выключен во время высокого импульса. В момент включения полевого транзистора, катушка индуктивности заряжается и накапливает энергию; пока это происходит, диод предотвращает зарядку конденсатора.

Теперь, когда MOSFET выключается, энергия катушки передается в конденсатор, а от конденсатора она течет в нагрузку, но поскольку диод подключен в обратном направлении, полярность напряжения теперь противоположна входному, поэтому он известен как инвертирующий повышающий/понижающий dc dc конвертер.

Компоненты, требующиеся, чтобы собрать повышающий/понижающий dc dc конвертер на базе TL494

Ниже перечислены компоненты, необходимые для создания данного преобразователя на основе TL494. Все детали, используемые в этом проекте, достаточно универсальны, и вы можете найти большинство из них в вашем местном магазине электронных товаров.

Список деталей

• ШИМ-контроллер TL494 — 1 шт.
• МОП-транзистор IRFZ44N — 1
• Катушка индуктивности 220 мкГн — 1
• Операционный усилитель LM358 — 1
• Диодная сборка MBR20100CT — 1
• Винтовые клеммы 5,08 мм — 2
• Конденсатор 1000 мкФ,25В — 2 шт.
• Конденсатор 1000 мкФ,63В — 1 шт.
• Конденсатор 2,2 нФ — 1
• Резистор R560 — 2
• Резистор 2.2К, 1% — 2
• Резистор 4,7К, 1% — 1
• Резистор 10К, 1% — 6
• Резистор 50К — 1
• Подстроечный резистор-триммер 10K — 1
• Материал для изготовления печатных плат

Полная принципиальная схема.

Инвертирующий повышающий/понижающий dc dc конвертер на основе TL494.

Принцип работы этой схемы очень прост. Она разделена на три части, первой из которых является ШИМ-контроллер TL494. Мы используем микросхему TL494 для управления полевым МОП-транзистором. Эта ИС настроена на переключение с частотой 100 кГц, что вполне подходит для этого типа устройств.

Вторая часть схемы представляет собой модуль, который отвечает уже за саму операцию повышения-понижения напряжения.

Как вы можете видеть на приведенной выше схеме с левой стороны, у нас есть инвертирующий повышающий/понижающий dc dc конвертер, который использует P-канальный MOSFET в качестве переключателя. Однако у этого прибора есть один большой недостаток, который заключается в его большом внутреннем сопротивлении.

Если мы рассмотрим обычный P-канальный МОП-транзистор IRF9540, его внутреннее сопротивление составляет 0,22 Ом или 220 мс, но если мы возьмем полевой транзистор с обратной проводимостью, то есть N-канальный IRF540, его внутреннее сопротивление составит всего 0,077 Ом или 77 мс, что в 3 раза меньше, чем у IRF540.

Именно по этой причине было решено изменить схему. Мы сделали это для того, чтобы применить N-канальный МОП-транзистор как элемент управления схемой. И приведенная выше упрощенная схема показывает именно это. В ней используется N-канальный MOSFET вместо P-канального.

Последней частью схемы является дифференциальный усилитель. Дифференциальный усилитель принимает два значения напряжения, находит разницу между этими двумя значениями и усиливает ее. Результирующее напряжение можно получить с выходного вывода.

Наконец, резисторы R19 и R20 образуют делитель напряжения, а затем возвращают его на контакт 1 микросхемы TL494, которая в свою очередь регулирует импульс ШИМ в зависимости от состояния нагрузки.

Печатная плата для схемы повышающего/понижающего dc dc конвертера на базе TL494

Печатная плата для нашей схемы разработана на одностороннем фольгированном стеклотекстолите. Для проектирования печатной платы я использовал программу Eagle. Однако, вы можете попробовать любое другое программное обеспечение для проектирования печатных плат по своему выбору. 2D-изображение, созданное Eagle, показано ниже.

На нижней стороне платы, то есть со стороны фольги, я применил толстый заземляющий слой, чтобы через него мог протекать достаточно большой ток. Вход питания находится на левой стороне платы, а выход — на правой. Полный архив проекта вместе со схемами dc dc конвертера на TL494 можно загрузить по ссылке ниже.

Скачать архив Buck-Boost-Converter-using-TL494-gerber-

Самодельная печатная плата:

Для удобства я сделал свою версию печатной платы, которая показана ниже. Было допущено несколько ошибок при изготовлении этой печатной платы, поэтому мне пришлось использовать несколько медных проводов в качестве перемычек, чтобы исправить эти недочеты.

Так выглядел мой dc dc конвертер уже в собранном состоянии.

Тестирование схемы повышающего/понижающего dc dc конвертера на основе TL494

Примечание. При первом включении этого устройства используйте БП постоянного напряжения, имеющего ограничитель тока или можно воспользоваться набором мощных резисторов с целью ограничения тока.

Если на выходе ШИМ-контроллера появится высокий уровень, полевой транзистор окажется в состоянии ВКЛ, и весь ток будет протекать через катушку индуктивности, поэтому он будет закорочен через полевик, при этом MOSFET сгорит.

Для питания схемы используется БП ATX PC, поэтому входное напряжение остается на уровне 12 В. Вы также можете видеть, что схема в настоящее время работает в режиме повышения, следовательно выходное напряжение в этом состоянии остается на уровне 18 вольт. К тому же я подключил к схеме минимальную нагрузку, и в этом состоянии она потребляла около 100 мА.

На изображении выше показано, что это устройство может обеспечить минимальное напряжение 2,12 В при минимальной нагрузке.

На картинке выше тестовая конструкция, которая применена для определения эффективности источника питания. Как видите, выходное напряжение составляет 37,22 В, а выходной ток — 1,582 А. Я использовал три последовательно соединенных резистора в качестве нагрузки, и общая выходная мощность составила 58,8 Вт.

Пока нагрузочные резисторы установлены, я подключил мультиметр к входной цепи, чтобы измерить ток на входе, его значение составило 5,5 А, и если мы возьмем выходное напряжение нашего блока питания ATX на уровне 12 В и умножим его на текущее значение, мы получаем входную мощность 66,2 Вт. Итак, КПД схемы составляет (58,8/66,2)х100 = 88,8%.

Дальнейшие улучшения

Эта схема повышающего/понижающего dc dc конвертера TL494 предназначена только для демонстрационных целей, поэтому в выходном каскаде схемы нет схемы защиты.

1. Для защиты цепи нагрузки необходимо добавить выходную схему защиты.
2. Катушку индуктивности нужно окунуть в лак, иначе будет слышен шум.
3. Печатная плата должна быть хорошего качества с правильной разводкой дорожек.
4. Переключающий транзистор можно модифицировать для увеличения тока нагрузки.

Повышающе/понижающий DC-DC конвертер

Описание и характеристики микросхемы TL494 — принцип работы

Многие современные импульсные блоки питания изготовляются с использованием микросхем TL494. Это наиболее распространённый ШИМ-контроллер, который обладает высокими эксплуатационными качествами и универсальным применением. Он часто используется радиолюбителями для самостоятельной сборки различных приборов и силовых установок. Существуют также различные аналоги данной микросхемы, которые также активно используются.

Содержание

Обзор и описание TL494

TL494 является ШИМ-контроллером, который уже можно использовать для сборки блоков питания. Здесь доступно два рабочих параметра – одноконтактный и двухконтактный. Внутренняя схема питания поддерживает возможность применения двойного импульса. Встроенный стабилизатор напряжения позволяет снизить вероятность скачков и отклонений до 5% от заданного значения. Архитектура системы легко адаптируется и синхронизируется с прочими источниками.

Стандартная схема включает в себя все необходимые системы модуляции с помощью использования всего одного кристалла. Данная система применяется для контроля подачи энергии, другого применения не имеет. Усилители ошибки, управляемый генератор, компаратор управления, переключатели – всё это основные составляющие контроллера.

Важно! Усилители напряжения функционируют при 0,3-2 В. Компаратор обеспечивает достаточное смещение для временной задержки при подаче энергии не более 5%. Он может использоваться для преобразования энергетических потоков и создания источников энергии.

Независимые формировщики сигнала позволяют оптимально распределить нагрузку по микросхеме, таким образом, чтобы снизить возможные риски поломки. Рабочая температура установки составляет от -40 до 85 градусов Цельсия.

Принцип работы микросхемы

ШИМ-контроллер отличается достаточно простой схемой работы. При стандартном подключении управляющие сигналы начинают поступать под входящим напряжением на входы микросхемы. Если мощность ниже 3 В, тогда на выходе формируются импульсы, а их ширина варьируется в зависимости от особенностей подключения.

Схемы используются только в случае высоких поступательных сигналов. Уровень напряжения регулируется на выходах, которые могут контролировать его на выходных потоках.

Внимание! Главный принцип работы установки во многом зависит от управляющего сигнала. Он вызывает линейное падение или повышение напряжения внутри. В качестве сигналов могут быть использованы импульсы различного характера. Один из методов изучить особенности работы схемы – воспользоваться осциллографом, подключив его к точкам тестовой платы.

Основные характеристики и функционал микросхем серии TL494

Микросхема может быть использована для формирования импульсов. Для контроля частоты используются резисторы и конденсаторы. Ключевые параметры установки приведены ниже.

Расположение и назначение выводов микросхемы

Классическая микросхема оснащается несколькими разными типами вывода, которые применяются для подключения и передачи энергии. Среди наиболее распространённых потоков:

1. Вход на положительной части. Он указывает на значение напряжения. Если оно превышает второй вывод, тогда мощность упадёт, а ширина входных импульсов будет минимальной. Наблюдается и обратная зависимость.
2. Вход на отрицательной части. Работает по аналогичному принципу с предыдущим вариантом. Показывает ошибку при высоком входном напряжении.
3. Усилитель. Это усиленный выход системы, который проходит через специальные диоды.
4. Изменение мёртвого времени. Это своеобразная скважность, которая задаёт мощность на 50%.
5. ГПН. Данный вывод используется для подключения конденсатора, задающего время работы.
6. ГПН. Он также отвечает за время работы микросхемы.
7. Подключается ко всей схеме контроллера.
8. Содержится в составе микросхемы. Позволяет обеспечить необходимое подключение.
9. Другие выводы и каналы связи.
10. Вывод для работы на выходном компоненте контролирующей схемы и получения выходных сигналов.
11. Стабилизация источника напряжения, который может использоваться для работы усилительной части.
12. Вывод для выявления погрешности при работе микросхемы.

Выше перечислены в общем порядке выводы контролирующей схемы, которые используются для подключения и контроля за различными возможностями и функциями.

Рекомендуемые рабочие параметры

Рекомендуется работа микросхемы по таким характеристикам:

• Уровень напряжения системы питания должен составлять 7–40 В.
• Напряжение на входе – от -0,3 до 2 В.
• Коллекторное напряжение не должно превышать 40 В.
• Сила тока в общем – не более 200 мА.
• Обратная сила тока – не более 0,3 мА.
• Рабочая частность установки – 1–300 кГц.
• Конденсаторная ёмкость должна находиться в диапазоне 0,47–10000 нФ.
• Сопротивляемость – от 1,8 до 500 кОм.
• Уровень температурного режима – зависит от различных внешних факторов.

Также следует учитывать тепловые характеристики установки. Она может работать только при определённых условиях окружающей среды.

Область применения TL494

Среди основных направлений применения следует обратить внимание на такие:

• компьютеры – стационарные модели;
• микроволновые печи и другая мелкая бытовая техника;
• источники бесперебойного питания, мощность которых не составляет более 9 В;
• преобразователи энергии ультрафиолетового излучения;
• источники питания, находящиеся в изолированном пространстве;
• преобразователи.

Также многие радиолюбители применяют данную микросхему для обучения и проведения исследований.

Аналоги микросхемы TL494

Существуют различные аналогичные схемы контроллеров. Они могут отличаться выводами в соответствии с действующими стандартами, что следует учитывать при выборе.

TL494CN

Это импульсный регулятор напряжения, который может использоваться с самыми разными устройствами. Отличается высокими эксплуатационными качествами. По характеристикам не уступает TL494. Монтируется непосредственно на монтажную плату.

KIA494P

Это контроллер на монолитном кристалле, который используется для модуляции широтно-импульсных сигналов. Применяется для контроля энергетическими ресурсами, адаптирован специально под требуемые свойства.

DBL494

Это контролирующий блок, применяющийся в системах, необходимых для управления питанием. По характеристикам не отличается от рассматриваемой модификации. Обладает простотой настройки и синхронизации.

TL494ID

Коммутационный контроллер питания и управления широтно-импульсной модуляцией. Оснащается всеми необходимыми выходами и входами. Работает по типу PWM.

TL4941

Применяется в системах стабилизации напряжения. Архитектура устройства построена таким образом, что не даёт возможности подключать подачу и обработку двойного импульса.

Варианты устройств на микросхеме TL494

Данный ШИМ-контроллер обладает различными вариантами исполнения и подключения, которые отличаются по принципу работы и другим особенностям.

Плавное включение на микросхеме TL494

Система плавного включения на схеме подразумевает плавную ШИМ-регулировку. Здесь суть заключается в максимально аккуратном переходе от начального напряжения к максимально заданному. При этом диапазон напряжения напрямую зависит от особенностей работы установки.

Схема блок питания на TL494 с регулировкой напряжения и тока

Данная микросхема активно используется в установках импульсного типа, которые проявляют максимальную чувствительность к перепадам энергии в сети. Схема подключения включает переключатели, которые используются для контроля и регулировки силы тока и напряжения. Данная схема необходима для управления силовыми значениями электроники. По узлам функциональных возможностей и параметров.

Повышающий преобразователь на TL494

Работает по принципу плавного повышения рабочей мощности системы от 28 В до значения 220. Для этого используются специальные системные переключатели.

Импульсный блок питания на 5 Вольт на TL494

Он работает по принципу резкого изменения уровня напряжения на входе, на 5 В. Особенности подключения зависят от определённых параметров и требований.

Схема блока питания 5 Вольт 10 Ампер на микросхеме TL494

Максимально простая установка, которая позволяет адаптировать рабочие характеристики под определённые нужды и уровень напряжения в системе.

При работе с микросхемой важна практика и понимание теоретической части. Со временем получится настраивать и более сложные ШИМ-контроллеры для работы.

Все, что вам нужно знать для вашего проекта

Вы инженер или дизайнер, ищущий лучший способ управления амплитудой цифровых сигналов? Или ваш проект связан с управлением устройствами, которым требуется электричество, а вы мало что знаете об этом?

Что ж, ваши поиски подошли к концу, потому что у нас есть ответ. ШИМ-контроллер TL494 — то, что вам нужно. Кроме того, ШИМ-контроллер TL494 предлагает все необходимые функции, которые помогут вам создать схему управления ШИМ.

Итак, в этой статье мы дадим вам подробную информацию о том, что такое TL494, его функциях, приложениях, конфигурациях и т. д.

Готовы? Тогда давайте начнем.

Что такое микросхема TL494?

8-контактный ШИМ-контроллер

TL494 — это интегральная схема ШИМ-контроллера, которую можно использовать для устройств с силовыми электронными схемами. Он имеет два встроенных усилителя ошибки, а также генератор для регулировки частоты, схему управления выходом с обратной связью и триггерный выход с импульсным управлением.

Усилители ошибки отвечают за компенсацию напряжения в диапазоне от -0,3 до VCC -2В в стандартной конфигурации напряжения. Кроме того, компаратор обеспечивает почти 5-процентный диапазон, контролируя мертвое время с фиксированным смещением.

Кроме того, внешний генератор обеспечивает сигнал опорной частоты для интегральной схемы ШИМ, а внутренний регулятор обеспечивает стабильное опорное напряжение 5 В. Однако вы всегда можете обойти встроенный генератор, подключив RT к выходному контакту эталона.

Интересно, что TL494 представляет собой полную схему управления мощностью ШИМ, которую можно использовать для односторонних операций. Кроме того, TL494 полезен для конфигураций push-and-pull.

Но это еще не все.

Микросхема ШИМ

Эта электрическая схема управления ШИМ обладает всеми функциями, необходимыми для проектирования цепи питания. Посмотрите на диаграмму ниже:

Переменная ШИМ-ИС с фиксированной частотой

Источник: Wikimedia Commons

Приведенная выше диаграмма позволяет изменять ширину импульса путем сравнения пилообразных сигналов двух отдельных внутренних генераторов. Конденсатор времени удерживает внутренние генераторы на любом из управляющих сигналов. Таким образом, выход становится высоким, когда управляющий сигнал становится ниже, чем напряжение пилообразной формы волны.

Технические характеристики TL494

• Напряжение питания (Vcc) до 41 В
• Максимальный выходной ток для обоих ШИМ 250 мА
• Выходное напряжение на контактах коллектора 41 В
• Диапазон рабочих температур от -65 до 150 градусов

TL494 Характеристики

• Имеет встроенный канал управления ШИМ
• 200 мА сток или источник тока завершенный и двухтактный режим
• TL494 имеет функцию управления временем простоя с переменным диапазоном
• Вы можете легко синхронизировать TL494 с другими схемами
• Он имеет два выхода ШИМ
• Он поставляется с генератором фиксированной частоты

TL494 Конфигурация Pinout & PIN -конфигурации

Вот таблица с подробной информацией о конфигурации TL494 и конфигурации PIN -контакта:

Внутренняя структура TL494 Содержит все компоненты

Источник: WikimedIA Commons

. поближе познакомьтесь с различными компонентами, составляющими внутреннюю структуру TL494.

1. Источник опорного напряжения 5 В

Источник опорного напряжения TL494 встроен. Плюс работает по принципу запрещенной зоны, а TL494 имеет стабильное выходное напряжение 5 В. Но есть условие. Напряжение VCC должно быть выше 7 В, а погрешность не должна превышать 100 мВ. Эталонные источники используют 14-й контакт REF в качестве выходного контакта в соответствии с таблицей конфигурации контактов.

2. Операционный усилитель

Операционный усилитель DIP-8

На TL494 установлено два операционных усилителя. Два усилителя получают питание от одного источника питания. Операционный усилитель имеет передаточную функцию ft(ni, inv) = A(ni-inv). Однако эта передаточная функция не превышает размаха выходного сигнала.

Каждый операционный усилитель имеет выходную клемму, которую можно подключить к диоду. Кроме того, диод служит мостом между операционными усилителями и последующей схемой. Таким образом, диод, подключенный к выводу COMP, гарантирует, что операционный усилитель с более высоким выходом входит в следующую схему.

3. Пилообразный осциллятор

Пожалуй, одним из самых привлекательных преимуществ TL494 является встроенный пилообразный осциллятор. Пилообразный осциллятор генерирует пилообразную волну напряжением 0,3–3 В. Кроме того, вы можете регулировать частоту колебаний с помощью внешнего резистора (Rt) и конденсатора (Ct). Таким образом, частота колебаний по умолчанию равна f =1/Rt*Ct.

Где единицами Ct и Rt являются фарады и омы соответственно.

Электронный генератор

4. Импульсный триггер

Основная работа импульсного триггера заключается в включении по заднему фронту первого выхода компаратора и пилообразной волне.

В результате сработает один из выходных переключателей. Затем он отключается, когда выходной сигнал компаратора падает до нуля.

5. Компаратор

Компаратор представляет собой следующую схему, рассмотренную ранее. Здесь выходной сигнал операционного усилителя (вывод COMP) передается на положительную входную клемму компаратора.

А внутри микросхемы компаратор сравнивает пилообразную волну, идущую от отрицательного входного вывода с выводом COMP. То есть, если пилообразная волна выше, компаратор выдает ноль. Если нет, он выводит один.

6. Компаратор времени покоя

Контакт 4 управления мертвым временем устанавливает время мертвой зоны. Другими словами, он использует компаратор мертвого времени для ограничения максимального рабочего цикла, влияя на импульс. Таким образом, вы можете установить верхний предел всех рабочих циклов на 45%. Однако, если уровень на выводе DTC равен нулю, верхний предел рабочего цикла будет около 42%.

7. Усилители ошибки

Вы можете сместить два усилителя ошибки с помощью шины питания ИС. В результате усилители ошибки получат высокий коэффициент усиления, что позволит получить синфазный входной диапазон от -0,3 В до 2 В меньше, чем V1.

Конфигурации усилителя ошибки обычно работают как усилители с однополярным питанием. Таким образом, весь вывод будет иметь только активные-высокие возможности. Таким образом, усилители могут активироваться индивидуально, чтобы удовлетворить требования ШИМ и обеспечить постоянный ток.

8. Вход управления выходом

Вы можете настроить контакт выхода IC для работы либо в несимметричном режиме, либо в двухтактном режиме. Для несимметричного режима оба результата колеблются вместе параллельно. С другой стороны, двухтактный режим генерирует переменный колебательный выходной сигнал.

Внешний контакт имеет прямое управление выходом микросхемы. Кроме того, это не влияет на каскад импульсного управления триггером или каскад внутреннего генератора.

9. Выходные транзисторы

Выходной транзистор состоит из вывода коллектора и свободного эмиттера. Эти две клеммы могут принимать (приемник) или отдавать (источник) ток до 200 мА.

При настройке точки насыщения транзисторов в режиме с общим эмиттером становится меньше 1,3 В. Плюс еще меньше 2,5 В при настройке в режиме с общим коллектором.

Выходные транзисторы, работающие как радиаторы на плате

Как работает TL494

Конструкция микросхемы TL494 не ограничивается управлением импульсным источником питания с помощью фундаментальной схемы. Он также решает несколько проблем и снижает потребность в дополнительных каскадах схемы.

Итак, вы можете добиться модуляции, когда осциллятор сравнивает генерируемый им пилообразный сигнал с обоими наборами управляющих сигналов.

Кроме того, выходной каскад активируется, когда пилообразное напряжение превышает напряжение управляющего сигнала.

Таким образом, когда управляющий сигнал увеличивается, длительность пилообразного входного сигнала уменьшается, что уменьшает длину выходного импульса.

Кроме того, триггер управления импульсами передает модулированный импульс на оба выходных транзистора.

Примеры применения TL494

Как мы упоминали ранее, TL494 представляет собой схему ШИМ-контроллера. Следовательно, большинство его применений — это схемы на основе ШИМ. Вот несколько примеров:

Солнечное зарядное устройство TL494

Эту конструкцию можно легко настроить, собрав импульсный блок питания 5 В/10 А. Для этой конфигурации вы можете получать выходные данные в параллельных режимах. Пока вы это делаете, подключите контакт 13 управления выходом к земле.

В этом приложении также эффективно используются два усилителя ошибки (один управляет обратной связью по напряжению и поддерживает постоянный выходной сигнал, а другой управляет максимальным током).

Классическая схема инвертора TL494

В этом приложении вы можете настроить выход для работы в двухтактном режиме. Следовательно, это поможет подключить контакт управления выходом с опорным напряжением +5 В к контакту 14. Другие штыри имеют ту же конфигурацию, что и таблица выводов выше.

Заключительные слова

В целом, микросхема TL494 представляет собой практичную схему управления ШИМ, которая обеспечивает точную обратную связь и управление выходом. Его возможности также гарантируют, что вы получите идеальное управление импульсами для любого применения ШИМ.

Кроме того, TL494 очень похож на SG3525. Кроме того, вы также можете использовать его в качестве альтернативы. Однако важно отметить, что две микросхемы несовместимы, поскольку у них разные контакты.

Вот и все. Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами, и мы будем рады помочь.

TL494 Спецификация, схема расположения выводов, схемы применения

ИС TL494 представляет собой универсальную ИС управления ШИМ, которая может применяться в электронных схемах различными способами. В этой статье мы подробно обсуждаем основные функции ИС, а также способы ее использования в практических схемах.

Общее описание

Микросхема TL494 специально разработана для одночиповых схем широтно-импульсной модуляции. Устройство в основном создано для цепей управления питанием, которые могут быть эффективно рассчитаны с использованием этой ИС.

Устройство поставляется со встроенным регулируемым генератором, каскадом контроллера мертвого времени (DTC), триггером для управления импульсами, прецизионным регулятором напряжения 5 В, двумя усилителями ошибки и некоторыми схемами выходного буфера.

Усилители ошибки имеют диапазон синфазных напряжений от — 0,3 В до VCC — 2 В.

Компаратор управления мертвым временем устанавливается с фиксированным значением смещения для обеспечения постоянного приблизительно 5% мертвого времени.

Функцию встроенного генератора можно переопределить, соединив RT-вывод № 14 микросхемы с эталонным выводом № 14 и подав извне пилообразный сигнал на CT-вывод № 5. Это средство также позволяет синхронно управлять многими микросхемами TL494, имеющими разные шины питания.

Выходные транзисторы внутри микросхемы, имеющие плавающие выходы, устроены так, чтобы обеспечивать либо выход с общим эмиттером, либо выход с эмиттерным повторителем.

Устройство позволяет пользователю получить либо двухтактный тип, либо несимметричное колебание на своих выходных контактах, соответствующим образом настроив контакт № 13, который является контактом функции управления выходом.

Внутренняя схема не позволяет ни одному из выходов генерировать двойной импульс, в то время как микросхема имеет двухтактную функцию.

Функция и конфигурация контактов

На следующей схеме и пояснениях представлена ​​основная информация о функциях контактов микросхемы TL49.4.

• Контакт №1 и №2 (1 IN+ и 1IN-): это неинвертирующий и инвертирующий входы усилителя ошибки (операционный усилитель 1).
• Контакт № 16, контакт № 15 (1 IN+ и 1 IN-): Как указано выше, это неинвертирующий и инвертирующий входы усилителя ошибки (операционный усилитель 2).
• Контакт №8 и №11 (C1, C2): это выходы 1 и 2 микросхемы, которые соединяются с коллекторами соответствующих внутренних транзисторов.
• Контакт № 5 (CT): этот контакт необходимо подключить к внешнему конденсатору для установки частоты генератора.
• Контакт № 6 (RT): этот контакт необходимо соединить с внешним резистором для установки частоты генератора.
• Контакт № 4 (DTC): это вход внутреннего операционного усилителя, который управляет работой микросхемы в режиме простоя.
• Контакт № 9 и контакт № 10 (E1 и E2): это выходы микросхемы, которые соединяются с эмиттерными контактами внутреннего транзистора.
• Контакт № 3 (обратная связь): Как следует из названия, этот входной контакт используется для интегрирования с выходным сигналом выборки для желаемого автоматического управления системой.
• Контакт № 7 (земля): этот контакт является контактом заземления микросхемы, который необходимо соединить с 0 В источника питания.
• Контакт № 12 (VCC): это положительный контакт питания микросхемы.
• Контакт № 13 (O/P CNTRL): этот контакт можно настроить для включения выхода микросхемы в двухтактном или несимметричном режиме.
• Контакт № 14 (REF): Этот выходной контакт обеспечивает постоянное выходное напряжение 5 В, которое можно использовать для фиксации опорного напряжения для операционных усилителей ошибки в режиме компаратора.

Абсолютные максимальные номиналы

• (VCC) Максимальное напряжение питания не должно превышать = 41 В
• (VI) Максимальное напряжение на входных контактах не должно превышать = VCC + 0,3 В
• (VO) Максимальное выходное напряжение на коллекторе внутренний транзистор = 41 В
• (IO) Максимальный ток на коллекторе внутреннего транзистора = 250 мА
• Максимальная температура пайки выводов ИС на расстоянии 1,6 мм (1/16 дюйма) от корпуса ИС не должна превышать 10 секунд при 260 °C
• Tstg Диапазон температур хранения = –65/150 °C

Рекомендуемые рабочие условия

В следующих данных указаны рекомендуемые напряжения и токи, которые можно использовать для работы ИС в безопасных и эффективных условиях:

• Питание VCC: от 7 В до 40 В от -0,3 В до VCC — 2 В
• VO Напряжение коллектора транзистора = 40, Ток коллектора для каждого транзистора = 200 мА
• Ток на вывод обратной связи: 0,3 мА
• fOSC Диапазон частот генератора: от 1 кГц до 300 кГц
• CT Величина времязадающего конденсатора генератора: От 0,47 нФ до 10000 нФ
• RT Величина времязадающего резистора генератора: От 1,8 кОм до 500 кОм.

Схема внутреннего расположения

Как использовать ИС TL494

В следующих параграфах мы узнаем о важных функциях ИС TL494 и о том, как использовать ее в схемах ШИМ.

Обзор: Микросхема TL494 сконструирована таким образом, что она не только содержит важные схемы, необходимые для управления импульсным источником питания, но также решает несколько фундаментальных проблем и сводит к минимуму потребность в дополнительных каскадах схемы, необходимых в общей структуре. .

TL494 представляет собой схему управления с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) с фиксированной частотой.

Функция модуляции выходных импульсов достигается, когда внутренний генератор сравнивает свою пилообразную форму волны через времязадающий конденсатор (CT) с обеими парами управляющих сигналов.

Выходной каскад переключается в период, когда пилообразное напряжение выше сигналов управления напряжением.

По мере увеличения управляющего сигнала время, когда пилообразный вход выше, уменьшается; следовательно, длина выходного импульса уменьшается.

Триггер управления импульсами поочередно направляет модулированный импульс на каждый из двух выходных транзисторов.

Регулятор опорного напряжения 5 В

TL494 создает внутреннее опорное напряжение 5 В, которое подается на контакт REF.

Этот внутренний эталон помогает создать стабильное постоянное эталонное значение, которое действует как предварительный регулятор для обеспечения стабильной подачи. Этот опорный сигнал затем надежно используется для питания различных внутренних каскадов ИС, таких как управление логическим выходом, управление импульсами триггера, генератор, компаратор управления мертвым временем и компаратор ШИМ.

Генератор

Генератор генерирует положительный пилообразный сигнал для компараторов мертвого времени и ШИМ, чтобы эти каскады могли анализировать различные управляющие входные сигналы.

Именно RT и CT отвечают за определение частоты генератора и поэтому могут быть запрограммированы извне.

Пилообразный сигнал, генерируемый генератором, заряжает внешний времязадающий конденсатор CT постоянным током, определяемым дополняющим резистором RT.

Это приводит к созданию сигнала напряжения с линейной пилой. Каждый раз, когда напряжение на ТТ достигает 3 В, генератор быстро разряжает его, что впоследствии перезапускает цикл зарядки. Ток для этого цикла зарядки рассчитывается по формуле:

Iзаряд = 3 В / RT ————— (1)

Период пилообразного сигнала определяется выражением:

T = 3 В x CT / Iзаряд ———-(2)

Таким образом, частота генератора определяется по формуле:

f OSC = 1 / RT x CT —————(3)

Однако частота этого генератора будет совместима с выходной частотой, когда выход сконфигурирован как одиночный. закончился. При настройке в двухтактном режиме выходная частота будет составлять 1/2 частоты генератора.

Таким образом, для несимметричного выхода можно использовать приведенное выше уравнение № 3.

Для двухтактного приложения формула будет следующей:

f = 1 / 2RT x CT ——————(4)

Управление мертвым временем

Настройка контактов мертвого времени регулирует минимальное мертвое время ( периодов отключения между двумя выходами ).

В этой функции, когда напряжение на выводе DTC превышает линейное напряжение генератора, выходной компаратор принудительно отключает транзисторы Q1 и Q2.

IC имеет внутренне установленный уровень смещения 110 мВ, что гарантирует минимальное время простоя около 3%, когда вывод DTC соединен с линией заземления.

Реакция мертвого времени может быть увеличена путем подачи внешнего напряжения на контакт DTC № 4. Это позволяет осуществлять линейное управление функцией мертвой зоны от 3 % по умолчанию до максимального значения 100 % с помощью переменного входа от 0 до 3,3 В.

IC можно регулировать с помощью внешнего напряжения, не нарушая конфигурации усилителя ошибки.

Функцию мертвого времени можно использовать в ситуациях, когда необходимо дополнительное управление выходным рабочим циклом.

Но для правильного функционирования необходимо убедиться, что этот вход подключен либо к уровню напряжения, либо к земле и никогда не должен оставаться незаземленным.

Усилители ошибки

Два усилителя ошибки IC имеют высокий коэффициент усиления и смещаются через шину питания ICs VI. Это обеспечивает входной синфазный диапазон от -0,3 В до VI — 2 В.

Оба усилителя ошибки внутренне настроены на работу как несимметричные усилители с однополярным питанием, при этом каждый выход имеет только активный высокий уровень. Благодаря этой возможности усилители могут активироваться независимо для удовлетворения сокращающейся потребности в ШИМ.

Так как выходы двух усилителей ошибки связаны как вентили ИЛИ с входным узлом компаратора PWM, доминирует усилитель, который может работать с минимальным выходным импульсом.

Выходы усилителей смещены с помощью слаботочного стока, так что выход ИС обеспечивает максимальную ШИМ, когда усилители ошибки находятся в нерабочем режиме.

Вход управления выходом

Этот вывод микросхемы можно сконфигурировать так, чтобы выход микросхемы работал либо в одностороннем режиме, при котором оба выходных сигнала колеблются вместе параллельно, либо в двухтактном режиме, производя попеременно колеблющиеся выходные сигналы.

Вывод управления выходом работает асинхронно, что позволяет ему напрямую управлять выходом микросхемы, не влияя на каскад внутреннего генератора или каскад импульсного управления триггером.

Этот вывод обычно настраивается с фиксированным параметром в соответствии со спецификациями приложения. Например, если выходы микросхемы предназначены для параллельной или несимметричной работы, контакт управления выходом постоянно соединен с линией заземления. Из-за этого каскад управления импульсами внутри ИС отключается, и альтернативный триггер останавливается на выходных контактах.

Кроме того, в этом режиме импульсы, поступающие на устройство контроля мертвого времени и ШИМ-компаратор, передаются вместе обоими выходными транзисторами, что позволяет параллельно включать и выключать выход.

Для получения двухтактной выходной операции контакт управления выходом просто необходимо соединить с эталонным выходным контактом +5 В (REF) микросхемы. В этом состоянии каждый из выходных транзисторов поочередно включается через триггер управления импульсами.

Выходные транзисторы

Как видно на второй диаграмме сверху, микросхема состоит из двух выходных транзисторов, имеющих незамкнутые выводы эмиттера и коллектора.

Обе эти плавающие клеммы рассчитаны на то, чтобы потреблять (принимать) или генерировать (отдавать) ток до 200 мА.

Точка насыщения транзисторов менее 1,3 В в режиме с общим эмиттером и менее 2,5 В в режиме с общим коллектором.

Они имеют внутреннюю защиту от короткого замыкания и перегрузки по току.

Схемы приложений

Как объяснялось выше, TL494 в основном представляет собой ИС контроллера ШИМ, поэтому основные схемы приложений в основном основаны на ШИМ.

Ниже обсуждается пара примеров схем, которые можно модифицировать различными способами в соответствии с индивидуальными требованиями.

Солнечное зарядное устройство с использованием TL494

Следующая конструкция показывает, как можно эффективно настроить TL494 для создания импульсного источника питания 5 В/10 А.

В этой конфигурации выход работает в параллельном режиме, поэтому мы видим, что контакт управления выходом № 13 подключен к земле.

Здесь также очень эффективно используются два усилителя ошибки. Один усилитель ошибки управляет обратной связью по напряжению через R8/R9 и поддерживает выход на постоянном уровне (5 В)

Второй усилитель ошибки используется для управления максимальным током через R13.

Инвертор TL494

Вот классическая схема инвертора, построенная на микросхеме TL49.