Микросхема TL494 - это универсальная ИС управления ШИМ, которую можно различными способами применять в электронных схемах. В этой статье мы подробно обсудим основные функции ИС, а также способы ее использования в практических схемах.

Общее описание

Микросхема TL494 специально разработана для схем применения однокристальной широтно-импульсной модуляции. Устройство в основном создано для схем управления питанием, размеры которых можно эффективно рассчитать с помощью этой ИС.

Устройство оснащено встроенным переменным генератором, ступенью регулятора запаздывания (DTC), флип-флоп контроль для импульсного управления, точность Регулятор 5 В , два усилителя ошибок и несколько схем выходного буфера.

Усилители ошибок имеют диапазон синфазного напряжения от -0,3 В до VCC-2 В.

Контроль мертвого времени компаратор устанавливается с фиксированным значением смещения для обеспечения постоянного мертвого времени примерно 5%.

На чипе функции генератора может быть переопределен путем подключения RT контактный # 14 ИС с опорным штифтом # 14, а снаружи обеспечения сигнала пилообразной к CT штифтом # 5. Эта возможность также позволяет синхронно управлять множеством микросхем TL494, имеющих разные шины питания.

Выходные транзисторы внутри микросхемы с плавающими выходами предназначены для обеспечения либо общий эмиттер выход или средство вывода эмиттер-повторитель.

Устройство позволяет пользователю получить либо двухтактное, либо одностороннее колебание на его выходных контактах, соответствующим образом настроив контакт № 13, который является контактом функции управления выходом.

Внутренняя схема делает невозможным для любого из выходов генерировать двойной импульс, в то время как ИС имеет двухтактную функцию.

Назначение и конфигурация контактов

Следующая диаграмма и пояснение предоставляют нам основную информацию о функции контактов IC TL494.

Контакты №1 и №2 (1 IN + и 1IN-): это неинвертирующие и инвертирующие входы усилителя ошибки (ОУ 1).
Контакт # 16, контакт # 15 (1 IN + и 1IN-): как указано выше, это неинвертирующий и инвертирующий входы усилителя ошибки (ОУ 2).
Контакт № 8 и Контакт № 11 (C1, C2): это выходы 1 и 2 микросхемы, которые подключены к коллекторам соответствующих внутренних транзисторов.
Контакт № 5 (CT): этот контакт необходимо подключить к внешнему конденсатору для установки частоты генератора.
Контакт № 6 (RT): этот контакт необходимо подключить к внешнему резистору для установки частоты генератора.
Контакт № 4 (DTC): это Вход внутреннего операционного усилителя, который контролирует работу ИС в режиме мертвого времени.
Контакт № 9 и Контакт № 10 (E1 и E2): это выходы ИС, которые соединяются с выводами эмиттера внутреннего транзистора.
Контакт № 3 (обратная связь): как следует из названия, это Вход Штырь используется для интеграции с выходным сигналом выборки для желаемого автоматического управления системой.
Контакт № 7 (Земля): Этот контакт является контактом заземления ИС, который необходимо подключить к 0 В источника питания.
Контакт № 12 (VCC): это положительный вывод питания IC.
Контакт № 13 (O / P CNTRL): этот контакт можно настроить для включения вывода ИС в двухтактном или несимметричном режиме.
Контакт # 14 (REF): Это выход контакт обеспечивает постоянный выход 5V который может быть использован для фиксации опорного напряжения для ошибки ОУ в режиме компаратора.

Абсолютные максимальные значения

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

Схема внутреннего расположения

внутренняя компоновка и схемные каскады микросхемы TL494

Как использовать IC TL494

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

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

TL494 - это схема управления с фиксированной частотой и широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).

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

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

По мере увеличения управляющего сигнала время, когда входной сигнал пилы выше, уменьшается, следовательно, уменьшается длина выходного импульса.

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

5-В Опорный регулятор

TL494 создает внутренний источник опорного напряжения 5 В, который подается к REF штифтом.

Эта внутренняя ссылка помогает создать стабильную постоянную ссылку, которая действует как предварительный регулятор для обеспечения стабильного питания. Затем это задание надежно используется для питания различных внутренних каскадов ИС, таких как управление логическим выходом, импульсное управление триггером, генератор, компаратор управления мертвым временем и компаратор ШИМ.

Осциллятор

Генератор генерирует положительную пилообразную форму волны для мертвого времени и компараторов PWM, чтобы эти каскады могли анализировать различные входные сигналы управления.

Именно RT и CT отвечают за определение частоты генератора и, следовательно, могут программироваться извне.

Пилообразная форма волны, генерируемая генератором, заряжает внешний синхронизирующий конденсатор CT постоянным током, определяемым дополнительным резистором RT.

Это приводит к созданию формы волны напряжения с линейным нарастанием. Каждый раз, когда напряжение на трансформаторе тока достигает 3 В, генератор быстро его разряжает, что впоследствии перезапускает цикл зарядки. Ток для этого цикла зарядки рассчитывается по формуле:

Заряд = 3 В / RT --------------- (1)

Период пилообразной формы волны определяется как:

Т = 3 В x ТТ / заряд ---------- (2)

Таким образом, частота генератора определяется по формуле:

f OSC = 1 / RT x CT --------------- (3)

Однако эта частота генератора будет совместима с выходной частотой, если выход настроен как несимметричный. При настройке в двухтактном режиме выходная частота будет составлять 1/2 частоты генератора.

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

Для приложения push pull формула будет следующей:

f = 1 / 2RT x CT ------------------ (4)

Контроль мертвого времени

Установка выводов мертвого времени регулирует минимальное мертвое время ( периоды выключения между двумя выходами ).

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

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

Время простоя можно увеличить, подав внешнее напряжение на контакт № 4 DTC. Это позволяет линейно управлять функцией мертвого времени от 3% по умолчанию до 100% максимум через переменный вход от 0 до 3,3 В.

“Схема зарядного устройства 18 вольт ”

Если используется полный диапазон управления, выходной сигнал ИС может регулироваться внешним напряжением без нарушения конфигурации усилителя ошибки.

Функция мертвого времени может использоваться в ситуациях, когда требуется дополнительный контроль рабочего цикла на выходе.

Но для правильного функционирования необходимо обеспечить, чтобы этот вход был либо подключен к уровню напряжения, либо заземлен и никогда не должен оставаться плавающим.

Усилители ошибок

Два усилителя ошибки ИС имеют высокий коэффициент усиления и смещены через шину питания ИС VI. Это обеспечивает диапазон синфазного входного сигнала от -0,3 В до VI - 2 В.

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

Поскольку выходы двух усилителей ошибок связаны как ИЛИ ворота с входным узлом компаратора PWM преобладает усилитель, который может работать с минимальным выходным импульсом.

Выходы усилителей смещены с помощью слаботочного стока, так что выход IC обеспечивает максимальную ШИМ, когда усилители ошибок находятся в нефункциональном режиме.

Вход управления выходом

Этот вывод IC может быть сконфигурирован так, чтобы выход IC мог работать либо в несимметричном режиме, когда оба выхода колеблются вместе параллельно, либо в двухтактном режиме, создавая поочередно колеблющиеся выходы.

Вывод управления выходом работает асинхронно, что позволяет ему напрямую управлять выходом ИС, не затрагивая каскад внутреннего генератора или каскад управления импульсами триггера.

“12-вольтовый регулятор скорости двигателя ”

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

Кроме того, в этом режиме импульсы, поступающие на управление мертвой выдержкой и компаратор PWM, передаются вместе обоими выходными транзисторами, позволяя выходу включаться / выключаться параллельно.

Для получения операции вывода двухтактный выходной сигнал-контрольный штифт просто должен быть подключен к + 5В выход опорного штифта (REF) от IC. В этом состоянии каждый из выходных транзисторов попеременно включается через каскад триггера управления импульсом.

Выходные транзисторы

Как видно на второй схеме сверху, микросхема состоит из двух выходных транзисторов, которые имеют незафиксированные выводы эмиттера и коллектора.

Обе эти плавающие клеммы рассчитаны на прием (прием) или истока (выдачу) тока до 200 мА.

Точка насыщения транзисторов составляет менее 1,3 В при настройке в режиме с общим эмиттером и менее 2,5 В в режиме с общим эмиттером. коллекционер режим.

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

Цепи применения

Как объяснено выше, TL494 - это в первую очередь ИС контроллера ШИМ, поэтому основные схемы приложения - это в основном схемы на основе ШИМ.

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

Солнечное зарядное устройство с использованием TL494

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

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

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

Второй усилитель ошибки используется для управления максимальным током через R13.

постоянное напряжение, постоянный ток ШИМ-контроллер с использованием TL494

Инвертор TL494

Вот классическая схема инвертора, построенная на IC TL494. В этом примере выходной сигнал сконфигурирован для работы в двухтактном образом, и, следовательно, выходной сигнал-контрольный штифт здесь соединен со ссылкой + 5В, что достигается с выводами # 14. Первый из контактов также настроен точно так, как описано в вышеприведенной таблице данных.

Вывод

IC TL494 - это ИС управления ШИМ с высокоточными средствами управления выходом и обратной связью, обеспечивающими идеальное импульсное управление для любого желаемого применения схемы ШИМ.

Это похоже на SG3525 во многих отношениях и может использоваться как эффективная замена ему, хотя номера контактов могут быть разными и не совсем совместимыми.

Если у вас есть какие-либо вопросы, касающиеся этой микросхемы, не стесняйтесь задавать их в комментариях ниже, я буду рад помочь!

Ссылка: Лист данных TL494

Предыдущая статья: Понимание процесса включения полевого МОП-транзистора Далее: Типы плат Arduino со спецификациями