Которуу режиминдеги кубат булактары (UPS) абдан кеңири таралган. Сиз азыр колдонуп жаткан компьютерде көп вольттуу UPS бар (+12, -12, +5, -5 жана +3,3V кеминде). Мындай блоктордун дээрлик бардыгында көбүнчө TL494CN түрүндөгү атайын PWM контроллер чиптери бар. Анын аналогу ата мекендик микросхема M1114EU4 (KR1114EU4).
Продюсерлер
Каралып жаткан микросхема эң кеңири таралган жана кеңири колдонулган интегралдык электрондук схемалардын тизмесине кирет. Анын мурунку PWM контроллерлорунун Unitrode UC38xx сериясы болгон. 1999-жылы бул компанияны Texas Instruments сатып алган, ошондон бери бул контроллерлордун линиясын иштеп чыгуу 2000-жылдардын башында түзүүгө алып келген. TL494 сериясындагы чиптер. Жогоруда айтылган UPSтерден тышкары, аларды туруктуу токтун чыңалуусун жөнгө салгычтарынан, башкарылуучу дисктерден, жумшак стартерлерден, бир сөз менен айтканда, PWM башкаруусу колдонулган бардык жерде тапса болот.
Бул чипти клондогон фирмалардын арасында дүйнөгө белгилүү болгон Motorola, Inc, International Rectifier,Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Алардын баары өнүмдөрүнүн кеңири сүрөттөмөсүн берет, TL494CN маалымат жадыбалы деп аталган.
Документтер
Ар түрдүү өндүрүүчүлөрдүн микросхемалардын каралып жаткан түрүнүн сыпаттамаларын талдоо анын мүнөздөмөлөрүнүн практикалык окшоштугун көрсөтөт. Ар кандай фирмалар тарабынан берилген маалыматтын көлөмү дээрлик бирдей. Мындан тышкары, Motorola, Inc жана ON Semiconductor сыяктуу бренддердин TL494CN маалымат жадыбалы түзүлүшү, сүрөттөрү, таблицалары жана графиктери боюнча бири-бирин кайталайт. Texas Instruments тарабынан материалдын презентациясы алардан бир аз башкачараак, бирок кылдат изилдегенден кийин, окшош продукт дегенди билдирет.
TL494CN чипинин дайындалышы
Келгиле, аны салттуу түрдө ички түзмөктөрдүн максаты жана тизмеси менен сүрөттөп баштайлы. Бул, негизинен, төмөнкү түзмөктөрдү камтыган UPS колдонмолору үчүн иштелип чыккан туруктуу жыштык PWM контроллери:
- ара тишинин чыңалуу генератору (SPG);
- ката күчөткүчтөр;
- маалымдама (маалымдама) чыңалуунун булагы +5 В;
- өлүк убакытты тууралоо схемасы;
- 500 мАга чейинки ток үчүн чыгуу транзисторунун өчүргүчтөрү;
- бир так же эки такты операцияны тандоо схемасы.
Чектөөлөр
Башка микросхемалар сыяктуу эле, TL494CN сыпаттамасы максималдуу уруксат берилген аткаруу мүнөздөмөлөрүнүн тизмесин камтышы керек. Келгиле, аларды Motorola, Inc маалыматтарынын негизинде берели:
- Энергия менен камсыздоо: 42 В.
- Коллектордун чыңалуусучыгуу транзистору: 42 В.
- Чыгуучу транзистордук коллектордук ток: 500 мА.
- Күчөлөткүчтүн кириш чыңалуусу диапазону: -0,3Вдан +42Вга чейин.
- Энергияны сарптоо (t< 45°C): 1000mW.
- Сактоо температурасы диапазону: -55 менен +125°C.
- Айлана-чөйрөнүн иштөө температурасынын диапазону: 0дөн +70 °Сге чейин.
TL494IN чипинин 7-параметри бир аз кененирээк экенин белгилей кетүү керек: -25тен +85 °Сге чейин.
TL494CN чип дизайны
Анын ишинин корутундуларынын орус тилинде сүрөттөлүшү төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөн.
Микросхема пластмассага жайгаштырылган (бул анын белгилөөнүн аягында N тамгасы менен көрсөтүлгөн) pdp түрүндөгү өткөргүчтөрү бар 16 шиштүү таңгак.
Анын сырткы көрүнүшү төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөн.
TL494CN: функционалдык диаграмма
Ошентип, бул микросхеманын милдети – жөнгө салынуучу жана жөнгө салынбаган UPSтин ичинде пайда болгон чыңалуу импульстарынын импульстук кеңдик модуляциясы (PWM, же англисче импульстун кеңдиги (PWM)). Биринчи типтеги энергия булактарында импульстун узактыгы диапазону, эреже катары, мүмкүн болгон максималдуу мааниге жетет (унаадагы аудио күчөткүчтөрдү кубаттоо үчүн кеңири колдонулган push-pull схемаларындагы ар бир чыгуу үчүн ~ 48%).
TL494CN чипинде жалпысынан 6 чыгуучу пин бар, алардын 4ү (1, 2, 15, 16) UPSти учурдагы жана мүмкүн болуучу ашыкча жүктөөлөрдөн коргоо үчүн колдонулган ички ката күчөткүчтөрдүн кириштери. Pin №4 киргизүү болуп саналатчыгуучу тик бурчтуу импульстардын иштөө циклин тууралоо үчүн 0дөн 3 В чейин сигнал, ал эми №3 - компаратордун чыгышы жана аны бир нече жол менен колдонсо болот. Дагы 4 (8, 9, 10, 11 сандары) максималдуу жол берилген жүк агымы 250 мА (үзгүлтүксүз режимде 200 мА ашпаган) транзисторлордун бош коллекторлору жана эмиттери болуп саналат. 500мА (макс. 400мА үзгүлтүксүз) токтун чеги менен жогорку кубаттуулуктагы MOSFETтерди айдоо үчүн аларды жуптарга (9дан 10го жана 8ден 11ге чейин) туташтырууга болот.
TL494CNдин ички түзүлүштөрү кандай? Анын диаграммасы төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөн.
Микросхемада орнотулган эталондук чыңалуу булагы (ION) +5 В (№14) бар. Ал, адатта, 10 мАдан ашык эмес керектөөчү чынжырлардын кириштерине, мисалы, бир же эки тактылуу иштөөсүн тандоонун 13 пин үчүн колдонулган эталондук чыңалуу катары колдонулат (± 1% тактык менен). микросхема: эгерде анда +5 В болсо, экинчи режим тандалды, эгерде анда кубаттандыруу чыңалуусу минус болсо - биринчиси.
Ара тишинин чыңалуу генераторунун (GPN) жыштыгын тууралоо үчүн, тиешелүүлүгүнө жараша 5 жана 6 пиндерге туташтырылган конденсатор жана резистор колдонулат. Жана, албетте, микросхемада 7ден 42 Вга чейинки диапазондо кубат булагынын плюс жана минустарын (тиешелүү түрдө 12 жана 7 сандары) туташтыруу үчүн терминалдар бар.
Диаграмма TL494CN ичинде бир катар ички түзмөктөр бар экенин көрсөтүп турат. Алардын функционалдык максатынын орус тилиндеги сүрөттөмөсү төмөндө материалды көрсөтүүнүн жүрүшүндө берилет.
Киргизүү терминалынын функциялары
Баары сыяктуубашка электрондук аппарат. Каралып жаткан микросхеманын өзүнүн киргизүү жана чыгаруулары бар. Биз биринчиден баштайбыз. Бул TL494CN төөнөгүчтөрдүн тизмеси жогоруда келтирилген. Алардын функционалдык максатынын орус тилиндеги сүрөттөмөсү төмөндө кеңири түшүндүрмөлөр менен берилет.
Чыгуу 1
Бул ката күчөткүч 1нин оң (инвертивдүү эмес) кириши. Эгерде андагы чыңалуу 2-пиндеги чыңалуудан төмөн болсо, ката күчөткүч 1нин чыгышы аз болот. Эгер ал 2-пинден жогору болсо, ката күчөткүч 1 сигналы жогору болот. Күчөткүчтүн чыгышы шилтеме катары 2 пинди колдонуп оң киргизүүнү кайталайт. Ката күчөткүчтөрдүн функциялары төмөндө кененирээк сүрөттөлөт.
2-жыйынтык
Бул ката күчөткүч 1дин терс (инвертивдүү) кириши. Эгер бул пин 1 пинден жогору болсо, ката күчөткүч 1нин чыгышы аз болот. Эгер бул пиндеги чыңалуу 1-пиндеги чыңалуудан төмөн болсо, күчөткүчтүн чыгышы жогору болот.
Тыянак 15
Бул так №2 менен бирдей иштейт. Көп учурда экинчи ката күчөткүч TL494CNде колдонулбайт. Бул учурда анын коммутациялык чынжырында 14-чиге жөн гана туташкан пин 15 камтылган (маалымат чыңалуу +5 В).
Тыянак 16
Ал №1 сыяктуу иштейт. Адатта ал экинчи ката күчөткүч колдонулбай турганда жалпы №7ге туташат. 15 пин +5V жана №16 жалпыга туташтырылганда, экинчи күчөткүчтүн чыгышы аз, ошондуктан чиптин иштешине эч кандай таасир этпейт.
3-жыйынтык
Бул пин жана ар бир ички күчөткүч TL494CNдиоддор аркылуу бири-бирине туташтырылган. Эгерде алардын кайсы биринин чыгышындагы сигнал төмөндөн жогоруга өзгөрсө, анда 3-санда да жогору болот. Бул пиндеги сигнал 3.3V ашканда, чыгуу импульстары өчөт (нөлдүк милдет цикли). Андагы чыңалуу 0 В жакын болгондо, импульстун узактыгы максималдуу болот. 0 жана 3,3V ортосунда импульстун туурасы 50%дан 0%га чейин (PWM контроллеринин ар бир чыгуусу үчүн - көпчүлүк түзмөктөрдө 9 жана 10 пиндерде).
Эгер талап кылынса, 3 пин киргизүү сигналы катары колдонулушу мүмкүн же импульстун туурасынын өзгөрүү ылдамдыгын демпфациялоо үчүн колдонулушу мүмкүн. Эгерде андагы чыңалуу жогору болсо (> ~ 3,5V), PWM контроллерундагы UPSти иштетүүгө эч кандай жол жок (андан импульстар болбойт).
4 корутунду
Чыгуу импульстарынын иштөө циклин көзөмөлдөйт (англ. Dead-Time Control). Эгерде андагы чыңалуу 0 В жакын болсо, микросхема минималдуу импульстун кеңдигин да, максималдуу импульстун да чыгара алат (башка кириш сигналдары менен белгиленет). Бул пинге болжол менен 1,5 В чыңалуу колдонулса, чыгуу импульстун туурасы анын максималдуу туурасынын 50% менен чектелет (же PWM контроллери үчүн ~25% иштөө цикли). Эгерде андагы чыңалуу жогору болсо (> ~ 3,5V), TL494CNде UPSти баштоого эч кандай жол жок. Анын которуштуруу чынжыры көбүнчө жерге түздөн-түз туташтырылган №4 камтыйт.
Эстеп алуу маанилүү! 3 жана 4 пиндердеги сигнал ~3,3V төмөн болушу керек. Эгер ал, айталы, +5В жакын болсочы? Кантипанда TL494CN өзүн алып жүрөбү? Андагы чыңалуу өзгөрткүчүнүн схемасы импульстарды жаратпайт, б.а. UPSтен чыгуу чыңалуусу болбойт
Тыянак 5
Убакыт конденсаторун Ct туташтыруу үчүн кызмат кылат жана анын экинчи контакты жерге туташтырылган. Capacitance маанилери адатта 0,01 μF 0,1 μF болуп саналат. Бул компоненттин маанисинин өзгөрүшү GPN жыштыгынын жана PWM контроллерунун чыгуу импульстарынын өзгөрүшүнө алып келет. Эреже катары, бул жерде өтө төмөн температура коэффициенти бар жогорку сапаттагы конденсаторлор колдонулат (температуранын өзгөрүшү менен сыйымдуулуктун өтө аз өзгөрүшү менен).
Тыянак 6
Убакытты орнотуучу Rt резисторун туташтыруу үчүн, анын экинчи контакты жерге туташтырылган. Rt жана Ct маанилери FPG жыштыгын аныктайт.
f=1, 1: (Rt x Ct)
Тыянак 7
Ал PWM контроллериндеги түзмөк схемасынын жалпы зымына туташат.
Тыянак 12
Ал VCC тамгалары менен белгиленген. Ага TL494CN электр менен камсыздоонун "плюс" кошулган. Анын коммутациялык чынжырында, адатта, кубат менен камсыздоочу өчүргүчкө туташтырылган №12 бар. Көптөгөн UPSтер бул пинди кубатты (жана UPSтин өзүн) күйгүзүү жана өчүрүү үчүн колдонушат. Эгер ал +12 В болсо жана №7 жерге туташтырылган болсо, FPV жана ION чиптери иштейт.
Тыянак 13
Бул иштөө режиминин киргизүүсү. Анын иштеши жогоруда сүрөттөлгөн.
Чыгуу терминалдарынын функциялары
Жогоруда алар TL494CN үчүн тизмеленген. Алардын функционалдык максатынын орус тилиндеги сүрөттөмөсү төмөндө кеңири түшүндүрмөлөр менен берилет.
Тыянак 8
Бул боюнчаЧипте анын чыгуу баскычтары болгон 2 npn транзисторлору бар. Бул төөнөгүч транзистор 1дин коллектору болуп саналат, адатта туруктуу чыңалуу булагына (12 В) туташтырылган. Бирок, кээ бир түзүлүштөрдүн схемаларында ал чыгаруу катары колдонулат жана анда меандрды көрө аласыз (ошондой эле №11).
Тыянак 9
Бул транзистор 1дин эмитенти. Ал түздөн-түз же аралык транзистор аркылуу түртүү чынжырында жогорку кубаттуулуктагы UPS транзисторун (көпчүлүк учурларда талаа эффектиси) айдайт.
Чыгуу 10
Бул транзистор 2нин эмитенти. Бир циклдуу режимде андагы сигнал №9дагыдай эле, экинчисинде ал төмөн жана тескерисинче. Көпчүлүк приборлордо каралып жаткан микросхемалардын чыгуучу транзистордук өчүргүчтөрүнүн эмиттеринен келген сигналдар 9 жана 10 пиндериндеги чыңалуу жогору (~ 3,5 Втан жогору, бирок, бирок) ON абалына келтирилген күчтүү талаа эффективдүү транзисторлорду иштетет. ал №3 жана 4 боюнча 3,3 В деңгээлине тиешелүү эмес).
Тыянак 11
Бул транзистор 2нин коллектору, адатта туруктуу чыңалуу булагына туташтырылган (+12V).
Эскертүү: TL494CN түзүлүштөрүндө коммутация схемасында PWM контроллерунун чыгышы катары 1 жана 2 транзисторлордун коллекторлору да, эмиттери да камтылышы мүмкүн, бирок экинчи вариант кеңири таралган. Бирок, так 8 жана 11 төөнөгүчтөр чыгуучу варианттар бар. Эгерде сиз IC менен FETтин ортосундагы схемадан кичинекей трансформаторду тапсаңыз, анда чыгуу сигналы алардан алынган болушу мүмкүн.(жыйноочулардан)
Тыянак 14
Бул жогоруда да сүрөттөлгөн ION чыгышы.
Иштөө принциби
TL494CN чип кантип иштейт? Биз Motorola, Inc материалдарынын негизинде анын иштөө тартибин сүрөттөп беребиз. Импульстун кеңдигинин модуляциясынын чыгышы Ct конденсаторунун оң араа тиш сигналын эки башкаруу сигналынын бирине салыштыруу аркылуу ишке ашат. Q1 жана Q2 чыгуучу транзисторлор триггер саатынын кириши (C1) (TL494CN функция диаграммасын караңыз) азайганда гана аларды ачууга ЭМЕС.
Ошентип, эгерде триггердин C1 киришинде логикалык бирдиктин деңгээли келсе, анда чыгуучу транзисторлор иштөөнүн эки режиминде тең жабылат: бир цикл жана түртүү. Эгерде бул кирүүдө саат сигналы бар болсо, анда түртүү режиминде транзисторлор триггерге сааттын импульсунун өчүрүлүшү келгенде бирден ачылат. Бир цикл режиминде триггер колдонулбайт жана эки чыгаруу баскычтары тең синхрондуу ачылат.
Бул ачык абал (эки режимде тең) араа тишинин чыңалуусу башкаруу сигналдарынан жогору болгон FPV мезгилинин ошол бөлүгүндө гана мүмкүн. Ошентип, башкаруу сигналынын чоңдугунун көбөйүшү же азайышы, тиешелүүлүгүнө жараша, микросхемалардын чыгышындагы чыңалуу импульстарынын туурасынын сызыктуу көбөйүшүн же азайышын шарттайт.
4-пинден алынган чыңалуу (өлүк убакытты көзөмөлдөө), ката күчөткүчүнүн кириштери же 3-пинден кайтарым байланыш сигналы башкаруу сигналдары катары колдонулушу мүмкүн.
Микросхема менен иштөөдөгү биринчи кадамдар
Аткаруудан мурункандайдыр бир пайдалуу аппарат, ал TL494CN кантип иштээрин билүү үчүн сунуш кылынат. Иштеп жатканын кантип текшерсе болот?
Нан тактаңызды алып, ага IC коюңуз жана зымдарды төмөндөгү схемага ылайык туташтырыңыз.
Эгер баары туура туташкан болсо, схема иштейт. 3 жана 4 пиндерди бош эмес калтырыңыз. FPVдин иштешин текшерүү үчүн осциллографыңызды колдонуңуз - 6 пинде араа тишинин чыңалуусун көрүшүңүз керек. Чыгымдар нөл болот. TL494CN алардын иштешин кантип аныктоого болот. Аны төмөнкүдөй текшерүүгө болот:
- Пайдалануу чыгышын (3) жана өлүк убакытты башкаруу чыгышын (4) жерге (7) туташтырыңыз.
- Эми сиз ICнин чыгыштарында квадрат толкунду аныкташыңыз керек.
Чыгуу сигналын кантип күчөтүү керек?
TL494CNнин чыгышы аз ток, жана сиз, албетте, көбүрөөк күч керек. Ошентип, биз кээ бир күчтүү транзисторлорду кошуу керек. Колдонууга эң оңой (жана алуу абдан оңой - эски компьютердик платадан) бул n-канал кубаттуулугу MOSFETs. Ошол эле учурда, биз TL494CN чыгышын инвертирлөөбүз керек, анткени ага n-канал MOSFET туташтырсак, анда микросхеманы чыгарууда импульс жок болсо, ал DC агымы үчүн ачык болот. Бул учурда, MOSFET жөн эле күйүп кетиши мүмкүн … Ошентип, биз универсалдуу npn транзисторун алып чыгып, аны төмөндөгү диаграммага ылайык туташтырабыз.
Мында күчтүү MOSFETсхема пассивдүү башкарылат. Бул абдан жакшы эмес, бирок сыноо максатында жана аз кубаттуулук үчүн бул абдан ылайыктуу. Схемадагы R1 - npn транзисторунун жүгү. Аны коллектордун максималдуу жол берилген токуна ылайык тандаңыз. R2 биздин күч баскычынын жүгүн билдирет. Кийинки эксперименттерде ал трансформатор менен алмаштырылат.
Эгер биз микросхемадагы 6 пиндеги сигналды осциллограф менен карасак, анда биз «арааны» көрөбүз. №8де (K1) сиз дагы эле чарчы толкун импульстарын, ал эми MOSFET дренажында бирдей формадагы, бирок чоңураак импульстарды көрө аласыз.
Чыгуу чыңалуусун кантип көтөрүү керек?
Эми TL494CN менен чыңалууну бир аз көтөрөлү. Которуу жана туташтыруу схемасы бирдей - нан тактасында. Албетте, сиз ага жетишерлик жогорку чыңалуу ала албайсыз, айрыкча MOSFETтердин кубаттуулугунда жылуулук раковинасы жок болгондуктан. Бирок, бул диаграммага ылайык, кичинекей трансформаторду чыгаруу стадиясына туташтырыңыз.
Трансформатордун баштапкы ороосу 10 айланмадан турат. Экинчи орама 100гө жакын бурулуштарды камтыйт. Ошентип, трансформация катышы 10. Эгерде сиз баштапкыга 10 В колдонсоңуз, чыгууда болжол менен 100 В алышыңыз керек. Өзөгү ферриттен жасалган. Компьютердин кубат берүүчү трансформаторунун бир аз орто өлчөмдөгү өзөгүн колдонсоңуз болот.
Сак болуңуз, трансформатордун чыгышы жогорку чыңалуу. Агым өтө аз жана сени өлтүрбөйт. Бирок сиз жакшы сокку ала аласыз. Дагы бир коркунуч, эгерде сиз чоң орнотсоңузчыгарууда конденсатор, ал чоң зарядды топтойт. Ошондуктан, чынжырды өчүргөндөн кийин, аны зарядсыздандыруу керек.
Төмөнкү сүрөттөгүдөй, схеманын чыгышында лампочка сыяктуу каалаган индикаторду күйгүзсөңүз болот.
Ал туруктуу чыңалууда иштейт жана күйгүзүү үчүн болжол менен 160В керек. (Бардык аппараттын кубаты болжол менен 15 В – азыраак даражада.)
Трансформатордун чыгыш чынжырчасы бардык UPSте, анын ичинде компьютердик энергия булактарында кеңири колдонулат. Бул приборлордо транзистордук өчүргүчтөр аркылуу PWM контроллерунун чыгууларына туташтырылган биринчи трансформатор TL494CN камтыган чынжырдын төмөнкү вольттуу бөлүгүн анын жогорку вольттуу бөлүгүнөн гальваникалык изоляциялоо үчүн кызмат кылат. трансформатор.
Чыңалуу жөндөгүч
Эреже катары, үй шартында жасалган кичинекей электрондук шаймандарда кубат TL494CNде жасалган типтүү PC UPS тарабынан камсыз кылынат. Компьютерди электр менен камсыздоо схемасы жакшы белгилүү жана блоктордун өзүнө оңой жетүүгө болот, анткени миллиондогон эски компьютерлер жыл сайын жок кылынат же запастык бөлүктөргө сатылат. Бирок, эреже катары, бул UPSтер 12 V жогору чыңалууларды чыгарбайт. Бул өзгөрүлмө жыштык диск үчүн өтө аз. Албетте, 25 В ашыкча чыңалуудагы PC UPS колдонууга аракет кылса болот, бирок аны табуу кыйын жана логикалык дарбазаларда 5 В менен өтө көп энергия чачырап кетет.
Бирок, TL494 (же аналогдор) боюнча сиз кубаттуулукту жана чыңалууну жогорулатуу мүмкүнчүлүгү бар каалаган схемаларды кура аласыз. PC UPS жана жогорку кубаттуулуктагы MOS типтүү бөлүктөрүн колдонууэнелик платадан транзисторлор, сиз TL494CN боюнча PWM чыңалуу жөнгө салгычты кура аласыз. Конвертер схемасы төмөнкү сүрөттө көрсөтүлгөн.
Анда сиз микросхеманы жана эки транзистордогу чыгуу баскычын көрө аласыз: универсалдуу npn- жана күчтүү MOS.
Негизги бөлүктөр: T1, Q1, L1, D1. Биполярдык T1 жөнөкөйлөштүрүлгөн жол менен туташтырылган MOSFET кубаттуулугун айдоо үчүн колдонулат, деп аталган. "пассивдүү". L1 - эски HP принтеринин индуктору (болжол менен 50 айлануу, бийиктиги 1 см, туурасы 0,5 см орогучтар менен, ачык дроссель). D1 башка аппараттан Schottky диод болуп саналат. TL494 жогорудагыга альтернативалуу жол менен туташты, бирок экөө тең колдонулушу мүмкүн.
C8 - ката күчөткүчтүн киришине кирген ызы-чуунун таасирин алдын алуу үчүн кичинекей сыйымдуулук, 0,01uF мааниси аздыр-көптүр нормалдуу болот. Чоңураак маанилер каалаган чыңалууну жайлатат.
C6 дагы кичине конденсатор, ал жогорку жыштыктагы ызы-чууну чыпкалоо үчүн колдонулат. Анын кубаттуулугу бир нече жүз пикофарадка чейин жетет.
