Ауыспалы режимдегі қуат көздері (UPS) өте кең таралған. Қазір пайдаланып жатқан компьютерде көп вольтты UPS (+12, -12, +5, -5 және +3,3 В кем емес) бар. Мұндай блоктардың барлығында дерлік арнайы PWM контроллері чипі бар, әдетте TL494CN типті. Оның аналогы отандық M1114EU4 (KR1114EU4) микросхемасы болып табылады.
Продюсерлер
Қарастырылып отырған микросұлба ең кең тараған және кеңінен қолданылатын интегралды электронды схемалар тізіміне жатады. Оның алдындағы PWM контроллерлерінің Unitrode UC38xx сериясы болды. 1999 жылы бұл компанияны Texas Instruments сатып алды, содан бері осы контроллерлердің желісін әзірлеу басталды, бұл 2000-шы жылдардың басында жасалды. TL494 сериялы чиптер. Жоғарыда атап өтілген UPS-терге қосымша, оларды тұрақты кернеу реттегіштерінде, басқарылатын жетектерде, жұмсақ стартерде, бір сөзбен айтқанда, PWM басқаруы қолданылатын барлық жерде табуға болады.
Осы чипті клондаған фирмалар арасында Motorola, Inc, International Rectifier, сияқты әлемге әйгілі брендтер бар. Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Олардың барлығы TL494CN деректер парағы деп аталатын өз өнімдерінің толық сипаттамасын береді.
Құжаттама
Әртүрлі өндірушілердің қарастырылып отырған микросұлба түрінің сипаттамасын талдау оның сипаттамаларының практикалық сәйкестігін көрсетеді. Әртүрлі фирмалар беретін ақпарат көлемі бірдей дерлік. Сонымен қатар, Motorola, Inc және ON Semiconductor сияқты брендтердің TL494CN деректер парағы құрылымында, суреттерінде, кестелерінде және графиктерінде бір-бірін қайталайды. Texas Instruments компаниясының материалды ұсынуы олардан біршама ерекшеленеді, дегенмен мұқият зерттегеннен кейін бірдей өнімді білдіретіні белгілі болды.
TL494CN чипінің тағайындалуы
Дәстүрлі түрде ішкі құрылғылардың мақсаты мен тізімін сипаттауды бастайық. Бұл негізінен UPS қолданбаларына арналған, келесі құрылғыларды қамтитын тіркелген жиілікті PWM контроллері:
- ара тісінің кернеу генераторы (SPG);
- қателік күшейткіштер;
- анықтамалық (анықтамалық) кернеу көзі +5 В;
- өлі уақытты реттеу тізбегі;
- 500 мА дейінгі ток үшін шығыс транзисторлық қосқыштар;
- бір тактілі немесе екі тактілі операцияны таңдау схемасы.
Шектер
Кез келген басқа микросұлба сияқты, TL494CN сипаттамасы максималды рұқсат етілген өнімділік сипаттамаларының тізімін қамтуы керек. Оларды Motorola, Inc деректеріне сүйене отырып берейік:
- Қуат көзі: 42 В.
- Коллектор кернеуішығыс транзисторы: 42 В.
- Шығыс транзисторлық коллектор тогы: 500 мА.
- Күшейткіштің кіріс кернеу диапазоны: -0,3В пен +42В.
- Қуат шығыны (t< 45°C кезінде): 1000мВт.
- Сақтау температурасының диапазоны: -55 және +125°C.
- Қоршаған ортаның жұмыс температурасының диапазоны: 0-ден +70 °С дейін.
TL494IN чипінің 7-параметрі біршама кеңірек екенін атап өткен жөн: -25 пен +85 °С.
TL494CN чип дизайны
Оның ісінің қорытындысының орыс тіліндегі сипаттамасы төмендегі суретте көрсетілген.
Микросұлба пластмассаға орналастырылған (бұл оның белгілеуінің соңында N әрпімен көрсетілген) pdp түріндегі сымдары бар 16 істікшелі орам.
Оның сыртқы түрі төмендегі фотода көрсетілген.
TL494CN: функционалдық диаграмма
Сонымен, бұл микросұлбаның міндеті реттелетін және реттелмейтін UPS ішінде жасалған кернеу импульстерінің импульстік ен модуляциясы (PWM немесе ағылшынша импульстік ені модуляцияланған (PWM)) болып табылады. Бірінші типтегі қуат көздерінде импульс ұзақтығы диапазоны, әдетте, мүмкін болатын максималды мәнге жетеді (көлік дыбыс күшейткіштерін қуаттандыру үшін кеңінен қолданылатын push-pull тізбектеріндегі әрбір шығыс үшін ~ 48%).
TL494CN чипінде барлығы 6 шығыс істікшесі бар, олардың 4-і (1, 2, 15, 16) UPS-ті ағымдағы және ықтимал шамадан тыс жүктемелерден қорғау үшін пайдаланылатын ішкі қателік күшейткіштердің кірістері болып табылады. №4 пин - кірісшығыс тікбұрышты импульстердің жұмыс циклін реттеу үшін 0-ден 3 В-қа дейінгі сигнал, ал № 3 - компаратордың шығысы және оны бірнеше жолмен пайдалануға болады. Тағы 4 (8, 9, 10, 11 сандары) рұқсат етілген жүктеме тогы 250 мА (үздіксіз режимде 200 мА аспайтын) транзисторлардың бос коллекторлары мен эмитенттері болып табылады. Ток шегі 500 мА (макс. 400 мА үздіксіз) жоғары қуатты MOSFET құрылғыларын басқару үшін оларды жұппен қосуға болады (9 - 10 және 8 - 11).
TL494CN ішкі бөліктері қандай? Оның диаграммасы төмендегі суретте көрсетілген.
Микросұлбада кірістірілген анықтамалық кернеу көзі (ION) +5 В (No 14) бар. Ол әдетте 10 мА аспайтын тізбектердің кірістеріне қолданылатын анықтамалық кернеу ретінде пайдаланылады (± 1% дәлдікпен), мысалы, бір немесе екі тактілі жұмыс режимін таңдау бойынша 13 түйреуіш үшін. микросұлба: онда +5 В болса, екінші режим таңдалады, егер қоректену кернеуінің минусы болса - бірінші.
Ара тісінің кернеу генераторының (GPN) жиілігін реттеу үшін сәйкесінше 5 және 6 түйреуіштерге қосылған конденсатор және резистор қолданылады. Және, әрине, микросұлбада қуат көзінің плюс және минустарын (тиісінше 12 және 7 сандары) 7-ден 42 В-қа дейінгі диапазонға қосу үшін терминалдар бар.
Диаграмма TL494CN ішінде бірнеше ішкі құрылғылар бар екенін көрсетеді. Олардың функционалдық мақсатының орыс тіліндегі сипаттамасы материалды таныстыру барысында төменде беріледі.
Кіріс терминалының функциялары
Кез келген сияқтыбасқа электрондық құрылғы. Қарастырылып отырған микросұлбаның өз кірістері мен шығыстары бар. Біз біріншіден бастаймыз. Бұл TL494CN түйреуіштерінің тізімі жоғарыда берілген. Олардың функционалдық мақсатының орыс тіліндегі сипаттамасы төменде егжей-тегжейлі түсіндірмелермен бірге беріледі.
1-шығыс
Бұл 1-қате күшейткішінің оң (инверттелмейтін) кірісі. Ондағы кернеу 2 істікшедегі кернеуден төмен болса, 1 қателік күшейткішінің шығысы төмен болады. Егер ол 2 түйреуіштен жоғары болса, қате күшейткіш 1 сигналы жоғары болады. Күшейткіштің шығысы негізінен сілтеме ретінде 2 істікшесін пайдаланып оң кірісті қайталайды. Қате күшейткіштерінің функциялары төменде толығырақ сипатталады.
Қорытынды 2
Бұл қате күшейткіш 1 теріс (инвертивті) кірісі. Егер бұл істікшелі 1 істікшеліден жоғары болса, қате күшейткіш 1 шығысы төмен болады. Егер бұл түйреуіштегі кернеу 1 істікшедегі кернеуден төмен болса, күшейткіштің шығысы жоғары болады.
Қорытынды 15
Ол дәл №2 сияқты жұмыс істейді. Көбінесе екінші қате күшейткіш TL494CN құрылғысында пайдаланылмайды. Бұл жағдайда оның коммутациялық тізбегінде 14-ші (анықтамалық кернеу +5 В) жай ғана қосылған 15 істікшелі бар.
Қорытынды 16
Ол №1 сияқты жұмыс істейді. Ол әдетте екінші қате күшейткіші пайдаланылмай тұрғанда жалпы №7-ге қосылады. 15 істікшелі +5V және №16 жалпыға қосылған кезде екінші күшейткіштің шығысы төмен, сондықтан чиптің жұмысына әсер етпейді.
3-қорытынды
Бұл түйреуіш және әрбір ішкі күшейткіш TL494CNдиодтар арқылы бір-бірімен байланысады. Егер олардың кез келгенінің шығысындағы сигнал төменнен жоғарыға өзгерсе, 3-ші нөмірде де жоғары болады. Бұл түйреуіштегі сигнал 3,3 В-тан асқан кезде шығыс импульстері өшеді (нөлдік жұмыс циклі). Ондағы кернеу 0 В-қа жақын болғанда, импульстің ұзақтығы максималды болады. 0 және 3,3 В аралығында импульс ені 50% - 0% (PWM контроллерінің әрбір шығысы үшін - көптеген құрылғылардағы 9 және 10 істікшелерде).
Қажет болса, 3 түйреуіш кіріс сигналы ретінде пайдаланылуы мүмкін немесе импульс енін өзгерту жылдамдығы үшін демпферлік қамтамасыз ету үшін пайдаланылуы мүмкін. Ондағы кернеу жоғары болса (> ~ 3,5 В), PWM контроллерінде UPS қосуға мүмкіндік жоқ (одан импульстар болмайды).
4-қорытынды
Ол шығыс импульстерінің жұмыс циклін басқарады (ағыл. Dead-Time Control). Егер ондағы кернеу 0 В-қа жақын болса, микросұлба ең аз мүмкін болатын және максималды импульс енін де шығара алады (ол басқа кіріс сигналдарымен орнатылады). Егер бұл түйреуішке шамамен 1,5 В кернеу қолданылса, шығыс импульсінің ені оның максималды енінің 50%-ымен шектеледі (немесе push-pull PWM контроллері үшін ~25% жұмыс циклі). Егер ондағы кернеу жоғары болса (> ~ 3,5 В), TL494CN жүйесінде UPS қосуға мүмкіндік жоқ. Оның коммутациялық тізбегі жиі жерге тікелей қосылған №4 тізбегінен тұрады.
Есте сақтау маңызды! 3 және 4 түйреуіштердегі сигнал ~3,3 В-тан төмен болуы керек. Егер ол, айталық, +5 В-қа жақын болса ше? Қалайсонда TL494CN әрекет ете ме? Ондағы кернеу түрлендіргішінің тізбегі импульстарды тудырмайды, яғни. UPS шығыс кернеуі болмайды
Қорытынды 5
Уақыт конденсаторын Ct қосу үшін қызмет етеді және оның екінші контактісі жерге қосылған. Сыйымдылық мәндері әдетте 0,01 мкФ пен 0,1 мкФ аралығында болады. Бұл компонент мәнінің өзгеруі GPN жиілігінің және PWM контроллерінің шығыс импульстарының өзгеруіне әкеледі. Әдетте, мұнда өте төмен температуралық коэффициенті бар жоғары сапалы конденсаторлар қолданылады (температураның өзгеруімен сыйымдылық өте аз өзгереді).
Қорытынды 6
Уақытты орнату резисторын қосу үшін Rt және оның екінші контактісі жерге қосылған. Rt және Ct мәндері FPG жиілігін анықтайды.
f=1, 1: (Rt x Ct)
Қорытынды 7
Ол PWM контроллеріндегі құрылғы тізбегінің жалпы сымына қосылады.
Қорытынды 12
Ол VCC әріптерімен белгіленген. Оған TL494CN қуат көзінің «плюсы» қосылған. Оның коммутациялық тізбегінде әдетте қуат көзінің қосқышына қосылған №12 болады. Көптеген UPS бұл түйреуішті қуатты (және UPS-тің өзін) қосу және өшіру үшін пайдаланады. Егер ол +12 В болса және № 7 жерге қосылған болса, FPV және ION чиптері жұмыс істейді.
Қорытынды 13
Бұл жұмыс режимінің кірісі. Оның жұмысы жоғарыда сипатталған.
Шығару терминалдарының функциялары
Жоғарыда олар TL494CN үшін тізімделген. Олардың функционалдық мақсатының орыс тіліндегі сипаттамасы төменде егжей-тегжейлі түсіндірмелермен бірге беріледі.
Қорытынды 8
Бұл туралыЧипте оның шығыс кілттері болып табылатын 2 npn транзисторы бар. Бұл түйреуіш әдетте тұрақты ток көзіне (12 В) қосылған транзистор 1 коллекторы болып табылады. Дегенмен, кейбір құрылғылардың тізбектерінде ол шығыс ретінде пайдаланылады және оның үстінде меандрды көруге болады (сондай-ақ №11).
Қорытынды 9
Бұл транзистор 1-нің эмитенті. Ол жоғары қуатты UPS транзисторын (көп жағдайда өріс әсері) тікелей немесе аралық транзистор арқылы итеру тізбегінде басқарады.
Шығыс 10
Бұл транзистор 2-нің эмитенті. Бір циклді режимде ондағы сигнал №9-дағымен бірдей, екіншісінде төмен және керісінше. Көптеген құрылғыларда қарастырылып отырған микросұлбаның шығыс транзисторларының эмитенттерінің сигналдары 9 және 10 түйреуіштеріндегі кернеу жоғары (~ 3,5 В-тан жоғары, бірақ) ҚОСУ күйіне жеткізілетін қуатты өрістік транзисторларды басқарады. ол №3 және 4-те 3,3 В деңгейіне жатпайды).
Қорытынды 11
Бұл әдетте тұрақты ток көзіне (+12В) қосылған транзистор 2 коллекторы.
Ескертпе: TL494CN құрылғыларында коммутация тізбегі PWM контроллерінің шығыстары ретінде 1 және 2 транзисторлардың коллекторларын да, эмитенттерін де қамтуы мүмкін, дегенмен екінші опция жиірек болады. Дегенмен, дәл 8 және 11 түйреуіштер шығыс болған кезде опциялар бар. Егер сіз IC және FET арасындағы тізбекте шағын трансформаторды тапсаңыз, шығыс сигналы олардан алынады.(коллекторлардан)
Қорытынды 14
Бұл жоғарыда сипатталған ION шығысы.
Жұмыс принципі
TL494CN чипі қалай жұмыс істейді? Біз Motorola, Inc материалдары негізінде оның жұмыс тәртібінің сипаттамасын береміз. Импульс енін модуляциялау шығысы Ct конденсаторынан екі басқару сигналының кез келгеніне оң ара тіс сигналын салыстыру арқылы қол жеткізіледі. Q1 және Q2 шығыс транзисторлары триггер сағатының кірісі (C1) (TL494CN функционалдық диаграммасын қараңыз) азайған кезде ғана оларды ашу үшін ҚОЛДАНБАДЫ.
Осылайша, егер триггердің C1 кірісінде логикалық блок деңгейі болса, онда шығыс транзисторлар жұмыстың екі режимінде де жабылады: бір циклді және итермелеу. Егер осы кірісте тактілік сигнал болса, онда итермелеу режимінде транзисторлар триггерге сағат импульсінің үзілуі жеткенде бір-бірден ашылады. Бір циклді режимде триггер пайдаланылмайды және екі шығыс пернелері де синхронды түрде ашылады.
Бұл ашық күй (екі режимде де) ара тісінің кернеуі басқару сигналдарынан жоғары болған FPV кезеңінің сол бөлігінде ғана мүмкін болады. Осылайша, басқару сигналының шамасының ұлғаюы немесе азаюы сәйкесінше микросұлбаның шығыстарындағы кернеу импульстерінің енінің сызықтық ұлғаюын немесе азаюын тудырады.
Басқару сигналдары ретінде 4-пиннен алынған кернеу (өлі уақытты басқару), қате күшейткіш кірістері немесе 3-пиннен кері байланыс сигналының кірісі пайдаланылуы мүмкін.
Микросұлбамен жұмыс істеудегі алғашқы қадамдар
Орындамас бұрынкез келген пайдалы құрылғы үшін TL494CN қалай жұмыс істейтінін білу ұсынылады. Оның жұмыс істейтінін қалай тексеруге болады?
Нан тақтасын алыңыз, оған IC қойыңыз және төмендегі диаграммаға сәйкес сымдарды қосыңыз.
Егер бәрі дұрыс қосылса, схема жұмыс істейді. 3 және 4 түйреуіштерді бос емес қалдырыңыз. FPV жұмысын тексеру үшін осциллографты пайдаланыңыз - 6 істікшеде ара тісінің кернеуін көруіңіз керек. Шығарулар нөлге тең болады. TL494CN-де олардың өнімділігін қалай анықтауға болады. Оны келесідей тексеруге болады:
- Кері байланыс шығысын (3) және өлі уақытты басқару шығысын (4) жерге (7) қосыңыз.
- Енді IC шығыстарында шаршы толқынды анықтау керек.
Шығыс сигналын қалай күшейтуге болады?
TL494CN шығысы өте төмен ток және сізге көбірек қуат қажет. Осылайша, біз бірнеше қуатты транзисторларды қосуымыз керек. Пайдалануға ең оңай (және ескі компьютердің аналық платасынан алу өте оңай) n-арналы қуатты MOSFET болып табылады. Бұл ретте TL494CN шығысын инверттеу керек, өйткені оған n-арналы MOSFET қоссақ, онда микросұлбаның шығысында импульс болмаған жағдайда ол тұрақты ток ағыны үшін ашық болады. Бұл жағдайда MOSFET жай күйіп кетуі мүмкін … Сондықтан біз әмбебап npn транзисторын шығарып, оны төмендегі диаграммаға сәйкес қосамыз.
Мұнда күшті MOSFETтізбек пассивті басқарылады. Бұл өте жақсы емес, бірақ тестілеу және төмен қуат үшін бұл өте қолайлы. Тізбектегі R1 - npn транзисторының жүктемесі. Оны коллектордың максималды рұқсат етілген токына сәйкес таңдаңыз. R2 біздің қуат кезеңіміздің жүктемесін білдіреді. Келесі тәжірибелерде ол трансформатормен ауыстырылады.
Егер енді осциллографпен микросұлбаның 6 түйреуішіндегі сигналға қарасақ, «араны» көреміз. №8 (K1) параметрінде әлі де шаршы толқынды импульстарды және MOSFET дренажында бірдей пішіндегі, бірақ үлкенірек импульстарды көре аласыз.
Шығу кернеуін қалай көтеруге болады?
Енді TL494CN арқылы біраз кернеуді арттырайық. Коммутация және қосу схемасы бірдей - нан тақтасында. Әрине, сіз оған жеткілікті жоғары кернеуді ала алмайсыз, әсіресе MOSFET қуатында жылу қабылдағыш жоқ. Дегенмен, шағын трансформаторды осы диаграммаға сәйкес шығыс сатысына қосыңыз.
Трансформатордың бастапқы орамында 10 айналым бар. Екінші орамда 100-ге жуық айналым бар. Осылайша, түрлендіру коэффициенті 10. Бастапқыға 10 В қолдансаңыз, шығыста шамамен 100 В алу керек. Өзегі ферриттен жасалған. Компьютердің қуат көзі трансформаторының орташа өлшемді өзегін пайдалануға болады.
Сақ болыңыз, трансформатордың шығысында кернеу жоғары. Ток өте төмен және сізді өлтірмейді. Бірақ сіз жақсы соққы аласыз. Тағы бір қауіп - егер сіз үлкен орнатсаңызшығысында конденсатор, ол үлкен заряд жинайды. Сондықтан тізбекті өшіргеннен кейін оны зарядсыздандыру керек.
Тізбектің шығысында төмендегі фотодағыдай шам сияқты кез келген индикаторды қосуға болады.
Ол тұрақты кернеуде жұмыс істейді және жану үшін шамамен 160 В қажет. (Бүкіл құрылғының қуат көзі шамамен 15 В – одан төменірек.)
Трансформатордың шығыс тізбегі кез келген UPS жүйесінде, соның ішінде ДК қуат көздерінде кеңінен қолданылады. Бұл құрылғыларда транзисторлық қосқыштар арқылы PWM контроллерінің шығыстарына қосылған бірінші трансформатор, TL494CN кіретін тізбектің төменгі вольтты бөлігін оның желілік кернеуді қамтитын жоғары вольтты бөлігінен гальваникалық оқшаулау үшін қызмет етеді. трансформатор.
Кернеу реттегіші
Әдетте, үйде жасалған шағын электронды құрылғыларда қуат TL494CN стандартында жасалған әдеттегі компьютер UPS арқылы қамтамасыз етіледі. ДК-нің қуат беру схемасы жақсы белгілі және блоктардың өздері оңай қол жетімді, өйткені миллиондаған ескі компьютерлер жыл сайын жойылады немесе қосалқы бөлшектерге сатылады. Бірақ, әдетте, бұл UPS 12 В-тан жоғары кернеулер шығармайды. Бұл айнымалы жиілікті жетек үшін тым аз. Әрине, 25 В асқын кернеуі бар ДК UPS пайдаланып көруге болады, бірақ оны табу қиын болады және логикалық қақпалардағы 5 В кезінде тым көп қуат таралады.
Алайда TL494 (немесе аналогтарында) жоғары қуат пен кернеуге қол жеткізу мүмкіндігі бар кез келген тізбектерді салуға болады. ДК UPS және жоғары қуатты MOS типтік бөлшектерін пайдалануаналық платадан транзисторлар, сіз TL494CN-де PWM кернеу реттегішін құра аласыз. Түрлендіргіш схемасы төмендегі суретте көрсетілген.
Онда сіз екі транзистордағы микросұлбаның коммутациялық тізбегін және шығу сатысын көре аласыз: әмбебап npn- және қуатты MOS.
Негізгі бөліктер: T1, Q1, L1, D1. Биполярлық T1 жеңілдетілген жолмен қосылған қуатты MOSFET басқару үшін пайдаланылады, деп аталатын. «пассивті». L1 - ескі HP принтерінің индукторы (шамамен 50 бұрылыс, биіктігі 1 см, орамдары бар ені 0,5 см, ашық дроссель). D1 - басқа құрылғының Шоттки диоды. TL494 жоғарыда көрсетілген балама жолмен қосылған, бірақ екеуін де пайдалануға болады.
C8 - қате күшейткіш кірісіне шудың әсерін болдырмау үшін шағын сыйымдылық, 0,01 uF мәні көп немесе аз қалыпты болады. Үлкен мәндер қажетті кернеуді орнатуды баяулатады.
C6 - одан да кішірек конденсатор, ол жоғары жиілікті шуды сүзу үшін қолданылады. Оның сыйымдылығы бірнеше жүз пикофарадқа дейін.
