Shema sklopnog laboratorijskog napajanja temeljenog na TL494. Pojačani pretvarač napona na TL494 Učinite sami pretvarač pojačanog impulsa na TL494

PREKIDAČNO NAPAJANJE ZA TL494 I IR2110

Većina automobilskih i mrežnih pretvarača napona temelji se na specijaliziranom kontroleru TL494, a budući da je on glavni, bilo bi nepravedno ne govoriti ukratko o principu njegova rada.
Kontroler TL494 je plastični DIP16 paket (postoje i opcije u planarnom paketu, ali se ne koristi u ovim dizajnima). Funkcionalni dijagram regulatora prikazan je na sl. 1.

Slika 1 - Blok dijagram TL494 čipa.

Kao što se može vidjeti sa slike, mikro krug TL494 ima vrlo razvijene upravljačke krugove, što omogućuje izgradnju pretvarača na njegovoj osnovi koji odgovaraju gotovo svim zahtjevima, ali prvo nekoliko riječi o funkcionalnim jedinicama kontrolera.
ION sklopovi i zaštita od podnapona. Krug se uključuje kada snaga dosegne prag od 5,5..7,0 V (tipična vrijednost 6,4 V). Do ovog trenutka interne upravljačke sabirnice zabranjuju rad generatora i logičkog dijela kruga. Struja praznog hoda pri naponu napajanja +15 V (izlazni tranzistori su isključeni) nije veća od 10 mA. ION +5V (+4,75..+5,25 V, stabilizacija izlaza ne gora od +/- 25mV) osigurava struju koja teče do 10 mA. ION se može pojačati samo korištenjem NPN emiterskog pratioca (vidi TI str. 19-20), ali napon na izlazu takvog "stabilizatora" uvelike će ovisiti o struji opterećenja.
Generator generira pilasti napon od 0..+3,0 V (amplitudu postavlja ION) na vremenskom kondenzatoru Ct (pin 5) za TL494 Texas Instruments i 0...+2,8 V za TL494 Motorola (što možemo očekivati od drugih?), redom, za TI F =1,0/(RtCt), za Motorola F=1,1/(RtCt).
Dopuštene radne frekvencije od 1 do 300 kHz, s preporučenim rasponom Rt = 1...500 kOhm, Ct = 470pF...10 μF. U ovom slučaju, tipični temperaturni pomak frekvencije je (naravno, bez uzimanja u obzir pomak priključenih komponenti) +/-3%, a frekvencijski pomak ovisno o naponu napajanja je unutar 0,1% u cijelom dopuštenom rasponu.
Za daljinsko isključivanje generatora, možete koristiti vanjski ključ za kratki spoj Rt ulaza (6) na ION izlaz ili kratki spoj Ct na masu. Naravno, otpor propuštanja otvorenog prekidača mora se uzeti u obzir pri odabiru Rt, Ct.
Ulaz za kontrolu faze mirovanja (faktor rada) kroz komparator faze mirovanja postavlja potrebnu minimalnu pauzu između impulsa u krakovima kruga. Ovo je potrebno kako za sprječavanje prolazne struje u stupnjevima napajanja izvan IC, tako i za stabilan rad okidača - vrijeme prebacivanja digitalnog dijela TL494 je 200 ns. Izlazni signal je omogućen kada pila premaši napon na kontrolnom ulazu 4 (DT) za Ct. Na taktnim frekvencijama do 150 kHz s nultim upravljačkim naponom, faza mirovanja = 3% perioda (ekvivalentna pristranost upravljačkog signala 100..120 mV), na visokim frekvencijama ugrađena korekcija proširuje fazu mirovanja na 200. .300 ns.
Koristeći DT ulazni krug, možete postaviti fiksnu fazu mirovanja (R-R razdjelnik), način mekog pokretanja (R-C), daljinsko isključivanje (ključ), a također koristiti DT kao linearni kontrolni ulaz. Ulazni krug je sastavljen pomoću PNP tranzistora, tako da ulazna struja (do 1,0 μA) teče iz IC-a, a ne u njega. Struja je prilično velika, pa treba izbjegavati otpornike visokog otpora (ne više od 100 kOhm). Pogledajte TI, stranica 23 za primjer zaštite od prenapona korištenjem TL430 (431) trovodne zener diode.
Pojačala grešaka - zapravo, operacijska pojačala s Ku = 70..95 dB pri konstantnom naponu (60 dB za rane serije), Ku = 1 pri 350 kHz. Ulazni krugovi sastavljeni su pomoću PNP tranzistora, tako da ulazna struja (do 1,0 μA) teče iz IC-a, a ne u njega. Struja je prilično velika za op-amp, prednapon je također visok (do 10 mV), pa treba izbjegavati otpornike visokog otpora u upravljačkim krugovima (ne više od 100 kOhm). Ali zahvaljujući korištenju pnp ulaza, raspon ulaznog napona je od -0,3V do Vnapajanje-2V
Kada koristite RC frekvencijski ovisan OS, trebali biste upamtiti da je izlaz pojačala zapravo jednostrani (serijska dioda!), tako da će puniti kapacitet (prema gore) i trebat će dugo vremena da se isprazni prema dolje. Napon na ovom izlazu je unutar 0..+3,5 V (malo više od zamaha generatora), zatim koeficijent napona naglo pada i pri približno 4,5 V na izlazu pojačala su zasićena. Isto tako, treba izbjegavati otpornike niskog otpora u izlaznom krugu pojačala (petlja povratne veze).
Pojačala nisu dizajnirana za rad unutar jednog takta radne frekvencije. Uz kašnjenje propagacije signala unutar pojačala od 400 ns, oni su za to prespori, a logika upravljanja okidačem to ne dopušta (na izlazu bi se pojavili bočni impulsi). U stvarnim PN krugovima, granična frekvencija OS kruga odabrana je reda veličine 200-10000 Hz.
Logika upravljanja okidačem i izlazom - S naponom napajanja od najmanje 7 V, ako je napon pile na generatoru veći nego na DT upravljačkom ulazu i ako je napon pile veći nego na bilo kojem od pojačala greške (uzimajući u obzir ugrađene pragove i pomaci) - izlaz kruga je dopušten. Kada se generator vrati s maksimuma na nulu, izlazi se isključuju. Okidač s parafaznim izlazom dijeli frekvenciju na pola. S logičkom 0 na ulazu 13 (način izlaza), faze okidača se kombiniraju pomoću ILI i daju istovremeno na oba izlaza; s logičkom 1, one se daju u fazi na svaki izlaz zasebno.
Izlazni tranzistori - npn Darlingtons s ugrađenom toplinskom zaštitom (ali bez strujne zaštite). Tako je minimalni pad napona između kolektora (obično zatvoren na pozitivnu sabirnicu) i emitera (kod opterećenja) 1,5 V (tipično pri 200 mA), au krugu sa zajedničkim emiterom malo je bolji, 1,1 V tipično. Maksimalna izlazna struja (s jednim otvorenim tranzistorom) ograničena je na 500 mA, maksimalna snaga za cijeli čip je 1 W.
Preklopni izvori napajanja postupno zamjenjuju svoje tradicionalne rođake u audio inženjerstvu, jer izgledaju primjetno privlačnije i ekonomski i po veličini. Isti faktor zbog kojeg prekidački izvori napajanja značajno pridonose izobličenju pojačala, naime pojava dodatnih prizvuka, više nije relevantan uglavnom iz dva razloga - moderna baza elemenata omogućuje dizajn pretvarača s frekvencijom pretvorbe znatno višom od 40 kHz, stoga će modulacija snage koju uvodi napajanje već biti u ultrazvuku. Osim toga, višu frekvenciju napajanja mnogo je lakše filtrirati, a upotreba dvaju LC filtara u obliku slova L duž strujnih krugova napajanja već dovoljno izglađuje valovitost na tim frekvencijama.
Naravno, u ovoj bačvi meda postoji muha u masti - razlika u cijeni između tipičnog napajanja za pojačalo snage i impulsnog postaje uočljivija kako se snaga ove jedinice povećava, tj. Što je napajanje snažnije, to je isplativije u odnosu na standardnu verziju.
I to nije sve. Pri korištenju prekidačkih izvora napajanja potrebno je pridržavati se pravila za ugradnju visokofrekventnih uređaja, a to su uporaba dodatnih zaslona, dovođenje naponskog dijela zajedničke žice na hladnjake, kao i ispravno uzemljenje i spajanje zaštitne pletenice i vodiče.
Nakon kratke lirske digresije o značajkama prekidačkih izvora napajanja za pojačala snage, stvarni dijagram strujnog kruga napajanja od 400 W:

Slika 1. Shematski dijagram prekidačkog napajanja za pojačala snage do 400 W
POVEĆAJ U DOBROJ KVALITETI

Upravljački kontroler u ovom napajanju je TL494. Naravno, postoje moderniji čipovi za obavljanje ovog zadatka, ali mi koristimo ovaj kontroler iz dva razloga - VRLO ga je lako kupiti. Dugo vremena TL494 tvrtke Texas Instruments korišten je u proizvedenim napajanjima; nisu pronađeni problemi s kvalitetom. Pojačalo pogreške pokriveno je OOS-om, što omogućuje postizanje prilično velikog koeficijenta. stabilizacija (odnos otpornika R4 i R6).
Nakon kontrolera TL494 nalazi se IR2110 drajver polumosta, koji zapravo upravlja vratima tranzistora snage. Korištenje upravljačkog programa omogućilo je odustajanje od prilagodbenog transformatora, koji se široko koristi u napajanju računala. Pokretač IR2110 učitava se na vrata kroz lance R24-VD4 i R25-VD5 koji ubrzavaju zatvaranje vrata polja.
Prekidači snage VT2 i VT3 rade na primarnom namotu energetskog transformatora. Središte potrebno za dobivanje izmjeničnog napona u primarnom namotu transformatora čine elementi R30-C26 i R31-C27.
Nekoliko riječi o algoritmu rada prekidačkog napajanja na TL494:
U trenutku napajanja mrežnim naponom od 220 V, kapaciteti primarnih filtara napajanja C15 i C16 su zaraženi preko otpornika R8 i R11, što ne dopušta preopterećenje diolnog mosta VD strujom kratkog spoja potpuno ispražnjene. C15 i C16. U isto vrijeme, kondenzatori C1, C3, C6, C19 se pune kroz liniju otpornika R16, R18, R20 i R22, stabilizator 7815 i otpornik R21.
Čim napon na kondenzatoru C6 dosegne 12 V, zener dioda VD1 se "probija" i kroz nju počinje teći struja koja puni kondenzator C18, a čim pozitivni terminal ovog kondenzatora dosegne vrijednost dovoljnu za otvaranje tiristora VS2, otvorit će se. Ovo će uključiti relej K1, koji će svojim kontaktima zaobići otpornike za ograničavanje struje R8 i R11. Osim toga, otvoreni tiristor VS2 otvorit će tranzistor VT1 i na regulatoru TL494 i na pogonskom polumostu IR2110. Regulator će započeti način laganog pokretanja, čije trajanje ovisi o vrijednostima R7 i C13.
Tijekom laganog pokretanja, trajanje impulsa koji otvaraju tranzistore snage postupno se povećava, čime se postupno pune kondenzatori sekundarne snage i ograničava struja kroz ispravljačke diode. Trajanje se povećava sve dok sekundarno napajanje ne bude dovoljno za otvaranje LED-a optokaplera IC1. Čim svjetlina LED diode optokaplera postane dovoljna za otvaranje tranzistora, trajanje impulsa će se prestati povećavati (slika 2).

Slika 2. Način mekog pokretanja.

Ovdje treba napomenuti da je trajanje mekog pokretanja ograničeno, budući da struja koja prolazi kroz otpornike R16, R18, R20, R22 nije dovoljna za napajanje regulatora TL494, drajvera IR2110 i uključenog namota releja - napajanja napon ovih mikrosklopova počet će se smanjivati i uskoro će se smanjiti do vrijednosti pri kojoj će TL494 prestati generirati upravljačke impulse. I upravo do ovog trenutka mora biti završen način mekog pokretanja i pretvarač se mora vratiti u normalan rad, budući da upravljački program TL494 i upravljački program IR2110 primaju glavno napajanje iz energetskog transformatora (VD9, VD10 - ispravljač srednje točke, R23- C1-C3 - RC filter, IC3 je stabilizator od 15 V) i zato kondenzatori C1, C3, C6, C19 imaju tako velike vrijednosti - moraju održavati napajanje regulatora dok se ne vrati u normalan rad.
TL494 stabilizira izlazni napon promjenom trajanja kontrolnih impulsa tranzistora snage pri konstantnoj frekvenciji - Modulacija širine impulsa - PWM. To je moguće samo ako je vrijednost sekundarnog napona energetskog transformatora viša od one potrebne na izlazu stabilizatora za najmanje 30%, ali ne više od 60%.

Slika 3. Princip rada PWM stabilizatora.

Kako se opterećenje povećava, izlazni napon se počinje smanjivati, LED optokaplera IC1 počinje slabije svijetliti, tranzistor optokaplera se zatvara, smanjujući napon na pojačalu greške i time povećavajući trajanje kontrolnih impulsa dok efektivni napon ne dosegne vrijednost stabilizacije (Slika 3). Kako se opterećenje smanjuje, napon će početi rasti, LED dioda optokaplera IC1 će početi svijetliti jače, otvarajući tako tranzistor i smanjujući trajanje upravljačkih impulsa dok se efektivna vrijednost izlaznog napona ne smanji na stabiliziranu vrijednost. Veličina stabiliziranog napona regulirana je podesnim otpornikom R26.
Treba napomenuti da regulator TL494 ne regulira trajanje svakog impulsa ovisno o izlaznom naponu, već samo prosječnu vrijednost, tj. mjerni dio ima neku inerciju. Međutim, čak i s instaliranim kondenzatorima u sekundarnom napajanju kapaciteta 2200 μF, nestanci struje pri vršnim kratkotrajnim opterećenjima ne prelaze 5%, što je sasvim prihvatljivo za opremu klase HI-FI. Obično ugrađujemo kondenzatore u sekundarno napajanje od 4700 uF, što daje sigurnu marginu za vršne vrijednosti, a korištenje grupne stabilizacijske prigušnice omogućuje nam kontrolu sva 4 izlazna napona snage.
Ovo sklopno napajanje opremljeno je zaštitom od preopterećenja, čiji je mjerni element strujni transformator TV1. Čim struja dosegne kritičnu vrijednost, tiristor VS1 se otvara i zaobilazi napajanje završnog stupnja regulatora. Kontrolni impulsi nestaju i napajanje prelazi u stanje pripravnosti, u kojem može ostati dosta dugo, budući da tiristor VS2 i dalje ostaje otvoren - struja koja teče kroz otpornike R16, R18, R20 i R22 dovoljna je da ga održi u otvorenom stanju. Kako izračunati strujni transformator.
Da biste izašli iz napajanja iz stanja pripravnosti, morate pritisnuti tipku SA3, koja će svojim kontaktima zaobići tiristor VS2, struja će prestati teći kroz njega i zatvorit će se. Čim se kontakti SA3 otvore, tranzistor VT1 se zatvara, uklanjajući napajanje iz regulatora i pokretača. Dakle, upravljački krug će se prebaciti u način minimalne potrošnje - tiristor VS2 je zatvoren, stoga je relej K1 isključen, tranzistor VT1 je zatvoren, stoga su regulator i pokretač bez napona. Kondenzatori C1, C3, C6 i C19 počinju se puniti i čim napon dosegne 12 V, otvara se tiristor VS2 i pokreće se sklopno napajanje.
Ako trebate staviti napajanje u stanje pripravnosti, možete koristiti tipku SA2, kada se pritisne, spojit će se baza i emiter tranzistora VT1. Tranzistor će se zatvoriti i isključiti upravljač i upravljački program. Kontrolni impulsi će nestati, a sekundarni naponi će nestati. Međutim, napajanje se neće ukloniti iz releja K1 i pretvarač se neće ponovno pokrenuti.
Ovaj dizajn kruga omogućuje vam sastavljanje izvora napajanja od 300-400 W do 2000 W, naravno, neki elementi kruga morat će se zamijeniti, jer njihovi parametri jednostavno ne mogu izdržati velika opterećenja.
Prilikom sastavljanja snažnijih opcija obratite pozornost na kondenzatore filtara za izglađivanje primarnog napajanja C15 i C16. Ukupni kapacitet ovih kondenzatora mora biti proporcionalan snazi napajanja i odgovarati omjeru 1 W izlazne snage pretvarača napona odgovara 1 µF kapaciteta kondenzatora primarnog filtra snage. Drugim riječima, ako je snaga napajanja 400 W, tada treba koristiti 2 kondenzatora od 220 μF, ako je snaga 1000 W, tada se moraju ugraditi 2 kondenzatora od 470 μF ili dva od 680 μF.
Ovaj zahtjev ima dvije svrhe. Prvo, smanjuje se valovitost primarnog napona napajanja, što olakšava stabilizaciju izlaznog napona. Drugo, korištenje dva kondenzatora umjesto jednog olakšava rad samog kondenzatora, jer je elektrolitske kondenzatore serije TK mnogo lakše nabaviti, a nisu u potpunosti namijenjeni za upotrebu u visokofrekventnim izvorima napajanja - unutarnji otpor je previsok a na visokim frekvencijama ti će se kondenzatori zagrijati. Korištenjem dva komada smanjuje se unutarnji otpor, a rezultirajuće zagrijavanje se dijeli između dva kondenzatora.
Kada se koriste kao tranzistori snage IRF740, IRF840, STP10NK60 i slični (za više informacija o tranzistorima koji se najčešće koriste u mrežnim pretvaračima pogledajte tablicu na dnu stranice), diode VD4 i VD5 mogu se u potpunosti napustiti, a vrijednosti otpora R24 i R25 može se smanjiti na 22 Ohma - snaga IR2110 drajvera je sasvim dovoljna za upravljanje ovim tranzistorima. Ako se sastavlja snažnije sklopno napajanje, bit će potrebni snažniji tranzistori. Treba obratiti pozornost i na maksimalnu struju tranzistora i njegovu disipacijsku snagu - sklopni stabilizirani izvori napajanja su vrlo osjetljivi na pravilnu ugradnju snubbera i bez njega se tranzistori snage više zagrijavaju jer počinju struje nastale samoindukcijom teći kroz diode ugrađene u tranzistore. Pročitajte više o odabiru prigušivača.
Također, vrijeme zatvaranja koje se povećava bez snubbera značajno doprinosi zagrijavanju - tranzistor ostaje duže u linearnom načinu rada.
Vrlo često zaboravljaju na još jednu značajku tranzistora s efektom polja - s povećanjem temperature njihova maksimalna struja opada, i to prilično snažno. Na temelju toga, pri odabiru tranzistora snage za sklopna napajanja, trebali biste imati najmanje dvostruku maksimalnu rezervu struje za napajanje pojačala snage i trostruku rezervu za uređaje koji rade na velikom, nepromjenjivom opterećenju, na primjer, indukcijska talionica ili dekorativna rasvjeta, napajanje niskonaponskih električnih alata.
Izlazni napon se stabilizira pomoću grupne stabilizacijske prigušnice L1 (GLS). Trebali biste obratiti pozornost na smjer namota ovog induktora. Broj zavoja mora biti proporcionalan izlaznim naponima. Naravno, postoje formule za izračunavanje ove jedinice namota, ali iskustvo je pokazalo da bi ukupna snaga jezgre za DGS trebala biti 20-25% ukupne snage energetskog transformatora. Možete navijati dok se prozor ne ispuni za oko 2/3, ne zaboravljajući da ako su izlazni naponi različiti, tada bi namot s višim naponom trebao biti proporcionalno veći, na primjer, potrebna su vam dva bipolarna napona, jedan na ±35 V , a drugi za napajanje subwoofera naponom ±50 V.
DGS namotavamo u četiri žice odjednom dok se ne popuni 2/3 prozora, računajući zavoje. Promjer se izračunava na temelju jakosti struje od 3-4 A/mm2. Recimo da imamo 22 zavoja, sastavimo omjer:
22 zavoja / 35 V = X zavoja / 50 V.
X okretaja = 22 × 50 / 35 = 31,4 ≈ 31 okretaja
Zatim ću presjeći dvije žice za ±35 V i namotati još 9 zavoja za napon od ±50.
PAŽNJA! Zapamtite da kvaliteta stabilizacije izravno ovisi o tome koliko brzo se mijenja napon na koji je spojena dioda optocouplera. Da bi se poboljšao koeficijent stabilizacije, ima smisla spojiti dodatno opterećenje na svaki napon u obliku otpornika od 2 W s otporom od 3,3 kOhm. Otpornik opterećenja spojen na napon kontroliran optokaplerom trebao bi biti 1,7...2,2 puta manji.

Podaci o strujnom krugu za mrežna sklopna napajanja na feritnim prstenovima s propusnošću od 2000 Nm sažeti su u tablici 1.

PODACI O NAMOTU ZA IMPULSNE TRANSFORMATORE
IZRAČUNATO ENORASYANOVOM METODOM
Kao što su brojni eksperimenti pokazali, broj okretaja može se sigurno smanjiti za 10-15%
bez straha od ulaska jezgre u zasićenje.

Provedba	Standardna veličina		Frekvencija pretvorbe, kHz
Provedba	Standardna veličina

1 prsten K40x25x11		Brbljanje. vlast
1 prsten K40x25x11		Vitkov u osnovnu

2 prstena K40x25x11		Brbljanje. vlast
2 prstena K40x25x11		Vitkov u osnovnu

1 prsten K45x28x8		Brbljanje. vlast
1 prsten K45x28x8		Vitkov u osnovnu

2 prstena K45x28x8		Brbljanje. vlast
2 prstena K45x28x8		Vitkov u osnovnu

3 prstena K45x28x81		Brbljanje. vlast
3 prstena K45x28x81		Vitkov u osnovnu

4 prstena K45x28x8		Brbljanje. vlast
4 prstena K45x28x8		Vitkov u osnovnu

5 prstenova K45x28x8		Brbljanje. vlast
5 prstenova K45x28x8		Vitkov u osnovnu

6 prstenova K45x28x8		Brbljanje. vlast
6 prstenova K45x28x8		Vitkov u osnovnu

7 prstenova K45x28x8		Brbljanje. vlast
7 prstenova K45x28x8		Vitkov u osnovnu

8 prstenova K45x28x8		Brbljanje. vlast
8 prstenova K45x28x8		Vitkov u osnovnu

9 prstenova K45x28x8		Brbljanje. vlast
9 prstenova K45x28x8		Vitkov u osnovnu

10 prstenova K45x28x81		Brbljanje. vlast
10 prstenova K45x28x81		Vitkov u osnovnu

Međutim, nije uvijek moguće prepoznati marku ferita, osobito ako je ferit iz horizontalnih transformatora televizora. Možete se izvući iz situacije eksperimentalnim pronalaženjem broja zavoja. Više detalja o tome u videu:

Koristeći gore navedeni sklop sklopnog napajanja, razvijeno je i testirano nekoliko submodifikacija, dizajniranih za rješavanje određenog problema pri različitim snagama. Nacrti tiskanih ploča za ove izvore napajanja prikazani su dolje.
Tiskana ploča za sklopno stabilizirano napajanje snage do 1200...1500 W. Dimenzije ploče 269x130 mm. Zapravo, ovo je naprednija verzija prethodne tiskane ploče. Razlikuje se prisutnošću grupne stabilizacijske prigušnice, koja vam omogućuje kontrolu veličine svih napona napajanja, kao i dodatnog LC filtra. Ima kontrolu ventilatora i zaštitu od preopterećenja. Izlazni naponi se sastoje od dva bipolarna izvora napajanja i jednog bipolarnog izvora niske struje, dizajniranih za napajanje preliminarnih stupnjeva.

Vanjski izgled tiskane pločice za napajanje do 1500 W. PREUZMI U LAY FORMATU

Na tiskanoj pločici dimenzija 272x100 mm može se izvesti stabilizirano sklopno mrežno napajanje snage do 1500...1800 W. Napajanje je dizajnirano za energetski transformator izrađen na K45 prstenovima i smješten vodoravno. Ima dva bipolarna izvora napajanja, koji se mogu kombinirati u jedan izvor za napajanje pojačala s dvorazinskim napajanjem i jedan bipolarni izvor niske struje za preliminarne stupnjeve.

Tiskana pločica sklopnog napajanja do 1800 W. PREUZMI U LAY FORMATU

Ovo napajanje može se koristiti za napajanje automobilske opreme velike snage, poput snažnih auto pojačala i auto klima uređaja. Dimenzije ploče 188x123. Korištene Schottky ispravljačke diode paralelizirane su kratkospojnicima i izlazna struja može doseći 120 A pri naponu od 14 V. Osim toga, napajanje može proizvesti bipolarni napon s kapacitetom opterećenja do 1 A (instalirani integrirani stabilizatori napona više nisu dopustiti). Energetski transformator izrađen je na prstenovima K45, prigušnica napona za filtriranje izrađena je na dva prstena K40x25x11. Ugrađena zaštita od preopterećenja.

Vanjski pogled na tiskanu pločicu napajanja za automobilsku opremu PREUZMI U LAIČKOM FORMATU

Napajanje do 2000 W je izvedeno na dvije ploče dimenzija 275x99, smještene jedna iznad druge. Napon se kontrolira jednim naponom. Ima zaštitu od preopterećenja. Datoteka sadrži nekoliko opcija za “drugi kat” za dva bipolarna napona, za dva unipolarna napona, za napone potrebne za napone dvije i tri razine. Energetski transformator nalazi se vodoravno i izrađen je na K45 prstenovima.

Izgled "dvoetažnog" napajanja PREUZMI U LAIČKOM FORMATU

Na pločici dimenzija 277x154 izrađeno je napajanje sa dva bipolarna napona ili jedno za dvorazinsko pojačalo. Ima grupnu stabilizacijsku prigušnicu i zaštitu od preopterećenja. Energetski transformator je na K45 prstenovima i nalazi se vodoravno. Snaga do 2000 W.

Vanjski izgled tiskane pločice PREUZMI U LAY FORMATU

Gotovo isto napajanje kao gore, ali ima jedan bipolarni izlazni napon.

Vanjski izgled tiskane pločice PREUZMI U LAY FORMATU

Preklopno napajanje ima dva bipolarna stabilizirana napona i jedan bipolarni niskostrujni. Opremljen kontrolom ventilatora i zaštitom od preopterećenja. Ima grupnu stabilizacijsku prigušnicu i dodatne LC filtere. Snaga do 2000...2400 W. Ploča je dimenzija 278x146 mm

Vanjski izgled tiskane pločice PREUZMI U LAY FORMATU

Tiskana pločica prekidačkog napajanja za pojačalo snage s dvorazinskim napajanjima, dimenzija 284x184 mm, ima grupnu stabilizacijsku prigušnicu i dodatne LC filtere, zaštitu od preopterećenja i kontrolu ventilatora. Posebnost je uporaba diskretnih tranzistora za ubrzavanje isključivanja tranzistora snage. Snaga do 2500...2800 W.

sa dvorazinskim napajanjem DOWNLOAD U LAY FORMATU

Malo modificirana verzija prethodnog PCB-a s dva bipolarna napona. Veličina 285x172. Snaga do 3000 W.

Vanjski izgled tiskane pločice napajanja za pojačalo DOWNLOAD U LAY FORMATU

Premošteno mrežno sklopno napajanje snage do 4000...4500 W izvedeno je na tiskanoj pločici dimenzija 269x198 mm, ima dva bipolarna napona napajanja, upravljanje ventilatorom i zaštitu od preopterećenja. Koristi grupnu stabilizacijsku prigušnicu. Preporučljivo je koristiti udaljene dodatne sekundarne filtre napajanja.

Vanjski izgled tiskane pločice napajanja za pojačalo DOWNLOAD U LAY FORMATU

Mjesta za ferite na pločama ima puno više nego što bi moglo biti. Činjenica je da nije uvijek potrebno ići izvan raspona zvuka. Stoga su na pločama predviđena dodatna područja. Za svaki slučaj mali izbor referentnih podataka o tranzistorima snage i linkovi gdje bih ih kupio. Usput, naručio sam i TL494 i IR2110 više puta, i naravno tranzistore snage. Istina je da nisam uzeo cijeli asortiman, ali do sada nisam naišao na kvarove.

POPULARNI TRANZISTORI ZA IMPULSNO NAPAJANJE
IME	NAPON	VLAST	KAPACITET ZATVARAČ	Qg (PROIZVOĐAČ)

Među tvrtkama koje su klonirale ovaj čip su svjetski poznati brendovi kao što su Motorola, Inc, International Rectifier, Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Svi oni daju detaljan opis svojih proizvoda, takozvanu podatkovnu tablicu TL494CN.

Dokumentacija

Analiza opisa dotičnog tipa mikrokruga od različitih proizvođača pokazuje praktičnu istovjetnost njegovih karakteristika. Količina informacija koje pružaju različite tvrtke gotovo je ista. Štoviše, podatkovne tablice TL494CN marki kao što su Motorola, Inc i ON Semiconductor repliciraju jedna drugu u svojoj strukturi, slikama, tablicama i grafikonima. Prezentacija materijala Texas Instrumentsa je nešto drugačija od njih, ali nakon pažljivog proučavanja postaje jasno da se odnosi na identičan proizvod.

Namjena čipa TL494CN

Tradicionalno, opis ćemo započeti svrhom i popisom internih uređaja. To je PWM kontroler fiksne frekvencije namijenjen prvenstveno za UPS aplikacije, koji sadrži sljedeće uređaje:

pilasti generator napona (RPG);
pojačivači grešaka;
izvor referentnog napona +5 V;
krug podešavanja "mrtvog vremena";
izlazna struja do 500 mA;
shema za odabir jednotaktnog ili dvotaktnog načina rada.

Parametri ograničenja

Kao i svaki drugi mikro krug, opis TL494CN mora nužno sadržavati popis maksimalno dopuštenih karakteristika performansi. Dajmo ih na temelju podataka tvrtke Motorola, Inc.:

Napon napajanja: 42 V.
Napon kolektora izlaznog tranzistora: 42 V.
Izlazna kolektorska struja tranzistora: 500 mA.
Raspon ulaznog napona pojačala: - 0,3 V do +42 V.
Rasipanje snage (na t< 45 °C): 1000 мВт.
Raspon temperature skladištenja: od -55 do +125 °C.
Raspon radne temperature okoline: od 0 do +70 °C.

Treba napomenuti da je parametar 7 za čip TL494IN nešto širi: od -25 do +85 °C.

Dizajn čipa TL494CN

Opis na ruskom jeziku zaključaka njegovog kućišta prikazan je na donjoj slici.

Mikrokrug je smješten u plastično (to je označeno slovom N na kraju njegove oznake) 16-pinsko kućište s PDP pinovima.

Njegov izgled prikazan je na slici ispod.

TL494CN: funkcionalni dijagram

Čip TL494CN ima ukupno 6 izlaznih pinova, od kojih su 4 (1, 2, 15, 16) ulazi za interna pojačala greške koja se koriste za zaštitu UPS-a od strujnog i potencijalnog preopterećenja. Pin #4 je ulaz signala od 0 do 3V za podešavanje radnog ciklusa pravokutnog izlaza, a #3 je izlaz komparatora i može se koristiti na nekoliko načina. Još 4 (brojevi 8, 9, 10, 11) su slobodni kolektori i emiteri tranzistora s maksimalnom dopuštenom strujom opterećenja od 250 mA (u dugoročnom načinu rada ne više od 200 mA). Mogu se spojiti u parovima (9 s 10 i 8 s 11) za upravljanje snažnim poljima s maksimalnom dopuštenom strujom od 500 mA (ne više od 400 mA u kontinuiranom načinu rada).

Kakva je unutarnja struktura TL494CN? Njegov dijagram prikazan je na donjoj slici.

Za podešavanje frekvencije generatora napona rampe (RVG) koriste se kondenzator i otpornik, spojeni na pinove 5, odnosno 6. I, naravno, mikro krug ima igle za povezivanje plusa i minusa napajanja (brojevi 12 i 7, respektivno) u rasponu od 7 do 42 V.

Dijagram pokazuje da postoji niz drugih internih uređaja u TL494CN. Opis na ruskom jeziku njihove funkcionalne svrhe bit će dan u nastavku kako je materijal predstavljen.

Funkcije ulaznih pinova

Zaključak 1

Ovo je pozitivni (neinvertirajući) ulaz pojačala pogreške 1. Ako je njegov napon niži od napona na pinu 2, izlaz pojačala pogreške 1 bit će nizak. Ako je veći nego na pinu 2, signal pojačala pogreške 1 postat će visok. Izlaz pojačala u biti slijedi pozitivni ulaz koristeći pin 2 kao referencu. Funkcije pojačala greške bit će detaljnije opisane u nastavku.

Zaključak 2

Ovo je negativni (invertirajući) ulaz pojačala greške 1. Ako je ovaj pin viši od pina 1, izlaz pojačala greške 1 bit će nizak. Ako je napon na ovom pinu niži od napona na pinu 1, izlaz pojačala će biti visok.

Zaključak 15

Radi potpuno isto kao # 2. Često se drugo pojačalo greške ne koristi u TL494CN. Priključni krug u ovom slučaju sadrži pin 15 jednostavno spojen na 14 (referentni napon +5 V).

Zaključak 16

Radi na isti način kao br. 1. Obično je spojen na zajednički broj 7 kada se ne koristi drugo pojačalo greške. S pinom 15 spojenim na +5V i pinom 16 spojenim na zajednički, izlaz drugog pojačala je nizak i stoga nema utjecaja na rad čipa.

Zaključak 3

Ovaj pin i svako interno TL494CN pojačalo spojeni su zajedno preko dioda. Ako se signal na izlazu bilo kojeg od njih promijeni s niske na visoku razinu, tada na broju 3 također prelazi na visoku razinu. Kada signal na ovom pinu prijeđe 3,3 V, izlazni impulsi se isključuju (nulti radni ciklus). Kada je napon na njemu blizu 0 V, trajanje impulsa je maksimalno. Između 0 i 3,3 V, širina impulsa je od 50% do 0% (za svaki od izlaza PWM kontrolera - na pinovima 9 i 10 u većini uređaja).

Ako je potrebno, pin 3 se može koristiti kao ulazni signal ili se može koristiti za osiguravanje prigušenja brzine promjene širine impulsa. Ako je napon na njemu visok (> ~3,5 V), ne postoji način za pokretanje UPS-a na PWM kontroleru (neće biti impulsa s njega).

Zaključak 4

On kontrolira raspon radnog ciklusa izlaznih impulsa (engleski Dead-Time Control). Ako je napon na njemu blizu 0 V, mikro krug će moći emitirati i najmanju moguću i najveću širinu impulsa (koja je određena drugim ulaznim signalima). Ako se na ovaj pin primijeni napon od oko 1,5 V, širina izlaznog impulsa bit će ograničena na 50% njegove maksimalne širine (ili ~25% radnog ciklusa za način rada push-pull PWM kontrolera). Ako je napon visok (>~3,5 V), ne postoji način za pokretanje UPS-a na TL494CN. Njegov spojni krug često sadrži br. 4, spojen izravno na masu.

Važno je zapamtiti! Signal na pinovima 3 i 4 trebao bi biti ispod ~3,3 V. Ali što se događa ako je blizu, na primjer, +5 V? Kako će se tada ponašati TL494CN? Krug pretvarača napona na njemu neće generirati impulse, tj. neće biti izlaznog napona iz UPS-a.

Zaključak 5

Služi za spajanje vremenskog kondenzatora Ct, čiji je drugi kontakt spojen na masu. Vrijednosti kapacitivnosti su obično između 0,01 µF i 0,1 µF. Promjene u vrijednosti ove komponente dovode do promjena u frekvenciji GPG i izlaznih impulsa PWM kontrolera. Obično se koriste visokokvalitetni kondenzatori s vrlo niskim temperaturnim koeficijentom (s vrlo malom promjenom kapaciteta s temperaturom).

Zaključak 6

Za spajanje otpornika za podešavanje pogona Rt, s drugim kontaktom spojenim na masu. Vrijednosti Rt i Ct određuju učestalost FPG-a.

f = 1,1: (Rt x Ct).

Zaključak 7

Spaja se na zajedničku žicu kruga uređaja na PWM kontroleru.

Zaključak 12

Označava se slovima VCC. Spojen je na “plus” napajanja TL494CN. Njegov spojni krug obično sadrži br. 12, spojen na sklopku napajanja. Mnogi UPS-ovi koriste ovu iglu za uključivanje i isključivanje napajanja (i samog UPS-a). Ako na njemu postoji +12 V i broj 7 je uzemljen, mikro krugovi GPN i ION će raditi.

Zaključak 13

Ovo je unos načina rada. Njegovo funkcioniranje je gore opisano.

Funkcije izlaznih pinova

Također su gore navedeni za TL494CN. Opis na ruskom jeziku njihove funkcionalne svrhe bit će dan u nastavku s detaljnim objašnjenjima.

Zaključak 8

Ovaj čip ima 2 NPN tranzistora, koji su njegovi izlazni prekidači. Ovaj pin je kolektor tranzistora 1, obično spojen na izvor konstantnog napona (12 V). Međutim, u krugovima nekih uređaja koristi se kao izlaz, a na njemu možete vidjeti kvadratni val (kao na br. 11).

Zaključak 9

Ovo je odašiljač tranzistora 1. On pokreće UPS tranzistor snage (u većini slučajeva FET) u push-pull krugu, bilo izravno ili preko srednjeg tranzistora.

Zaključak 10

Ovo je emiter tranzistora 2. U jednocikličnom načinu rada, signal na njemu je isti kao na broju 9. U push-pull načinu rada, signali na broju 9 i 10 su antifazni, tj. kada je razina signala kod jednog je visok, kod drugog je nizak i obrnuto. U većini uređaja signali iz emitera izlaznih tranzistorskih sklopki dotičnog mikrosklopa upravljaju snažnim tranzistorima s efektom polja, koji se uključuju kada je napon na pinovima 9 i 10 visok (iznad ~ 3,5 V, ali ne u na bilo koji način odnositi na razinu od 3,3 V na br. br. 3 i 4).

Zaključak 11

Ovo je kolektor tranzistora 2, obično spojen na izvor konstantnog napona (+12 V).

Bilješka: U uređajima temeljenim na TL494CN, njegov spojni krug može sadržavati i kolektore i emitere tranzistora 1 i 2 kao izlaze PWM kontrolera, iako je druga opcija češća. Postoje, međutim, opcije kada su točno pinovi 8 i 11 izlazi. Ako pronađete mali transformator u krugu između mikro kruga i tranzistora s efektom polja, izlazni signal najvjerojatnije se uzima iz njih (iz kolektora).

Zaključak 14

Ovo je ION izlaz, također opisan gore.

Princip rada

Dakle, ako je ulaz C1 okidača na logičkoj razini, tada su izlazni tranzistori zatvoreni u oba načina rada: jednociklični i push-pull. Ako postoji signal na ovom ulazu, tada se u push-pull načinu rada tranzistorski prekidači otvaraju jedan po jedan kada prekid taktnog impulsa stigne na okidač. U jednostranom načinu rada, flip-flop se ne koristi i obje izlazne sklopke otvaraju se sinkrono.

Ovo otvoreno stanje (u oba moda) moguće je samo u onom dijelu GPG perioda kada je pilasti napon veći od upravljačkih signala. Dakle, povećanje ili smanjenje vrijednosti upravljačkog signala uzrokuje odgovarajuće linearno povećanje ili smanjenje širine naponskih impulsa na izlazima mikro kruga.

Napon s pina 4 (kontrola mrtvog vremena), ulazi pojačala greške ili ulaz povratnog signala s pina 3 mogu se koristiti kao upravljački signali.

Prvi koraci u radu s mikro krugom

Prije izrade bilo kakvog korisnog uređaja, preporuča se naučiti kako radi TL494CN. Kako provjeriti njegovu funkcionalnost?

Uzmite svoju matičnu ploču, instalirajte čip na nju i spojite žice prema donjem dijagramu.

Ako je sve ispravno spojeno, krug će raditi. Ostavite igle 3 i 4 neslobodne. Koristite svoj osciloskop da provjerite rad GPG-a - trebali biste vidjeti pilasti napon na pinu 6. Izlazi će biti nula. Kako odrediti njihovu izvedbu u TL494CN. Može se provjeriti na sljedeći način:

Spojite povratni izlaz (br. 3) i izlaz kontrole mrtvog vremena (br. 4) na zajednički terminal (br. 7).
Sada biste trebali otkriti pravokutne impulse na izlazima mikro kruga.

Kako pojačati izlazni signal?

Izlaz TL494CN je prilično niske struje, a vi naravno želite više snage. Dakle, moramo dodati neke tranzistore snage. Najlakši za korištenje (i vrlo lako nabaviti - sa stare matične ploče računala) su n-kanalni MOSFET-ovi. Istodobno, moramo invertirati izlaz TL494CN, jer ako na njega spojimo n-kanalni MOSFET, tada će u nedostatku impulsa na izlazu mikro kruga biti otvoren za protok istosmjerne struje . Može jednostavno izgorjeti ... Dakle, izvadimo univerzalni NPN tranzistor i spojimo ga prema dijagramu ispod.

MOSFET snage u ovom krugu se kontrolira u pasivnom načinu rada. Nije baš dobro, ali za potrebe testiranja i niske potrošnje je u redu. R1 u krugu je opterećenje NPN tranzistora. Odaberite ga prema najvećoj dopuštenoj struji kolektora. R2 predstavlja opterećenje našeg stupnja snage. U sljedećim pokusima zamijenit će ga transformator.

Ako sada osciloskopom pogledamo signal na pinu 6 mikro kruga, vidjet ćemo "pilu". Na broju 8 (K1) još uvijek se vide pravokutni impulsi, a na odvodu MOS tranzistora su impulsi istog oblika, ali veće magnitude.

Kako povećati izlazni napon?

Uzmimo sada viši napon pomoću TL494CN. Dijagram sklopke i ožičenja je isti - na matičnoj ploči. Naravno, na njemu je nemoguće dobiti dovoljno visok napon, tim više što na MOS tranzistorima snage nema hladnjaka. Pa ipak, spojite mali transformator na izlazni stupanj, prema ovom dijagramu.

Primarni namot transformatora ima 10 zavoja. Sekundarni namot sadrži oko 100 zavoja. Dakle, omjer transformacije je 10. Ako primijenite 10 V na primarni, trebali biste dobiti oko 100 V izlaz. Jezgra je od ferita. Možete koristiti neku jezgru srednje veličine iz transformatora za napajanje osobnog računala.

Budite oprezni, izlaz transformatora je pod visokim naponom. Struja je vrlo slaba i neće vas ubiti. Ali možete postići dobar pogodak. Druga opasnost je da ako instalirate veliki kondenzator na izlazu, on će akumulirati veliki naboj. Stoga, nakon isključivanja kruga, treba ga isprazniti.

Na izlazu kruga možete uključiti bilo koji indikator poput žarulje, kao na slici ispod.

Radi na istosmjerni napon i potrebno mu je oko 160 V da zasvijetli. (Napon napajanja za cijeli uređaj je oko 15 V - red veličine niži.)

Krug s izlazom transformatora naširoko se koristi u bilo kojem UPS-u, uključujući napajanje za računala. U ovim uređajima prvi transformator, spojen preko tranzistorskih sklopki na izlaze PWM kontrolera, služi za odvajanje niskonaponskog dijela strujnog kruga, uključujući i TL494CN, od njegovog visokonaponskog dijela, u kojem se nalazi transformator mrežnog napona.

Regulator napona

U pravilu, u domaćim malim elektroničkim uređajima napajanje osigurava standardni PC UPS izrađen na TL494CN. Dijagram spajanja za PC napajanje je dobro poznat, a same jedinice su lako dostupne, budući da se milijuni starih računala svake godine odlažu ili prodaju za rezervne dijelove. Ali u pravilu, ovi UPS-ovi proizvode napon koji nije veći od 12 V. To je prenisko za pogon s promjenjivom frekvencijom. Naravno, možete pokušati koristiti PC UPS višeg napona za 25V, ali bilo bi ga teško pronaći, a previše energije bi se rasipalo na 5V u logičkim vratima.

Međutim, na TL494 (ili analozima) možete izgraditi bilo koji krug s izlazom pri povećanoj snazi i naponu. Koristeći tipične dijelove PC UPS-a i MOSFET-ove za napajanje s matične ploče, možete izgraditi PWM regulator napona pomoću TL494CN. Strujni krug pretvarača prikazan je na donjoj slici.

Na njemu možete vidjeti shemu kruga mikro kruga i izlazni stupanj pomoću dva tranzistora: univerzalnog npn- i snažnog MOS-a.

Glavni dijelovi: T1, Q1, L1, D1. Bipolarni T1 služi za upravljanje MOSFET-om snage spojenim na pojednostavljen način, tzv. "pasivno". L1 je induktivna prigušnica od starog HP printera (oko 50 zavoja, 1 cm visine, 0,5 cm širine s namotajima, otvorena prigušnica). D1 je s drugog uređaja. TL494 je spojen na alternativni način od gore navedenog, iako se može koristiti bilo koja metoda.

C8 je mali kondenzator za sprječavanje utjecaja buke koja ulazi u ulaz pojačala greške, vrijednost od 0,01uF bit će više-manje normalna. Velike vrijednosti će usporiti postavljanje potrebnog napona.

C6 je još manji kondenzator, koristi se za filtriranje visokofrekventnih smetnji. Kapacitet mu je do nekoliko stotina pikofarada.

Nikolaj Petrushov

TL494, kakva je ovo "zvijer"?

TL494 (Texas Instruments) vjerojatno je najčešći PWM kontroler, na temelju kojeg je stvorena većina računalnih napajanja i dijelova napajanja raznih kućanskih aparata.
Čak i sada je ovaj mikro krug prilično popularan među radio amaterima koji grade prekidačke izvore napajanja. Domaći analog ovog mikro kruga je M1114EU4 (KR1114EU4). Osim toga, različite strane tvrtke proizvode ovaj mikro krug s različitim nazivima. Na primjer IR3M02 (Sharp), KA7500 (Samsung), MB3759 (Fujitsu). Sve je to isti čip.
Njegova starost je puno mlađa od TL431. Počeo ga je proizvoditi Texas Instruments negdje u kasnim 90-im - početkom 2000-ih.
Pokušajmo zajedno shvatiti što je ona i kakva je ovo "zvijer"? Razmotrit ćemo čip TL494 (Texas Instruments).

Dakle, prvo, da vidimo što je unutra.

Spoj.

Sadrži:
- pilasti generator napona (SPG);
- komparator podešavanja mrtvog vremena (DA1);
- komparator podešavanja PWM (DA2);
- pojačalo greške 1 (DA3), koristi se uglavnom za napon;
- pojačalo greške 2 (DA4), koristi se uglavnom za signal ograničenja struje;
- stabilni izvor referentnog napona (VS) na 5V s vanjskim pinom 14;
- upravljački krug za rad izlaznog stupnja.

Zatim ćemo, naravno, pogledati sve njegove komponente i pokušati dokučiti zašto je sve to potrebno i kako sve to radi, ali prvo ćemo trebati dati njegove radne parametre (karakteristike).

Mogućnosti	Min.	Maks.	Jedinica Promijeniti
V CC Napon napajanja	7	40	U
V I Ulazni napon pojačala	-0,3	V KZ - 2	U
V O Napon kolektora		40	U
Struja kolektora (svaki tranzistor)		200	mA
Povratna struja		0,3	mA
f OSC Frekvencija oscilatora	1	300	kHz
C T Kapacitet generatora	0,47	10000	nF
R T Otpor otpornika generatora	1,8	500	kOhm
T A Radna temperatura TL494C TL494I	0	70	°C
T A Radna temperatura TL494C TL494I	-40	85	°C

Njegove ograničavajuće karakteristike su sljedeće;

Napon napajanja ................................................ .....41V

Ulazni napon pojačala.................................(Vcc+0.3)V

Izlazni napon kolektora................................41V

Izlazna struja kolektora..................................................... ....250mA

Ukupna disipacija snage u kontinuiranom načinu rada....1W

Položaj i svrha pinova mikro krugova.

Zaključak 1

Ovo je neinvertirajući (pozitivni) ulaz pojačala pogreške 1.
Ako je ulazni napon na njemu niži od napona na pinu 2, tada neće biti greške na izlazu ovog pojačala, neće biti napona (izlaz će imati nisku razinu) i neće imati nikakvog utjecaja na širina (faktor rada) izlaznih impulsa.
Ako je napon na ovom pinu veći nego na pinu 2, tada će se na izlazu ovog pojačala 1 pojaviti napon (izlaz pojačala 1 će imati visoku razinu) i širina (faktor rada) izlaznih impulsa će smanjite što više, što je veći izlazni napon ovog pojačala (maksimalno 3,3 volta).

Zaključak 2

Ovo je invertirajući (negativni) ulaz pojačala signala pogreške 1.
Ako je ulazni napon na ovom pinu viši nego na pinu 1, neće biti pogreške napona na izlazu pojačala (izlaz će biti nizak) i neće imati nikakvog utjecaja na širinu (faktor rada) izlaza mahunarke.
Ako je napon na ovom pinu niži nego na pinu 1, izlaz pojačala će biti visok.

Pojačalo pogreške je redovno operacijsko pojačalo s pojačanjem reda veličine = 70..95 dB pri istosmjernom naponu (Ku = 1 pri frekvenciji od 350 kHz). Raspon ulaznog napona operacijskog pojačala proteže se od -0,3 V do napona napajanja, minus 2 V. Odnosno, maksimalni ulazni napon mora biti najmanje dva volta niži od napona napajanja.

Zaključak 3

Ovo su izlazi pojačala greške 1 i 2, spojeni na ovaj pin preko dioda (OR krug). Ako se napon na izlazu bilo kojeg pojačala promijeni iz niskog u visoki, tada na pinu 3 također postaje visok.
Ako napon na ovom pinu premaši 3,3 V, tada impulsi na izlazu mikro kruga nestaju (nulti radni ciklus).
Ako je napon na ovom pinu blizu 0 V, tada će trajanje izlaznih impulsa (faktor rada) biti maksimalno.

Pin 3 se obično koristi za povratnu informaciju pojačalima, ali ako je potrebno, pin 3 se također može koristiti kao ulaz za promjenu širine impulsa.
Ako je napon na njemu visok (> ~ 3,5 V), tada neće biti impulsa na MS izlazu. Napajanje se neće pokrenuti ni pod kojim okolnostima.

Zaključak 4

Kontrolira raspon varijacije "mrtvog" vremena (engleski Dead-Time Control), u principu je to isti radni ciklus.
Ako je napon na njemu blizu 0 V, tada će izlaz mikro kruga imati i minimalne moguće i maksimalne širine impulsa, koji se prema tome mogu postaviti drugim ulaznim signalima (pojačala greške, pin 3).
Ako je napon na ovom pinu oko 1,5 V, tada će širina izlaznih impulsa biti oko 50% njihove maksimalne širine.
Ako napon na ovom pinu premaši 3,3 V, tada neće biti impulsa na MS izlazu. Napajanje se neće pokrenuti ni pod kojim okolnostima.
Ali ne smijete zaboraviti da će se s povećanjem "mrtvog" vremena raspon podešavanja PWM smanjiti.

Promjenom napona na pinu 4 možete postaviti fiksnu širinu "mrtvog" vremena (R-R razdjelnik), implementirati način mekog pokretanja u napajanju (R-C lanac), osigurati daljinsko isključivanje MS-a (ključ) i također možete koristiti ovaj pin kao linearni kontrolni ulaz.

Pogledajmo (za one koji ne znaju) što je to "mrtvo" vrijeme i za što ono treba.
Kada radi push-pull krug napajanja, impulsi se naizmjenično dovode s izlaza mikro kruga na baze (vrata) izlaznih tranzistora. Budući da je bilo koji tranzistor inercijski element, ne može se odmah zatvoriti (otvoriti) kada se signal ukloni (dovede) iz baze (vrata) izlaznog tranzistora. A ako se impulsi primjenjuju na izlazne tranzistore bez "mrtvog" vremena (to jest, impuls se uklanja iz jednog i odmah primjenjuje na drugi), može doći trenutak kada jedan tranzistor nema vremena za zatvaranje, ali drugi ima već otvoren. Tada će sva struja (nazvana kroz struju) protjecati kroz oba otvorena tranzistora, zaobilazeći opterećenje (namotaj transformatora), a budući da neće biti ničim ograničena, izlazni tranzistori će odmah pokvariti.
Da se to ne dogodi, potrebno je da nakon završetka jednog impulsa, a prije početka sljedećeg, protekne određeno vrijeme dovoljno za pouzdano zatvaranje izlaznog tranzistora s čijeg je ulaza skinut upravljački signal.
Ovo vrijeme se naziva "mrtvo" vrijeme.

Da, ako pogledamo sliku sa sastavom mikro kruga, vidimo da je pin 4 spojen na ulaz komparatora za podešavanje mrtvog vremena (DA1) kroz izvor napona od 0,1-0,12 V. Za što je to učinjeno?
Ovo je upravo učinjeno kako bi se osiguralo da maksimalna širina (faktor rada) izlaznih impulsa nikada nije jednaka 100%, kako bi se osigurao siguran rad izlaznih (izlaznih) tranzistora.
To jest, ako "spojite" pin 4 na zajedničku žicu, tada na ulazu komparatora DA1 još uvijek neće biti nulti napon, ali će postojati napon samo ove vrijednosti (0,1-0,12 V) i impulsi iz generatora pilastog napona (RPG) pojavit će se na izlazu mikro kruga samo kada njihova amplituda na pinu 5 premaši ovaj napon. Odnosno, mikro krug ima fiksni maksimalni prag radnog ciklusa izlaznih impulsa, koji neće prelaziti 95-96% za jednociklični način rada izlaznog stupnja i 47,5-48% za push-pull način rada izlaznog stupnja.

Zaključak 5

Ovo je GPG izlaz, namijenjen je za spajanje vremenskog kondenzatora Ct na njega, čiji je drugi kraj spojen na zajedničku žicu. Kapacitet mu se obično odabire od 0,01 µF do 0,1 µF, ovisno o izlaznoj frekvenciji GPG impulsa PWM kontrolera. Ovdje se u pravilu koriste visokokvalitetni kondenzatori.
Izlazna frekvencija GPG-a može se kontrolirati na ovom pinu. Oscilacija izlaznog napona generatora (amplituda izlaznih impulsa) je negdje oko 3 volta.

Zaključak 6

Ovo je također GPN izlaz, namijenjen za spajanje na njega otpornika za podešavanje vremena Rt, čiji je drugi kraj spojen na zajedničku žicu.
Vrijednosti Rt i Ct određuju izlaznu frekvenciju plinske pumpe, a izračunavaju se pomoću formule za jednociklični način rada;

Za način rada push-pull formula je sljedeća;

Za PWM kontrolere drugih tvrtki, frekvencija se izračunava istom formulom, s tim da se broj 1 mora promijeniti u 1,1.

Zaključak 7

Spaja se na zajedničku žicu kruga uređaja na PWM kontroleru.

Zaključak 8

Mikrokrug sadrži izlazni stupanj s dva izlazna tranzistora, koji su njegove izlazne sklopke. Priključci kolektora i emitera ovih tranzistora su slobodni, pa se prema potrebi ovi tranzistori mogu uključiti u sklop za rad i sa zajedničkim emiterom i sa zajedničkim kolektorom.
Ovisno o naponu na pinu 13, ovaj izlazni stupanj može raditi ili u push-pull ili jednocikličnom načinu rada. U jednostranom načinu rada, ti se tranzistori mogu spojiti paralelno kako bi se povećala struja opterećenja, što se obično i radi.
Dakle, pin 8 je kolektorski pin tranzistora 1.

Zaključak 9

Ovo je pin emitera tranzistora 1.

Zaključak 10

Ovo je pin emitera tranzistora 2.

Zaključak 11

Ovo je kolektor tranzistora 2.

Zaključak 12

Na ovaj pin spojen je "plus" napajanja TL494CN.

Zaključak 13

Ovo je izlaz za odabir načina rada krajnjeg stupnja. Ako je ovaj pin spojen na zajedničku žicu, izlazni stupanj će raditi u jednostranom načinu rada. Izlazni signali na stezaljkama tranzistorskih sklopki bit će isti.
Ako na ovaj pin primijenite napon od +5 V (spojite pinove 13 i 14), tada će izlazne sklopke raditi u push-pull načinu rada. Izlazni signali na stezaljkama tranzistorskih sklopki bit će izvan faze, a frekvencija izlaznih impulsa bit će upola manja.

Zaključak 14

Ovo je rezultat konjušnice I odvoditi OKO pornografija N napona (ION), s izlaznim naponom od +5 V i izlaznom strujom do 10 mA, koji se može koristiti kao referenca za usporedbu u pojačalima greške, i za druge svrhe.

Zaključak 15

Radi potpuno isto kao i pin 2. Ako se ne koristi drugo pojačalo greške, tada se pin 15 jednostavno spoji na pin 14 (referentni napon +5 V).

Zaključak 16

Radi na isti način kao i pin 1. Ako se drugo pojačalo greške ne koristi, obično se spaja na zajedničku žicu (pin 7).
S pinom 15 spojenim na +5V i pinom 16 spojenim na masu, nema izlaznog napona iz drugog pojačala, tako da nema utjecaja na rad čipa.

Načelo rada mikro kruga.

Dakle, kako radi TL494 PWM kontroler?
Iznad smo detaljno ispitali svrhu pinova ovog mikro kruga i koju funkciju obavljaju.
Ako se sve ovo pažljivo analizira, onda iz svega ovoga postaje jasno kako ovaj mikro krug radi. Ali još jednom ću vrlo kratko opisati princip njegovog rada.

Kada se mikro krug obično uključi i na njega se napaja (minus na pin 7, plus na pin 12), GPG počinje proizvoditi pilaste impulse s amplitudom od oko 3 volta, čija frekvencija ovisi o C i R spojen na pinove 5 i 6 mikro kruga.
Ako je vrijednost upravljačkih signala (na pinovima 3 i 4) manja od 3 volta, tada se na izlaznim sklopkama mikro kruga pojavljuju pravokutni impulsi, čija širina (faktor rada) ovisi o vrijednosti upravljačkih signala na pinovima. 3 i 4.
Odnosno, mikrokrug uspoređuje pozitivni pilasti napon iz kondenzatora Ct (C1) s bilo kojim od dva kontrolna signala.
Logički sklopovi za upravljanje izlaznim tranzistorima VT1 i VT2 otvaraju ih samo kada je napon pilastih impulsa veći od upravljačkih signala. I što je ta razlika veća, to je izlazni impuls širi (veća radni ciklus).
Upravljački napon na pinu 3 opet ovisi o signalima na ulazima operacijskih pojačala (pojačala greške), koja pak mogu kontrolirati izlazni napon i izlaznu struju napajanja.

Dakle, povećanje ili smanjenje vrijednosti bilo kojeg upravljačkog signala uzrokuje odgovarajuće linearno smanjenje ili povećanje širine naponskih impulsa na izlazima mikro kruga.
Kao što je gore spomenuto, napon s pina 4 (kontrola mrtvog vremena), ulazi pojačala greške ili ulazni povratni signal izravno s pina 3 mogu se koristiti kao upravljački signali.

Teorija je, kako kažu, teorija, ali bit će puno bolje vidjeti i "dotaknuti" sve ovo u praksi, pa sastavimo sljedeći krug na matičnoj ploči i vidimo svojim očima kako sve to radi.

Najlakši i najbrži način je da sve to sastavite na ploči za izradu. Da, instalirao sam KA7500 čip. Pin "13" mikro kruga spojen je na zajedničku žicu, odnosno naši izlazni prekidači će raditi u jednocikličnom načinu (signali na tranzistorima bit će isti), a frekvencija ponavljanja izlaznih impulsa odgovarat će frekvencija pilastog napona GPG-a.

Spojio sam osciloskop na sljedeće kontrolne točke:
- Prva zraka do pina “4”, za kontrolu konstantnog napona na ovom pinu. Nalazi se u središtu zaslona na nultoj liniji. Osjetljivost - 1 volt po podjeli;
- Druga greda na pin “5”, za kontrolu pilastog napona GPG-a. Također se nalazi na nultoj liniji (obje zrake su kombinirane) u središtu osciloskopa i s istom osjetljivošću;
- Treći snop na izlazu mikro kruga na pin "9", za kontrolu impulsa na izlazu mikro kruga. Osjetljivost snopa je 5 volti po podjeli (0,5 volti, plus razdjelnik za 10). Nalazi se na dnu zaslona osciloskopa.

Zaboravio sam reći da su izlazne sklopke mikro kruga spojene na zajednički kolektor. Drugim riječima - prema krugu sljedbenika emitera. Zašto repetitor? Jer signal na emiteru tranzistora točno ponavlja bazni signal, tako da sve možemo jasno vidjeti.
Ako maknete signal s kolektora tranzistora, on će biti invertiran (naopako) u odnosu na signal baze.
Napajamo mikrokrug i vidimo što imamo na stezaljkama.

Na četvrtoj nozi imamo nulu (klizač otpornika trimera je u najnižem položaju), prva zraka je na nultoj liniji u sredini ekrana. Ne rade ni pojačivači grešaka.
Na petoj nozi vidimo pilasti napon GPN-a (druga zraka), s amplitudom nešto većom od 3 volta.
Na izlazu mikro kruga (pin 9) vidimo pravokutne impulse s amplitudom od oko 15 volti i maksimalnom širinom (96%). Točke na dnu zaslona točno su fiksni prag radnog ciklusa. Da bismo lakše vidjeli, uključimo rastezanje na osciloskopu.

Pa, sad se bolje vidi. To je upravo vrijeme kada amplituda impulsa pada na nulu i izlazni tranzistor je zatvoren za ovo kratko vrijeme. Nulta razina za ovu zraku je na dnu ekrana.
Pa, dodajmo napon na pin "4" i vidimo što ćemo dobiti.

Na pinu "4" postavio sam konstantni napon od 1 volta pomoću otpornika za podešavanje, prvi snop porastao je za jedan odjeljak (ravna linija na ekranu osciloskopa). Što vidimo? Mrtvo vrijeme se povećalo (radni ciklus se smanjio), ovo je točkasta linija na dnu zaslona. Odnosno, izlazni tranzistor je zatvoren oko pola trajanja samog impulsa.
Dodajmo još jedan volt s otpornikom za podrezivanje na pin "4" mikro kruga.

Vidimo da je prvi snop porastao još jedan podeljak, trajanje izlaznih impulsa je postalo još kraće (1/3 trajanja cijelog impulsa), a mrtvo vrijeme (vrijeme zatvaranja izlaznog tranzistora) se povećalo. na dvije trećine. Odnosno, jasno je vidljivo da logika mikro kruga uspoređuje razinu GPG signala s razinom upravljačkog signala i na izlaz prenosi samo onaj GPG signal čija je razina viša od upravljačkog signala.

Da bi bilo još jasnije, trajanje (širina) izlaznih impulsa mikrosklopa bit će isto kao trajanje (širina) izlaznih impulsa pilastog napona koji se nalaze iznad razine upravljačkog signala (iznad ravne linije na zaslonu osciloskopa) .

Idemo dalje, dodajte još jedan volt na pin "4" mikro kruga. Što vidimo? Na izlazu mikro kruga postoje vrlo kratki impulsi, približno iste širine kao i vrhovi napona zuba pile koji strše iznad ravne linije. Uključimo istezanje na osciloskopu da se puls bolje vidi.

Ovdje vidimo kratki impuls tijekom kojeg će izlazni tranzistor biti otvoren, a ostatak vremena (donja linija na ekranu) bit će zatvoren.
Pa, pokušajmo još više povećati napon na pinu "4". Koristimo otpornik za podešavanje kako bismo postavili napon na izlazu iznad razine pilastog napona GPG-a.

Pa, to je to, naše napajanje će prestati raditi, jer je izlaz potpuno "smiren". Nema izlaznih impulsa, jer na kontrolnom pinu "4" imamo konstantnu razinu napona veću od 3,3 volta.
Apsolutno ista stvar će se dogoditi ako primijenite kontrolni signal na pin "3" ili na bilo koje pojačalo greške. Ako nekoga zanima, možete sami eksperimentalno provjeriti. Štoviše, ako su upravljački signali na svim kontrolnim pinovima odjednom i upravljaju mikrokrugom (prevladavaju), postojat će signal s kontrolnog pina čija je amplituda veća.

Pa, pokušajmo odspojiti pin "13" sa zajedničke žice i spojiti ga na pin "14", odnosno prebaciti način rada izlaznih sklopki s jednostrukog na push-pull. Da vidimo što možemo učiniti.

Koristeći trimer otpornik, ponovno dovodimo napon na pin "4" na nulu. Uključite struju. Što vidimo?
Izlaz mikrokruga također sadrži pravokutne impulse maksimalnog trajanja, ali njihova frekvencija ponavljanja postala je polovica frekvencije pilastih impulsa.
Isti impulsi bit će na drugom ključnom tranzistoru mikro kruga (pin 10), s jedinom razlikom što će se vremenski pomaknuti u odnosu na njih za 180 stupnjeva.
Postoji i maksimalni prag radnog ciklusa (2%). Sada nije vidljivo, morate spojiti 4. zraku osciloskopa i kombinirati dva izlazna signala zajedno. Četvrta sonda nije pri ruci, pa je nisam učinio. Tko god želi, neka provjeri praktično sam da se u to uvjeri.

U ovom načinu rada mikro krug radi na potpuno isti način kao u jednocikličnom načinu rada, jedina razlika je u tome što maksimalno trajanje izlaznih impulsa ovdje neće prelaziti 48% ukupnog trajanja impulsa.
Stoga nećemo dugo razmatrati ovaj način rada, ali samo pogledajte kakve impulse imamo kada je napon na pinu "4" dva volta.

Napon podižemo trimer otpornikom. Širina izlaznih impulsa smanjila se na 1/6 ukupnog trajanja impulsa, odnosno također točno dva puta nego u jednocikličnom načinu rada izlaznih sklopki (tamo 1/3 puta).
Na izlazu drugog tranzistora (pin 10) bit će isti impulsi, samo pomaknuti u vremenu za 180 stupnjeva.
Pa, u principu, analizirali smo rad PWM kontrolera.

Također na pinu “4”. Kao što je ranije spomenuto, ovaj pin se može koristiti za "meko" pokretanje napajanja. Kako to organizirati?
Jako jednostavno. Da biste to učinili, spojite RC krug na pin "4". Evo primjera fragmenta dijagrama:

Kako ovdje funkcionira "soft start"? Pogledajmo dijagram. Kondenzator C1 je spojen na ION (+5 volti) preko otpornika R5.
Kada se mikrokrug (pin 12) napaja, +5 volti se pojavljuje na pinu 14. Kondenzator C1 se počinje puniti. Struja punjenja kondenzatora teče kroz otpornik R5, u trenutku uključivanja je maksimalna (kondenzator se isprazni) i dolazi do pada napona od 5 volti na otporniku, koji se dovodi na pin "4". Ovaj napon, kao što smo već eksperimentalno otkrili, zabranjuje prolaz impulsa do izlaza mikro kruga.
Kako se kondenzator puni, struja punjenja se smanjuje i pad napona na otporniku se u skladu s tim smanjuje. Napon na pinu "4" također se smanjuje i na izlazu mikro kruga počinju se pojavljivati impulsi, čije se trajanje postupno povećava (kako se kondenzator puni). Kada je kondenzator potpuno napunjen, struja punjenja prestaje, napon na pinu "4" postaje blizu nule, a pin "4" više ne utječe na trajanje izlaznih impulsa. Napajanje se vraća u svoj način rada.
Naravno, pogađate da će vrijeme pokretanja napajanja (dosegne radni način) ovisiti o veličini otpornika i kondenzatora, a njihovim odabirom moći će se regulirati to vrijeme.

Pa, ovo je ukratko sva teorija i praksa, i ovdje nema ništa posebno komplicirano, a ako razumijete i razumijete rad ovog PWM-a, onda vam neće biti teško razumjeti i razumjeti rad drugih PWM-ova.

Želim svima puno sreće.

Predmetni mikrosklop pripada popisu najčešćih i široko korištenih integriranih elektroničkih sklopova. Njegov prethodnik bila je serija PWM kontrolera UC38xx tvrtke Unitrode. Godine 1999. ovu je tvrtku kupio Texas Instruments i od tada je započeo razvoj linije ovih kontrolera, što je dovelo do stvaranja početkom 2000-ih. Čipovi serije TL494. Osim gore spomenutih UPS-a, mogu se naći u regulatorima istosmjernog napona, kontroliranim pogonima, soft starterima - jednom riječju, gdje god se koristi PWM regulacija. Među tvrtkama koje su klonirale ovaj čip su svjetski poznati brendovi kao što su Motorola, Inc, International Rectifier, Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Svi oni daju detaljan opis svojih proizvoda, takozvanu podatkovnu tablicu TL494CN.

Dokumentacija

Namjena čipa TL494CN

Tradicionalno, opis ćemo započeti svrhom i popisom internih uređaja. Radi se o PWM kontroleru fiksne frekvencije, namijenjenom prvenstveno za korištenje u UPS-u, a sadrži sljedeće uređaje: pilasti generator napona (RVG); pojačivači grešaka; izvor referentnog napona +5 V; krug podešavanja "mrtvog vremena"; izlazne tranzistorske sklopke za struju do 500 mA; shema za odabir jednotaktnog ili dvotaktnog načina rada.

Parametri ograničenja

Kao i svaki drugi mikro krug, opis TL494CN mora nužno sadržavati popis maksimalno dopuštenih karakteristika performansi. Navedimo ih na temelju podataka tvrtke Motorola, Inc.: Napon napajanja: 42 V. Napon na kolektoru izlaznog tranzistora: 42 V. Struja kolektora izlaznog tranzistora: 500 mA. Raspon ulaznog napona pojačala: od - 0,3 V do +42 V. Rasipanje snage (na t< 45 °C): 1000 мВт. Диапазон температур хранения: от -55 до +125 °С. Диапазон рабочих температур окружающей среды: от 0 до +70 °С. Следует отметить, что параметр 7 для микросхемы TL494IN несколько шире: от -25 до +85 °С.

Dizajn čipa

TL494CN Opis terminala kućišta na ruskom jeziku prikazan je na donjoj slici.

Mikrokrug je smješten u plastično (to je označeno slovom N na kraju njegove oznake) 16-pinsko kućište s PDP pinovima.

Izgled čipa

TL494CN: funkcionalni dijagram

Dakle, zadatak ovog mikrosklopa je modulacija širine impulsa (PWM ili Pulse Width Modulated (PWM)) naponskih impulsa generiranih unutar reguliranih i nereguliranih UPS-ova. U izvorima napajanja prvog tipa, raspon trajanja impulsa, u pravilu, doseže najveću moguću vrijednost (~ 48% za svaki izlaz u push-pull krugovima, koji se široko koriste za napajanje audio pojačala automobila). Čip TL494CN ima ukupno 6 izlaznih pinova, od kojih su 4 (1, 2, 15, 16) ulazi za interna pojačala greške koja se koriste za zaštitu UPS-a od strujnog i potencijalnog preopterećenja. Pin #4 je ulaz signala od 0 do 3V za podešavanje radnog ciklusa pravokutnog izlaza, a #3 je izlaz komparatora i može se koristiti na nekoliko načina. Još 4 (brojevi 8, 9, 10, 11) su slobodni kolektori i emiteri tranzistora s maksimalnom dopuštenom strujom opterećenja od 250 mA (u dugoročnom načinu rada ne više od 200 mA). Mogu se spojiti u parovima (9 s 10 i 8 s 11) za upravljanje snažnim tranzistorima s efektom polja (MOSFET tranzistori) s maksimalnom dopuštenom strujom od 500 mA (ne više od 400 mA u kontinuiranom načinu rada).

Mikrokrug ima ugrađen izvor referentnog napona (RES) +5 V (br. 14). Obično se koristi kao referentni napon (s točnošću od ± 1%), koji se dovodi na ulaze krugova koji ne troše više od 10 mA, na primjer, na pin 13 za odabir načina rada s jednim ili dva ciklusa mikrokrug: ako je na njemu +5 V, odabire se drugi način rada, ako na njemu postoji minus napon napajanja - prvi. Za podešavanje frekvencije generatora napona rampe (RVG) koriste se kondenzator i otpornik, spojeni na pinove 5, odnosno 6. I, naravno, mikro krug ima igle za spajanje plus i minus napajanja (brojevi 12 i 7, respektivno) u rasponu od 7 do 42 V. Iz dijagrama se može vidjeti da postoji niz drugih internih uređaja u TL494CN. Opis na ruskom jeziku njihove funkcionalne svrhe bit će dan u nastavku kako je materijal predstavljen.

Funkcije ulaznih pinova

Baš kao i svaki drugi elektronički uređaj. dotični mikro krug ima svoje ulaze i izlaze. Počet ćemo s prvima. Popis ovih pinova TL494CN već je dat gore. Opis na ruskom jeziku njihove funkcionalne svrhe bit će dan u nastavku s detaljnim objašnjenjima.
Zaključak 1
Ovo je pozitivni (neinvertirajući) ulaz pojačala pogreške 1. Ako je njegov napon niži od napona na pinu 2, izlaz pojačala pogreške 1 bit će nizak. Ako je veći nego na pinu 2, signal pojačala pogreške 1 postat će visok. Izlaz pojačala u biti slijedi pozitivni ulaz koristeći pin 2 kao referencu. Funkcije pojačala greške bit će detaljnije opisane u nastavku.
Zaključak 2
Ovo je negativni (invertirajući) ulaz pojačala greške 1. Ako je ovaj pin viši od pina 1, izlaz pojačala greške 1 bit će nizak. Ako je napon na ovom pinu niži od napona na pinu 1, izlaz pojačala će biti visok.
Zaključak 15
Radi potpuno isto kao # 2. Često se drugo pojačalo greške ne koristi u TL494CN. Priključni krug u ovom slučaju sadrži pin 15 jednostavno spojen na 14 (referentni napon +5 V).
Zaključak 16
Radi na isti način kao br. 1. Obično je spojen na zajednički broj 7 kada se ne koristi drugo pojačalo greške. S pinom 15 spojenim na +5V i pinom 16 spojenim na zajednički, izlaz drugog pojačala je nizak i stoga nema utjecaja na rad čipa.
Zaključak 3
Ovaj pin i svako interno TL494CN pojačalo spojeni su zajedno preko dioda. Ako se signal na izlazu bilo kojeg od njih promijeni s niske na visoku razinu, tada na broju 3 također prelazi na visoku razinu. Kada signal na ovom pinu prijeđe 3,3 V, izlazni impulsi se isključuju (nulti radni ciklus). Kada je napon na njemu blizu 0 V, trajanje impulsa je maksimalno. Između 0 i 3,3 V, širina impulsa je od 50% do 0% (za svaki od izlaza PWM kontrolera - na pinovima 9 i 10 u većini uređaja). Ako je potrebno, pin 3 se može koristiti kao ulazni signal ili se može koristiti za osiguravanje prigušenja brzine promjene širine impulsa. Ako je napon na njemu visok (> ~3,5 V), ne postoji način za pokretanje UPS-a na PWM kontroleru (neće biti impulsa s njega).
Zaključak 4
On kontrolira raspon radnog ciklusa izlaznih impulsa (engleski Dead-Time Control). Ako je napon na njemu blizu 0 V, mikro krug će moći emitirati i najmanju moguću i najveću širinu impulsa (koja je određena drugim ulaznim signalima). Ako se na ovaj pin primijeni napon od oko 1,5 V, širina izlaznog impulsa bit će ograničena na 50% njegove maksimalne širine (ili ~25% radnog ciklusa za način rada push-pull PWM kontrolera). Ako je napon visok (>~3,5 V), ne postoji način za pokretanje UPS-a na TL494CN. Njegov spojni krug često sadrži br. 4, spojen izravno na masu. Važno je zapamtiti! Signal na pinovima 3 i 4 trebao bi biti ispod ~3,3 V. Ali što se događa ako je blizu, na primjer, +5 V? Kako će se tada ponašati TL494CN? Krug pretvarača napona na njemu neće generirati impulse, tj. neće biti izlaznog napona iz UPS-a.
Zaključak 5
Služi za spajanje vremenskog kondenzatora Ct, čiji je drugi kontakt spojen na masu. Vrijednosti kapacitivnosti su obično između 0,01 µF i 0,1 µF. Promjene u vrijednosti ove komponente dovode do promjena u frekvenciji GPG i izlaznih impulsa PWM kontrolera. Obično se koriste visokokvalitetni kondenzatori s vrlo niskim temperaturnim koeficijentom (s vrlo malom promjenom kapaciteta s temperaturom).
Zaključak 6
Za spajanje vremenskog otpornika Rt, s drugim kontaktom spojenim na masu. Vrijednosti Rt i Ct određuju učestalost FPG-a. f = 1,1: (Rt x Ct).
Zaključak 7
Spaja se na zajedničku žicu kruga uređaja na PWM kontroleru.
Zaključak 12
Označava se slovima VCC. Spojen je na “plus” napajanja TL494CN. Njegov spojni krug obično sadrži br. 12, spojen na sklopku napajanja. Mnogi UPS-ovi koriste ovu iglu za uključivanje i isključivanje napajanja (i samog UPS-a). Ako na njemu postoji +12 V i broj 7 je uzemljen, mikro krugovi GPN i ION će raditi.
Zaključak 13
Ovo je unos načina rada. Njegovo funkcioniranje je gore opisano.

Funkcije izlaznih pinova

Također su gore navedeni za TL494CN. Opis na ruskom jeziku njihove funkcionalne svrhe bit će dan u nastavku s detaljnim objašnjenjima.
Zaključak 8
Ovaj čip ima 2 NPN tranzistora, koji su njegovi izlazni prekidači. Ovaj pin je kolektor tranzistora 1, obično spojen na izvor konstantnog napona (12 V). Međutim, u krugovima nekih uređaja koristi se kao izlaz, a na njemu možete vidjeti kvadratni val (kao na br. 11).
Zaključak 9
Ovo je odašiljač tranzistora 1. On pokreće UPS tranzistor snage (u većini slučajeva FET) u push-pull krugu, bilo izravno ili preko srednjeg tranzistora.
Zaključak 10
Ovo je emiter tranzistora 2. U jednocikličnom načinu rada, signal na njemu je isti kao na broju 9. U push-pull načinu rada, signali na broju 9 i 10 su antifazni, tj. kada je razina signala kod jednog je visok, kod drugog je nizak i obrnuto. U većini uređaja signali iz emitera izlaznih tranzistorskih sklopki dotičnog mikrosklopa upravljaju snažnim tranzistorima s efektom polja, koji se uključuju kada je napon na pinovima 9 i 10 visok (iznad ~ 3,5 V, ali ne u na bilo koji način odnositi na razinu od 3,3 V na br. br. 3 i 4).
Zaključak 11
Ovo je kolektor tranzistora 2, obično spojen na izvor konstantnog napona (+12 V). Napomena: U uređajima temeljenim na TL494CN, njegov spojni krug može sadržavati i kolektore i emitere tranzistora 1 i 2 kao izlaze PWM kontrolera, iako je druga opcija češća. Postoje, međutim, opcije kada su točno pinovi 8 i 11 izlazi. Ako pronađete mali transformator u krugu između mikro kruga i tranzistora s efektom polja, izlazni signal najvjerojatnije se uzima iz njih (iz kolektora).
Zaključak 14
Ovo je ION izlaz, također opisan gore.

Princip rada

Kako radi čip TL494CN? Dat ćemo opis kako radi na temelju materijala Motorola, Inc. Izlaz modulacije širine impulsa postiže se usporedbom pozitivnog signala rampe iz kondenzatora Ct s bilo kojim od dva kontrolna signala. NOR logički sklopovi upravljaju izlaznim tranzistorima Q1 i Q2, otvarajući ih samo kada signal na ulazu takta (C1) flip-flopa (vidi funkcionalni dijagram TL494CN) padne na nisku razinu. Dakle, ako je ulaz C1 okidača na logičkoj razini, tada su izlazni tranzistori zatvoreni u oba načina rada: jednociklični i push-pull. Ako na ovom ulazu postoji taktni signal, tada se u push-pull načinu rada tranzistor otvara jedan po jedan kada prekid taktnog impulsa stigne na okidač. U jednostranom načinu rada, flip-flop se ne koristi i obje izlazne sklopke otvaraju se sinkrono. Ovo otvoreno stanje (u oba moda) moguće je samo u onom dijelu GPG perioda kada je pilasti napon veći od upravljačkih signala. Dakle, povećanje ili smanjenje vrijednosti upravljačkog signala uzrokuje odgovarajuće linearno povećanje ili smanjenje širine naponskih impulsa na izlazima mikro kruga. Napon s pina 4 (kontrola mrtvog vremena), ulazi pojačala greške ili ulaz povratnog signala s pina 3 mogu se koristiti kao upravljački signali.

ČLANAK JE PRIPREMLJEN NA OSNOVU KNJIGE A. V. GOLOVKOVA i V. B LYUBITSKOG “NAPAJANJE ZA SUSTAVNE MODULE TIPA IBM PC-XT/AT” IZDAVAČKE KUĆE “LAD&N” Moskva 1995 preuzete u elektronskom obliku s interneta

UPRAVLJAČKI IC TL494

U modernim UPS-ovima, specijalizirani integrirani krugovi (IC) obično se koriste za generiranje upravljačkog napona za prebacivanje energetskih tranzistora pretvarača.
Idealan upravljački IC koji osigurava normalan rad UPS-a u PWM načinu rada trebao bi zadovoljiti većinu sljedećih uvjeta:
radni napon ne veći od 40V;
prisutnost visoko stabilnog toplinski stabiliziranog izvora referentnog napona;
prisutnost generatora pilastog napona
pružanje mogućnosti sinkronizacije programabilnog mekog starta s vanjskim signalom;
prisutnost pojačala signala neusklađenosti s visokim zajedničkim naponom;
prisutnost PWM komparatora;
prisutnost okidača kontroliranog pulsom;
prisutnost dvokanalne predterminalne kaskade sa zaštitom od kratkog spoja;
prisutnost dvostruke logike za suzbijanje impulsa;
dostupnost sredstava za ispravljanje simetrije izlaznih napona;
prisutnost ograničenja struje u širokom rasponu zajedničkih napona, kao i ograničenja struje u svakom razdoblju s isključivanjem u hitnom načinu rada;
dostupnost automatske kontrole s izravnim prijenosom;
osiguranje isključivanja kada napon napajanja padne;
pružanje zaštite od prenapona;
osiguravanje kompatibilnosti s TTL/CMOS logikom;
omogućava daljinsko uključivanje i isključivanje.

Slika 11. Kontrolni čip TL494 i njegov pinout.

U velikoj većini slučajeva, mikro krug tipa TL494CN proizvođača TEXAS INSTRUMENT (SAD) koristi se kao upravljački krug za klasu UPS-a koji se razmatra (slika 11). Implementira većinu gore navedenih funkcija, a proizvode ga brojne strane tvrtke pod različitim imenima. Na primjer, tvrtka SHARP (Japan) proizvodi mikro krug IR3M02, tvrtka FAIRCHILD (SAD) - UA494, tvrtka SAMSUNG (Koreja) - KA7500, tvrtka FUJITSU (Japan) - MB3759 itd. Svi ovi mikro krugovi su potpuni analozi domaćeg mikro kruga KR1114EU4. Razmotrimo detaljno dizajn i rad ovog kontrolnog čipa. Posebno je dizajniran za upravljanje energetskim dijelom UPS-a i sadrži (Sl. 12):

Slika 12. Funkcionalni dijagram TL494 IC

Generator ramp napona DA6; frekvencija GPG određena je vrijednostima otpornika i kondenzatora spojenih na 5. i 6. pinove, au klasi napajanja koja se razmatra odabire se na približno 60 kHz;
stabilizirani izvor referentnog napona DA5 (Uref=+5,OB) s vanjskim izlazom (pin 14);
komparator mrtve zone DA1;
komparator PWM DA2;
pojačalo greške napona DA3;
pojačivač greške za signal ograničenja struje DA4;
dva izlazna tranzistora VT1 i VT2 s otvorenim kolektorima i emiterima;
dinamički push-pull D-okidač u načinu frekvencijske podjele na 2 - DD2;
pomoćni logički elementi DD1 (2-ILI), DD3 (2ND), DD4 (2ND), DD5 (2-ILI-NE), DD6 (2-ILI-NE), DD7 (NE);
izvor konstantnog napona s oznakom 0,1BDA7;
Istosmjerni izvor nazivne vrijednosti 0,7 mA DA8.
Upravljački krug će se pokrenuti, tj. nizovi impulsa pojavit će se na pinovima 8 i 11 ako se na pin 12 primijeni napon napajanja, čija je razina u rasponu od +7 do +40 V. Cijeli skup funkcionalnih jedinica uključenih u TL494 IC može se podijeliti na digitalni i analogni dio (putevi digitalnog i analognog signala). Analogni dio uključuje pojačala greške DA3, DA4, komparatore DA1, DA2, pilasti generator napona DA6, kao i pomoćne izvore DA5, DA7, DA8. Svi ostali elementi, uključujući izlazne tranzistore, čine digitalni dio (digitalni put).

Slika 13. Rad TL494 IC u nominalnom načinu rada: U3, U4, U5 - naponi na pinovima 3, 4, 5.

Razmotrimo najprije rad digitalnog puta. Vremenski dijagrami koji objašnjavaju rad mikro kruga prikazani su na sl. 13. Iz vremenskih dijagrama jasno je da su trenuci pojavljivanja izlaznih kontrolnih impulsa mikro kruga, kao i njihovo trajanje (dijagrami 12 i 13) određeni stanjem izlaza logičkog elementa DD1 (dijagram 5 ). Ostatak "logike" obavlja samo pomoćnu funkciju dijeljenja izlaznih impulsa DD1 u dva kanala. U ovom slučaju, trajanje izlaznih impulsa mikro kruga određeno je trajanjem otvorenog stanja njegovih izlaznih tranzistora VT1, VT2. Budući da oba ova tranzistora imaju otvorene kolektore i emitere, mogu se spojiti na dva načina. Kada su uključeni prema krugu sa zajedničkim emiterom, izlazni impulsi se uklanjaju iz vanjskih kolektorskih opterećenja tranzistora (od pinova 8 i 11 mikro kruga), a sami impulsi su usmjereni prema dolje od pozitivne razine (vodeći rubovi impulsa su negativni). Odašiljači tranzistora (pinovi 9 i 10 mikro kruga) u ovom su slučaju obično uzemljeni. Kada su uključeni prema krugu sa zajedničkim kolektorom, vanjska opterećenja povezana su s emiterima tranzistora, a izlazni impulsi, usmjereni u ovom slučaju udarima (prednji rubovi impulsa su pozitivni), uklanjaju se iz emitera tranzistori VT1, VT2. Kolektori ovih tranzistora spojeni su na sabirnicu napajanja upravljačkog čipa (Upom).
Izlazni impulsi preostalih funkcionalnih jedinica koje su dio digitalnog dijela mikro kruga TL494 usmjereni su prema gore, bez obzira na shemu kruga mikro kruga.
DD2 okidač je push-pull dinamički D flip-flop. Princip njegovog rada je sljedeći. Na prednjem (pozitivnom) rubu izlaznog impulsa elementa DD1 upisuje se stanje ulaza D flip-flopa DD2 u interni registar. Fizički, to znači da je prvi od dva flip-flopa uključena u DD2 uključen. Kada impuls na izlazu elementa DD1 završi, drugi flip-flop unutar DD2 se prebacuje duž padajućeg (negativnog) ruba ovog impulsa, a stanje izlaza DD2 se mijenja (informacije očitane s ulaza D pojavljuju se na izlazu Q) . Time se eliminira mogućnost pojavljivanja otključajućeg impulsa na bazi svakog od tranzistora VT1, VT2 dva puta tijekom jedne periode. Doista, sve dok se razina impulsa na ulazu C okidača DD2 ne promijeni, stanje njegovih izlaza se neće promijeniti. Stoga se impuls prenosi na izlaz mikro kruga kroz jedan od kanala, na primjer gornji (DD3, DD5, VT1). Kada impuls na ulazu C završi, aktivirajte DD2 prekidače, zaključava gornji kanal i otključava donji kanal (DD4, DD6, VT2). Stoga će se sljedeći impuls koji stigne na ulaz C i ulaze DD5, DD6 prenijeti na izlaz mikro kruga preko donjeg kanala. Tako svaki od izlaznih impulsa elementa DD1 svojim negativnim rubom prebacuje triger DD2 i time mijenja kanal prolaska sljedećeg impulsa. Stoga referentni materijal za upravljački mikrosklop pokazuje da arhitektura mikrosklopa omogućuje dvostruko potiskivanje impulsa, tj. eliminira pojavu dvaju otključavajućih impulsa na temelju istog tranzistora po razdoblju.
Razmotrimo detaljno jedno razdoblje rada digitalnog puta mikro kruga.
Pojava otključavajućeg impulsa na temelju izlaznog tranzistora gornjeg (VT1) ili donjeg (VT2) kanala određena je logikom rada elemenata DD5, DD6 ("2OR-NE") i stanjem elemenata DD3, DD4 ("2AND"), koji je pak , određen stanjem okidača DD2.
Radna logika elementa 2-ILI-NE, kao što je poznato, je da se visoki napon (logička 1) pojavljuje na izlazu takvog elementa u jedinom slučaju kada su niske razine napona (logička 0) prisutne na oba njegova ulaza. Za druge moguće kombinacije ulaznih signala, izlaz elementa 2 ILI-NE ima nisku razinu napona (logička 0). Dakle, ako na izlazu Q okidača DD2 postoji logička 1 (moment ti dijagrama 5 na sl. 13), a na izlazu /Q postoji logička 0, tada na oba ulaza elementa DD3 (2I ) postojat će logička 1 i stoga će se pojaviti logička 1 na izlazu DD3, a time i na jednom od ulaza elementa DD5 (2ILI-NE) gornjeg kanala. Stoga, bez obzira na razinu signala koji dolazi na drugi ulaz ovog elementa s izlaza elementa DD1, stanje izlaza DD5 bit će logično O, a tranzistor VT1 ostat će u zatvorenom stanju. Izlazno stanje elementa DD4 bit će logička 0, jer logička 0 je prisutna na jednom od ulaza DD4, dolazeći tamo iz /Q izlaza flip-flopa DD2. Logička 0 s izlaza elementa DD4 dovodi se na jedan od ulaza elementa DD6 i omogućuje prolaz impulsa kroz donji kanal. Ovaj impuls pozitivnog polariteta (logička 1) pojavit će se na izlazu DD6, a time i na bazi VT2 tijekom pauze između izlaznih impulsa elementa DD1 (tj. za vrijeme kada postoji logička 0 na izlazu DD1 - interval trt2 dijagrama 5, sl. 13 ). Zbog toga se tranzistor VT2 otvara i na njegovom kolektoru pojavljuje se impuls koji ga izbacuje prema dolje od pozitivne razine (ako je spojen prema krugu sa zajedničkim emiterom).
Početak sljedećeg izlaznog impulsa elementa DD1 (trenutak t2 dijagrama 5 na sl. 13) neće promijeniti stanje elemenata digitalnog puta mikrosklopa, s iznimkom elementa DD6, na čijem je izlazu pojavit će se logička 0, pa će se tranzistor VT2 zatvoriti. Završetak izlaznog impulsa DD1 (trenutak ta) uzrokovat će promjenu stanja izlaza okidača DD2 u suprotno (logička 0 - na izlazu Q, logički 1 - na izlazu /Q). Stoga će se promijeniti stanje izlaza elemenata DD3, DD4 (na izlazu DD3 - logička 0, na izlazu DD4 - logička 1). Pauza koja je započela u trenutku!3 na izlazu elementa DD1 omogućit će otvaranje tranzistora VT1 gornjeg kanala. Logička 0 na izlazu elementa DD3 će "potvrditi" ovu mogućnost, pretvarajući je u stvarni izgled impulsa otključavanja na temelju tranzistora VT1. Ovaj impuls traje do trenutka U, nakon čega se VT1 zatvara i procesi se ponavljaju.
Dakle, glavna ideja rada digitalnog puta mikrosklopa je da je trajanje izlaznog impulsa na pinovima 8 i 11 (ili na pinovima 9 i 10) određeno trajanjem pauze između izlazni impulsi elementa DD1. Elementi DD3, DD4 određuju kanal za prolaz impulsa pomoću signala niske razine, čija se pojava izmjenjuje na izlazima Q i /Q okidača DD2, kojima upravlja isti element DD1. Elementi DD5, DD6 su sklopovi za usklađivanje niske razine.
Da bismo dovršili opis funkcionalnosti mikro kruga, treba napomenuti još jednu važnu značajku. Kao što se može vidjeti iz funkcionalnog dijagrama na slici, ulazi elemenata DD3, DD4 se kombiniraju i izlaze na pin 13 mikro kruga. Stoga, ako se logička 1 primijeni na pin 13, tada će elementi DD3, DD4 raditi kao ponavljači informacija s Q i /Q izlaza DD2 okidača. U ovom slučaju, elementi DD5, DD6 i tranzistori VT1, VT2 će se prebaciti s faznim pomakom od pola perioda, osiguravajući rad energetskog dijela UPS-a, izgrađenog prema shemi polumosta push-pull. Ako se logička 0 primijeni na pin 13, tada će elementi DD3, DD4 biti blokirani, tj. stanje izlaza ovih elemenata se neće promijeniti (konstanta logička 0). Stoga će izlazni impulsi elementa DD1 utjecati na elemente DD5, DD6 na isti način. Elementi DD5, DD6, a time i izlazni tranzistori VT1, VT2, prebacit će se bez faznog pomaka (istodobno). Ovaj način rada upravljačkog mikro kruga koristi se ako je energetski dio UPS-a napravljen prema jednocikličnom krugu. U ovom slučaju, kolektori i emiteri oba izlazna tranzistora mikro kruga kombiniraju se u svrhu povećanja snage.
Izlazni napon se koristi kao "tvrda" logička jedinica u push-pull sklopovima
unutarnji izvor čipa Uref (pin 13 čipa kombiniran je s pinom 14).
Sada pogledajmo rad analognog kruga mikro kruga.
Stanje izlaza DD1 određeno je izlaznim signalom PWM komparatora DA2 (dijagram 4), koji se dovodi na jedan od ulaza DD1. Izlazni signal komparatora DA1 (dijagram 2), doveden na drugi ulaz DD1, ne utječe na stanje izlaza DD1 u normalnom radu, što je određeno širim izlaznim impulsima PWM komparatora DA2.
Osim toga, iz dijagrama na slici 13 jasno je da kada se razina napona promijeni na neinvertirajućem ulazu PWM komparatora (dijagram 3), širina izlaznih impulsa mikrosklopa (dijagrami 12, 13) će mijenjati proporcionalno. U normalnom radu, razina napona na neinvertirajućem ulazu PWM komparatora DA2 određena je samo izlaznim naponom pojačala greške DA3 (budući da premašuje izlazni napon pojačala DA4), koji ovisi o razini povratni signal na svom neinvertirajućem ulazu (pin 1 mikrosklopa). Stoga, kada se povratni signal primijeni na pin 1 mikro kruga, širina izlaznih kontrolnih impulsa će se promijeniti proporcionalno promjeni razine ovog povratnog signala, koji se pak mijenja proporcionalno promjeni razine izlaznog napona UPS-a, jer Odatle dolaze povratne informacije.
Vremenski intervali između izlaznih impulsa na pinovima 8 i 11 mikro kruga, kada su oba izlazna tranzistora VT1 i VT2 zatvoreni, nazivaju se "mrtve zone".
Komparator DA1 naziva se komparator "mrtve zone", jer određuje njegovo minimalno moguće trajanje. Objasnimo ovo detaljnije.
Iz vremenskih dijagrama na slici 13 slijedi da ako se širina izlaznih impulsa PWM komparatora DA2 smanji iz nekog razloga, tada će počevši od određene širine tih impulsa, izlazni impulsi komparatora DA1 postati širi od izlazne impulse PWM komparatora DA2 i počinju određivati izlazno stanje logičkog elementa DD1, te prema tome. širina izlaznih impulsa mikrosklopa. Drugim riječima, komparator DA1 ograničava širinu izlaznih impulsa mikro kruga na određenu maksimalnu razinu. Razina ograničenja određena je potencijalom na neinvertirajućem ulazu komparatora DA1 (pin 4 mikro kruga) u stabilnom stanju. Međutim, s druge strane, potencijal na pinu 4 će odrediti raspon podešavanja širine izlaznih impulsa mikro kruga. Kako se potencijal na pinu 4 povećava, ovaj se raspon sužava. Najširi raspon podešavanja postiže se kada je potencijal na pinu 4 0.
Međutim, u ovom slučaju postoji opasnost povezana s činjenicom da širina "mrtve zone" može postati jednaka 0 (na primjer, u slučaju značajnog povećanja struje potrošene iz UPS-a). To znači da će kontrolni impulsi na pinovima 8 i 11 mikro kruga slijediti neposredno jedan za drugim. Stoga može doći do situacije poznate kao "kvar stalka". To se objašnjava inercijom tranzistora snage pretvarača, koji se ne mogu odmah otvoriti i zatvoriti. Stoga, ako istovremeno primijenite signal za zaključavanje na bazu prethodno otvorenog tranzistora i signal za otključavanje na bazu zatvorenog tranzistora (tj. s nultom "mrtvom zonom"), tada ćete dobiti situaciju u kojoj jedan tranzistor još nije zatvoren, a drugi je već otvoren. Tada dolazi do sloma duž postolja tranzistora polumosta, koji se sastoji u protoku struje kroz oba tranzistora. Ova struja, kao što se vidi iz dijagrama na Sl. 5, zaobilazi primarni namot energetskog transformatora i praktički je neograničen. Trenutna zaštita u ovom slučaju ne radi, jer struja ne teče kroz strujni senzor (nije prikazano na dijagramu; dizajn i princip rada korištenih strujnih senzora bit će detaljno razmotreni u sljedećim odjeljcima), što znači da ovaj senzor ne može poslati signal u upravljački krug. Zbog toga prolazna struja doseže vrlo veliku vrijednost u vrlo kratkom vremenskom razdoblju. To dovodi do naglog povećanja snage koja se oslobađa na oba tranzistora snage i gotovo trenutnog kvara (obično kvara). Osim toga, diode mosta energetskog ispravljača mogu se oštetiti prodorom prolazne struje. Ovaj proces završava pregorjevanjem mrežnog osigurača koji zbog svoje inercije ne stigne zaštititi elemente strujnog kruga, već samo štiti primarnu mrežu od preopterećenja.
Stoga upravljački napon; koji se dovodi na baze tranzistora snage mora biti oblikovan tako da se prvo jedan od tih tranzistora pouzdano zatvori, a tek onda otvori drugi. Drugim riječima, između upravljačkih impulsa dovedenih na baze tranzistora snage mora postojati vremenski pomak koji nije jednak nuli ("mrtva zona"). Minimalno dopušteno trajanje "mrtve zone" određeno je inercijom tranzistora koji se koriste kao prekidači snage.
Arhitektura mikro kruga omogućuje vam podešavanje minimalnog trajanja "mrtve zone" pomoću potencijala na pinu 4 mikro kruga. Ovaj se potencijal postavlja pomoću vanjskog razdjelnika spojenog na sabirnicu izlaznog napona internog referentnog izvora Uref mikro kruga.
Neke verzije UPS-a nemaju takav razdjelnik. To znači da nakon završetka procesa mekog pokretanja (vidi dolje), potencijal na pinu 4 mikro kruga postaje jednak 0. U tim slučajevima minimalno moguće trajanje "mrtve zone" još uvijek neće biti jednako 0, ali će biti određen internim izvorom napona DA7 (0, 1B), koji je svojim pozitivnim polom spojen na neinvertirajući ulaz komparatora DA1, a negativnim na pin 4 mikrosklopa. Dakle, zahvaljujući uključivanju ovog izvora, širina izlaznog impulsa komparatora DA1, a time i širina "mrtve zone", ni pod kojim okolnostima ne može postati jednaka 0, što znači da "slom uzduž stalka" bit će fundamentalno nemoguće. Drugim riječima, arhitektura mikro kruga uključuje ograničenje maksimalnog trajanja njegovog izlaznog impulsa (minimalno trajanje "mrtve zone"). Ako postoji razdjelnik spojen na pin 4 mikro kruga, tada nakon mekog pokretanja potencijal ovog pina nije jednak 0, stoga širinu izlaznih impulsa komparatora DA1 određuje ne samo unutarnji izvor DA7, ali i preostalim (nakon završetka procesa soft starta) potencijalom na pinu 4. Međutim, istovremeno, kao što je gore navedeno, sužava se dinamički raspon podešavanja širine PWM komparatora DA2.

POČETNI DIJAGRAM

Krug za pokretanje je dizajniran za dobivanje napona koji bi se mogao koristiti za napajanje upravljačkog mikro kruga kako bi se pokrenuo nakon uključivanja IVP na opskrbnu mrežu. Dakle, pokretanje znači prvo pokretanje upravljačkog mikro kruga, bez kojeg je nemoguć normalan rad energetskog dijela i cijelog kruga UPS-a u cjelini.
Početni krug može se konstruirati na dva različita načina:
sa samopobudom;
uz prisilnu stimulaciju.
Samouzbudni krug se koristi, na primjer, u GT-150W UPS (slika 14). Ispravljeni mrežni napon Uep dovodi se na otpornički razdjelnik R5, R3, R6, R4, koji je baza za oba tranzistora ključa napajanja Q1, Q2. Dakle, kroz tranzistore, pod utjecajem ukupnog napona na kondenzatorima C5, C6 (Uep), bazna struja počinje teći krugom (+) C5 - R5 - R7 - 6-e Q1 - R6 - R8 - 6 -e Q2 - "zajednička žica" primarne strane - (-)C6.
Oba tranzistora su malo otvorena ovom strujom. Kao rezultat toga, struje međusobno suprotnih smjerova počinju teći kroz dijelove kolektora-emitera oba tranzistora duž krugova:
kroz Q1: (+)C5 - +310 V sabirnica - Q1 - 5-6 T1 -1-2 T2-C9- (-)C5.
kroz Q2: (+)C6 - C9 - 2-1 T2 - 6-5 T1 - Q2 - "zajednička žica" primarne strane - (-)C6.

Slika 14. Dijagram samopobudnog pokretanja GT-150W UPS-a.

Kad bi obje struje koje teku kroz dodatne (početne) zavoje 5-6 T1 u suprotnim smjerovima bile jednake, tada bi rezultirajuća struja bila 0, a krug se ne bi mogao pokrenuti.
Međutim, zbog tehnološke raširenosti faktora pojačanja struje tranzistora Q1, Q2, jedna od ovih struja uvijek je veća od druge, jer tranzistori su blago otvoreni u različitim stupnjevima. Stoga rezultirajuća struja kroz zavoje 5-6 T1 nije jednaka 0 i ima jedan ili drugi smjer. Pretpostavimo da prevladava struja kroz tranzistor Q1 (to jest, Q1 je otvoreniji od Q2) i stoga struja teče u smjeru od pina 5 do pina 6 T1. Daljnje razmišljanje temelji se na ovoj pretpostavci.
Međutim, u poštenju, treba napomenuti da struja kroz tranzistor Q2 također može biti dominantna, a tada će se svi dolje opisani procesi odnositi na tranzistor Q2.
Protjecanje struje kroz zavoje 5-6 T1 uzrokuje pojavu EMF-a međusobne indukcije na svim namotima upravljačkog transformatora T1. U ovom slučaju, (+) EMF se javlja na pinu 4 u odnosu na pin 5 i dodatna struja teče u bazu Q1 pod utjecajem ovog EMF-a, lagano ga otvarajući kroz krug: 4 T1 - D7-R9-R7-6- 3 Q1 - 5 T1.
U isto vrijeme, (-) EMF se pojavljuje na pinu 7 T1 u odnosu na pin 8, tj. ispada da polaritet ovog EMF blokira za Q2 i zatvara se. Zatim, pozitivna povratna informacija (POF) dolazi u igru. Njegov učinak je da kako se struja povećava kroz odjeljak kolektor-emiter Q1 i okreće 5-6 T1, rastući EMF djeluje na namotaj 4-5 T1, koji, stvarajući dodatnu baznu struju za Q1, otvara ga u još većoj mjeri . Taj se proces razvija poput lavine (vrlo brzo) i dovodi do potpunog otvaranja Q1 i zaključavanja Q2. Linearno rastuća struja počinje teći kroz otvoreni Q1 i primarni namot 1-2 energetskog impulsnog transformatora T2, što uzrokuje pojavu EMF impulsa međusobne indukcije na svim namotima T2. Impuls iz namota 7-5 T2 puni kapacitet skladištenja C22. Napon se pojavljuje na C22, koji se dovodi kao napajanje na pin 12 kontrolnog čipa tipa TL494 IC1 i na odgovarajući stupanj. Mikrokrug se pokreće i generira pravokutne sekvence impulsa na svojim pinovima 11, 8, s kojima se prekidači napajanja Q1, Q2 počinju prebacivati kroz stupanj prilagodbe (Q3, Q4, T1). Pulsni EMF nominalne razine pojavljuje se na svim namotima energetskog transformatora T2. U ovom slučaju, EMF iz namota 3-5 i 7-5 stalno hrani C22, održavajući konstantnu razinu napona na njemu (oko +27 V). Drugim riječima, mikrokrug se počinje napajati kroz povratni prsten (samohranjenje). Jedinica ulazi u način rada. Napon napajanja mikro kruga i odgovarajućeg stupnja je pomoćni, djeluje samo unutar bloka i obično se naziva Upom.
Ovaj sklop može imati neke varijacije, kao što je LPS-02-150XT prekidačko napajanje (napravljeno u Tajvanu) za računalo Mazovia CM1914 (Sl. 15). U ovom krugu, početni poticaj za razvoj procesa pokretanja dobiva se korištenjem zasebnog poluvalnog ispravljača D1, C7, koji napaja otporni razdjelnik osnovni za sklopke snage u prvom pozitivnom poluciklu mreže. Ovo ubrzava proces pokretanja jer... početno otključavanje jednog od ključeva događa se paralelno s punjenjem kondenzatora za glačanje velikog kapaciteta. U suprotnom, shema radi slično onoj gore navedenoj.

Slika 15. Samouzbuđeni startni krug u sklopnom napajanju LPS-02-150XT

Ova se shema koristi, na primjer, u PS-200B UPS-u tvrtke LING YIN GROUP (Tajvan).
Primarni namot posebnog startnog transformatora T1 uključuje se na polovinu mrežnog napona (pri nazivnoj vrijednosti 220V) ili na punom naponu (pri nazivnoj vrijednosti 110V). To je učinjeno iz razloga da amplituda izmjeničnog napona na sekundarnom namotu T1 ne ovisi o snazi opskrbne mreže. Kada je UPS uključen, izmjenična struja teče kroz primarni namot T1. Stoga se na sekundarnom namotu 3-4 T1 inducira izmjenični sinusoidalni EMF s frekvencijom opskrbne mreže. Struja koja teče pod utjecajem ovog EMF-a ispravlja se posebnim krugom mosta na diodama D3-D6 i izglađuje kondenzatorom C26. Konstantni napon od oko 10-11 V oslobađa se na C26, koji se dovodi kao napajanje na pin 12 upravljačkog mikrosklopa U1 tipa TL494 i na odgovarajući stupanj. Paralelno s ovim procesom, kondenzatori anti-aliasing filtra se pune. Stoga, u trenutku kada se napajanje dovodi u mikro krug, stupanj napajanja je također pod naponom. Mikrokrug se pokreće i počinje generirati sekvence pravokutnih impulsa na svojim pinovima 8, 11, s kojima se prekidači napajanja počinju prebacivati kroz stupanj prilagodbe. Kao rezultat, pojavljuju se izlazni naponi bloka. Nakon ulaska u način samohranjenja, mikrokrug se napaja iz sabirnice izlaznog napona +12V preko diode za odvajanje D8. Budući da je taj napon samohranjenja nešto veći od izlaznog napona ispravljača D3-D5, diode ovog startnog ispravljača su zaključane, te to naknadno ne utječe na rad sklopa.
Potreba za povratnom spregom preko diode D8 nije obavezna. U nekim UPS krugovima koji koriste prisilnu pobudu ne postoji takva veza. Upravljački mikro krug i odgovarajući stupanj napajaju se iz izlaza početnog ispravljača tijekom cijelog vremena rada. Međutim, razina valovitosti na sabirnici Upom u ovom je slučaju nešto viša nego u slučaju napajanja mikro kruga iz sabirnice izlaznog napona +12V.
Da rezimiramo opis shema lansiranja, možemo primijetiti glavne značajke njihove konstrukcije. U samopobudnom krugu, tranzistori snage se inicijalno preklope, što rezultira pojavom napona napajanja za Upom čip. U krugu s prisilnom pobudom, Upom se prvo dobiva, a kao rezultat se prebacuju tranzistori snage. Osim toga, u samopobudnim krugovima Upom napon je obično oko +26V, a u prisilno pobuđenim krugovima obično je oko +12V.
Strujni krug s prisilnom uzbudom (s posebnim transformatorom) prikazan je na sl. 16.

Slika 16. Krug pokretanja s prisilnom pobudom sklopnog napajanja PS-200B (LING YIN GROUP).

ODGOVARAJUĆA KASKADA

Stupanj za usklađivanje koristi se za usklađivanje i odvajanje izlaznog stupnja velike snage od upravljačkih krugova male snage.
Praktične sheme za izgradnju odgovarajuće kaskade u različitim UPS-ovima mogu se podijeliti u dvije glavne opcije:
tranzistorska verzija, gdje se vanjski diskretni tranzistori koriste kao sklopke;
verzija bez tranzistora, gdje se izlazni tranzistori samog upravljačkog čipa VT1, VT2 (u integriranoj verziji) koriste kao ključevi.
Dodatno, još jedna značajka po kojoj se podudarni stupnjevi mogu klasificirati je metoda upravljanja tranzistorima snage polumosnog pretvarača. Na temelju ove značajke, sve podudarne kaskade mogu se podijeliti na:
kaskade sa zajedničkim upravljanjem, gdje se oba tranzistora snage upravljaju pomoću jednog zajedničkog upravljačkog transformatora, koji ima jedan primarni i dva sekundarna namota;
kaskade sa zasebnim upravljanjem, gdje se svaki od tranzistora snage upravlja pomoću zasebnog transformatora, tj. U stupnju prilagodbe nalaze se dva upravljačka transformatora.
Na temelju obje klasifikacije, kaskada podudaranja može se izvesti na jedan od četiri načina:
tranzistor s općom kontrolom;
tranzistor s odvojenom kontrolom;
bez tranzistora s općom kontrolom;
bez tranzistora sa zasebnim upravljanjem.
Tranzistorski stupnjevi s odvojenim upravljanjem rijetko se koriste ili se uopće ne koriste. Autori se nisu imali prilike susresti s takvim utjelovljenjem podudarne kaskade. Preostale tri opcije su više ili manje uobičajene.
U svim varijantama komunikacija sa stupnjem snage odvija se transformatorskom metodom.
U ovom slučaju transformator obavlja dvije glavne funkcije: pojačanje upravljačkog signala u smislu struje (zbog slabljenja napona) i galvansku izolaciju. Galvanska izolacija je neophodna jer su kontrolni čip i odgovarajući stupanj na sekundarnoj strani, a energetski stupanj na primarnoj strani UPS-a.
Razmotrimo rad svake od spomenutih kaskadnih opcija podudaranja na konkretnim primjerima.
U tranzistorskom krugu sa zajedničkim upravljanjem, kao prilagodni stupanj koristi se push-pull transformatorsko predpojačalo na tranzistorima Q3 i Q4 (slika 17).

Slika 17. Prilagodni stupanj prekidačkog napajanja KYP-150W (tranzistorski sklop sa zajedničkim upravljanjem).

Slika 18. Stvarni oblik impulsa na kolektorima

Struje kroz diode D7 i D9, koje teku pod utjecajem magnetske energije pohranjene u DT jezgri, imaju oblik opadajuće eksponencijalne. U DT jezgri, tijekom protoka struja kroz diode D7 i D9, djeluje promjenjivi (padajući) magnetski tok, što uzrokuje pojavu EMF impulsa na njegovim sekundarnim namotima.
Dioda D8 eliminira utjecaj prilagodbenog stupnja na upravljački čip preko zajedničke sabirnice napajanja.
Drugi tip tranzistorskog stupnja za usklađivanje s općim upravljanjem koristi se u sklopnom napajanju ESAN ESP-1003R (slika 19). Prva značajka ove opcije je da su izlazni tranzistori VT1, VT2 mikro kruga uključeni kao sljedbenici emitera. Izlazni signali uklanjaju se s pinova 9 i 10 mikro kruga. Otpornici R17, R16 i R15, R14 su opterećenja emitera tranzistora VT1 i VT2, redom. Isti ti otpornici čine osnovne razdjelnike za tranzistore Q3, Q4, koji rade u prekidačkom načinu rada. Kapacitivnosti C13 i C12 forsiraju i pomažu ubrzati procese prebacivanja tranzistora Q3, Q4. Druga karakteristična značajka ove kaskade je da primarni namot upravljačkog transformatora DT nema izlaz iz srednje točke i spojen je između kolektora tranzistora Q3, Q4. Kada se otvori izlazni tranzistor VT1 upravljačkog čipa, razdjelnik R17, R16, koji je baza za tranzistor Q3, napaja se naponom Upom. Stoga struja teče kroz kontrolni spoj Q3 i on se otvara. Ubrzanje ovog procesa je olakšano prisilnim kapacitetom C13, koji opskrbljuje bazu Q3 strujom otključavanja koja je 2-2,5 puta veća od utvrđene vrijednosti. Rezultat otvaranja Q3 je da je primarni namot 1-2 DT spojen na kućište sa svojim pinom 1. Budući da je drugi tranzistor Q4 zaključan, sve veća struja počinje teći kroz primarni namot DT duž kruga: Upom - R11 - 2-1 DT - Q3 - kućište.

Slika 19. Prilagođeni stupanj prekidačkog napajanja ESP-1003R ESAN ELECTRONIC CO., LTD (tranzistorski sklop sa zajedničkim upravljanjem).

Na sekundarnim namotima 3-4 i 5-6 DT pojavljuju se pravokutni EMF impulsi. Smjer namotavanja sekundarnih namota DT je različit. Stoga će jedan od tranzistora snage (nije prikazan na dijagramu) primiti impuls otvaranja baze, a drugi će primiti impuls zatvaranja. Kada se VT1 kontrolnog čipa naglo zatvori, Q3 se također naglo zatvori nakon njega. Ubrzanje procesa zatvaranja je olakšano prisilnim kapacitetom C13, čiji se napon primjenjuje na spoj baza-emiter Q3 u polaritetu zatvaranja. Tada "mrtva zona" traje kada su oba izlazna tranzistora mikro kruga zatvorena. Zatim se otvara izlazni tranzistor VT2, što znači da se razdjelnik R15, R14, koji je baza za drugi tranzistor Q4, napaja naponom Upom. Stoga se Q4 otvara i primarni namot 1-2 DT spaja se na kućište na svom drugom kraju (pin 2), pa kroz njega počinje teći sve veća struja u suprotnom smjeru od prethodnog slučaja duž strujnog kruga: Upom -R10 - 1-2 DT - Q4 - "okvir".
Stoga se polaritet impulsa na sekundarnim namotima DT mijenja, a drugi tranzistor snage će dobiti impuls otvaranja, a impuls polariteta zatvaranja djelovat će na temelju prvog. Kada se VT2 kontrolnog čipa naglo zatvori, Q4 se također naglo zatvori nakon njega (koristeći prisilni kapacitet C12). Zatim se ponovno nastavlja "mrtva zona", nakon čega se procesi ponavljaju.
Dakle, glavna ideja iza rada ove kaskade je da se može dobiti izmjenični magnetski tok u DT jezgri zbog činjenice da je primarni namot DT spojen na kućište na jednom ili drugom kraju. Stoga kroz njega teče izmjenična struja bez istosmjerne komponente s unipolarnim napajanjem.
U verzijama bez tranzistora odgovarajućih stupnjeva UPS-a, izlazni tranzistori VT1, VT2 upravljačkog mikro kruga koriste se kao tranzistori odgovarajućeg stupnja, kao što je ranije navedeno. U ovom slučaju nema diskretnih odgovarajućih tranzistora stupnja.
Krug bez tranzistora s općom kontrolom koristi se, na primjer, u krugu PS-200V UPS. Izlazni tranzistori mikro kruga VT1, VT2 opterećeni su duž kolektora primarnim polunamotima transformatora DT (slika 20). Napajanje se dovodi do sredine primarnog namota DT.

Slika 20. Prilagodni stupanj sklopnog napajanja PS-200B (beztranzistorski sklop sa zajedničkim upravljanjem).

Kada se tranzistor VT1 otvori, sve veća struja teče kroz ovaj tranzistor i polunamotaj 1-2 upravljačkog transformatora DT. Na sekundarnim namotima DT pojavljuju se upravljački impulsi, koji imaju takav polaritet da se jedan od tranzistora snage pretvarača otvara, a drugi zatvara. Na kraju impulsa, VT1 se naglo zatvara, struja kroz polunamotaj 1-2 DT prestaje teći, pa EMF na sekundarnim namotima DT nestaje, što dovodi do zatvaranja tranzistora snage. Dalje, "mrtva zona" traje kada su oba izlazna tranzistora VT1, VT2 mikro kruga zatvorena, a struja ne teče kroz primarni namot DT. Zatim se otvara tranzistor VT2, a struja, koja se vremenom povećava, teče kroz ovaj tranzistor i polunamotaj 2-3 DT. Magnetski tok koji stvara ova struja u DT jezgri ima suprotan smjer od prethodnog slučaja. Zbog toga se na sekundarnim namotima DT inducira EMF suprotnog polariteta od prethodnog slučaja. Kao rezultat toga, otvara se drugi tranzistor polumostnog pretvarača, a na bazi prvog, impuls ima polaritet koji ga zatvara. Kada se VT2 kontrolnog čipa zatvori, struja kroz njega i primarni namot DT prestaje. Zbog toga EMF na sekundarnim namotima DT nestaje, a tranzistori snage pretvarača ponovno se zatvaraju. Zatim se ponovno nastavlja "mrtva zona", nakon čega se procesi ponavljaju.
Glavna ideja izgradnje ove kaskade je da se izmjenični magnetski tok u jezgri upravljačkog transformatora može dobiti napajanjem srednje točke primarnog namota ovog transformatora. Stoga kroz polunamote teku struje s istim brojem zavoja u različitim smjerovima. Kada su oba izlazna tranzistora mikrokruga zatvorena ("mrtve zone"), magnetski tok u jezgri DT jednak je 0. Naizmjenično otvaranje tranzistora uzrokuje naizmjeničnu pojavu magnetskog toka u jednom ili drugom polunamotu. Rezultirajući magnetski tok u jezgri je promjenjiv.
Posljednja od ovih sorti (krug bez tranzistora s odvojenim upravljanjem) koristi se, na primjer, u UPS-u računala Appis (Peru). U ovom krugu postoje dva upravljačka transformatora DT1, DT2, čiji su primarni polunamoti kolektorska opterećenja za izlazne tranzistore mikrokruga (slika 21). U ovoj shemi, svakom od dvije sklopke snage upravlja se preko zasebnog transformatora. Napajanje se dovodi do kolektora izlaznih tranzistora mikro kruga iz zajedničke Upom sabirnice kroz središnje točke primarnih namota upravljačkih transformatora DT1, DT2.
Diode D9, D10 s odgovarajućim dijelovima primarnih namota DT1, DT2 tvore krugove demagnetizacije jezgre. Pogledajmo ovo pitanje detaljnije.

Slika 21. Prilagodni stupanj sklopnog napajanja "Appis" (beztranzistorski sklop s odvojenim upravljanjem).

Stupanj za usklađivanje (slika 21) u biti su dva nezavisna jednostrana prednja pretvarača, jer struja otvaranja teče u bazu tranzistora snage tijekom otvorenog stanja odgovarajućeg tranzistora, tj. prilagodni tranzistor i tranzistor snage spojen na njega preko transformatora su otvoreni istovremeno. U ovom slučaju oba impulsna transformatora DT1, DT2 rade s konstantnom komponentom struje primarnog namota, tj. s prisilnim magnetiziranjem. Ako se ne poduzmu posebne mjere za demagnetizaciju jezgri, one će ući u magnetsko zasićenje tijekom nekoliko razdoblja rada pretvarača, što će dovesti do značajnog smanjenja induktiviteta primarnih namota i kvara sklopnih tranzistora VT1, VT2. Razmotrimo procese koji se odvijaju u pretvaraču na tranzistoru VT1 i transformatoru DT1. Kada se tranzistor VT1 otvori, kroz njega teče linearno rastuća struja i primarni namot 1-2 DT1 duž kruga: Upom -2-1 DT1 - krug VT1 - "kućište".
Kada puls otključavanja na bazi VT1 završi, on se naglo zatvara. Struja kroz namot 1-2 DT1 prestaje. Međutim, EMF na demagnetizirajućem namotu 2-3 DT1 mijenja polaritet, a struja demagnetizirajuće jezgre DT1 teče kroz ovaj namot i diodu D10 kroz krug: 2 DT1 - Upom - C9 - „tijelo” - D10-3DT1.
Ova struja linearno opada, tj. derivacija magnetskog toka kroz jezgru DT1 mijenja predznak, a jezgra se demagnetizira. Dakle, tijekom ovog obrnutog ciklusa, višak energije pohranjen u jezgri DT1 tijekom otvorenog stanja tranzistora VT1 vraća se u izvor (kondenzator za pohranu C9 sabirnice Upom se ponovno puni).
Međutim, ova opcija za implementaciju podudarne kaskade je najmanje poželjna, jer oba transformatora DT1, DT2 rade s podiskorištenjem indukcije i konstantnom komponentom struje primarnog namota. Preokret magnetizacije jezgri DT1, DT2 događa se u privatnom ciklusu, pokrivajući samo pozitivne vrijednosti indukcije. Zbog toga se magnetski tokovi u jezgrama pokazuju pulsirajućim, tj. sadrže stalnu komponentu. To dovodi do povećanja parametara težine i veličine transformatora DT1, DT2, a osim toga, u usporedbi s drugim odgovarajućim kaskadnim opcijama, ovdje su potrebna dva transformatora umjesto jednog.