Oʻtish rejimidagi quvvat manbalari (UPS) juda keng tarqalgan. Siz foydalanayotgan kompyuterda ko'p kuchlanishli UPS mavjud (kamida +12, -12, +5, -5 va +3,3V). Deyarli barcha bunday bloklar odatda TL494CN tipidagi maxsus PWM kontroller chipiga ega. Uning analogi mahalliy mikrosxema M1114EU4 (KR1114EU4).
Prodyuserlar
Ko'rib chiqilayotgan mikrosxema eng keng tarqalgan va keng qo'llaniladigan integral elektron sxemalar ro'yxatiga kiradi. Uning salafi Unitrode UC38xx seriyali PWM kontrollerlari edi. 1999 yilda ushbu kompaniya Texas Instruments tomonidan sotib olindi va o'shandan beri ushbu kontrollerlar qatorini ishlab chiqish boshlandi, bu esa 2000-yillarning boshlarida yaratilishiga olib keldi. TL494 seriyali chiplar. Yuqorida aytib o'tilgan UPSlarga qo'shimcha ravishda ularni doimiy kuchlanish regulyatorlarida, boshqariladigan drayvlarda, yumshoq starterlarda, bir so'z bilan aytganda, PWM boshqaruvi qo'llaniladigan joyda topish mumkin.
Ushbu chipni klonlagan firmalar orasida Motorola, Inc, International Rectifier, kabi dunyoga mashhur brendlar bor. Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Ularning barchasi o'z mahsulotlarining batafsil tavsifini beradi, ya'ni TL494CN ma'lumotlar jadvali.
Hujjatlar
Turli ishlab chiqaruvchilarning ko'rib chiqilayotgan mikrosxema turining tavsiflarini tahlil qilish uning xususiyatlarining amaliy o'ziga xosligini ko'rsatadi. Turli firmalar tomonidan berilgan ma'lumotlar miqdori deyarli bir xil. Bundan tashqari, Motorola, Inc va ON Semiconductor kabi brendlarning TL494CN ma'lumotlar jadvali tuzilishi, rasmlari, jadvallari va grafiklarida bir-birini takrorlaydi. Texas Instruments tomonidan material taqdimoti ulardan biroz farq qiladi, ammo sinchkovlik bilan oʻrganib chiqqach, bir xil mahsulot nazarda tutilgani ayon boʻladi.
TL494CN chipini tayinlash
Keling, an'anaviy tarzda ichki qurilmalarning maqsadi va ro'yxati bilan tavsiflashni boshlaylik. Bu, asosan, UPS ilovalari uchun moʻljallangan, quyidagi qurilmalarni oʻz ichiga olgan sobit chastotali PWM kontrolleri:
- arra tishli kuchlanish generatori (SPG);
- xato kuchaytirgichlar;
- mos (mos) kuchlanish manbai +5 V;
- o'lik vaqtni sozlash sxemasi;
- 500 mA gacha oqim uchun chiqish tranzistorli kalitlari;
- bir zarbli yoki ikki zarbli operatsiyani tanlash sxemasi.
Cheklovlar
Boshqa har qanday mikrosxema singari, TL494CN tavsifi ham ruxsat etilgan maksimal ishlash ko'rsatkichlari ro'yxatini o'z ichiga olishi kerak. Keling, ularni Motorola, Inc maʼlumotlariga asoslanib beramiz:
- Quvvat manbai: 42 V.
- Kollektor kuchlanishichiqish tranzistori: 42 V.
- Chiqish tranzistorli kollektor oqimi: 500 mA.
- Kuchaytirgichning kirish kuchlanish diapazoni: -0,3V dan +42V gacha.
- Quvvat sarfi (t< 45°C da): 1000mVt.
- Saqlash harorati diapazoni: -55 dan +125°C gacha.
- Atrofdagi ish harorati diapazoni: 0 dan +70 °S gacha.
Ta'kidlash joizki, TL494IN chipi uchun 7-parametr biroz kengroq: -25 dan +85 °S gacha.
TL494CN chip dizayni
Uning ishining xulosalarining rus tilidagi tavsifi quyidagi rasmda keltirilgan.
Mikrosxema plastmassaga joylashtirilgan (bu belgining oxirida N harfi bilan ko'rsatilgan) pdp tipidagi simli 16 pinli paketga joylashtirilgan.
Uning koʻrinishi quyidagi rasmda koʻrsatilgan.
TL494CN: funksional diagramma
Shunday qilib, ushbu mikrosxemaning vazifasi tartibga solinadigan va tartibga solinmagan UPSlarda hosil bo'lgan kuchlanish impulslarining impuls kengligi modulyatsiyasi (PWM yoki inglizcha impuls kengligi modulyatsiyasi (PWM)). Birinchi turdagi quvvat manbalarida, impuls davomiyligi diapazoni, qoida tariqasida, mumkin bo'lgan maksimal qiymatga etadi (avtomobil audio kuchaytirgichlarini quvvatlantirish uchun keng qo'llaniladigan push-pull sxemalarida har bir chiqish uchun ~ 48%).
TL494CN chipida jami 6 ta chiqish pinlari mavjud, ulardan 4 tasi (1, 2, 15, 16) UPSni oqim va potentsial ortiqcha yuklardan himoya qilish uchun ishlatiladigan ichki xato kuchaytirgichlarning kirishlari. PIN №4 - kirishchiqish to'rtburchak impulslarning ish aylanishini sozlash uchun 0 dan 3 V gacha bo'lgan signal va3 - komparatorning chiqishi va uni bir necha usulda ishlatish mumkin. Yana 4 tasi (8, 9, 10, 11 raqamlari) maksimal ruxsat etilgan yuk oqimi 250 mA (uzluksiz rejimda, 200 mA dan oshmaydigan) bo'lgan tranzistorlarning erkin kollektorlari va emitentlaridir. 500 mA oqim chegarasi (maksimal 400 mA uzluksiz) bo'lgan yuqori quvvatli MOSFETlarni haydash uchun ularni juft (9 dan 10 gacha va 8 dan 11 gacha) ulash mumkin.
TL494CN ichki qismlari nima? Uning diagrammasi quyidagi rasmda ko'rsatilgan.
Mikrosxemada o'rnatilgan mos yozuvlar kuchlanish manbai (ION) +5 V (№ 14) mavjud. U odatda 10 mA dan oshmaydigan kontaktlarning zanglashiga olib kirishiga qo'llaniladigan (± 1% aniqlik bilan) mos yozuvlar kuchlanishi sifatida ishlatiladi, masalan, bir yoki ikki zarbali ishlashni tanlash uchun 13-pin uchun. mikrosxema: agar unda +5 V bo'lsa, ikkinchi rejim tanlanadi, agar undagi besleme zo'riqishida minus bo'lsa - birinchisi.
Arra tishli kuchlanish generatorining (GPN) chastotasini sozlash uchun mos ravishda 5 va 6-pinlarga ulangan kondansatör va rezistor ishlatiladi. Va, albatta, mikrosxemada quvvat manbaining ortiqcha va minuslarini (mos ravishda 12 va 7 raqamlari) 7 dan 42 V gacha bo'lgan oraliqda ulash uchun terminallar mavjud.
Diagrammada TL494CN da bir qancha ichki qurilmalar mavjudligi koʻrsatilgan. Ularning funktsional maqsadining rus tilidagi tavsifi quyida material taqdimoti jarayonida beriladi.
Kirish terminali funksiyalari
Hamma kabiboshqa elektron qurilma. Ko'rib chiqilayotgan mikrosxema o'zining kirish va chiqishlariga ega. Birinchisidan boshlaymiz. Ushbu TL494CN pinlarining ro'yxati allaqachon yuqorida berilgan. Ularning funktsional maqsadining rus tilidagi tavsifi quyida batafsil tushuntirishlar bilan birga beriladi.
Chiqish 1
Bu xato kuchaytirgich 1 ning musbat (inverting bo'lmagan) kirishidir. Agar undagi kuchlanish 2-pindagi kuchlanishdan past bo'lsa, xato kuchaytirgich 1 chiqishi past bo'ladi. Agar u 2-pindan yuqori bo'lsa, xato kuchaytirgich 1 signali yuqori bo'ladi. Kuchaytirgichning chiqishi asosan mos yozuvlar sifatida 2-pin yordamida ijobiy kirishni takrorlaydi. Xato kuchaytirgichlarining funksiyalari quyida batafsil tavsiflanadi.
Xulosa 2
Bu xato kuchaytirgich 1ning salbiy (teskari) kirishi. Agar bu pin 1-pindan yuqori boʻlsa, xato kuchaytirgich 1 chiqishi past boʻladi. Agar bu pindagi kuchlanish 1-pindagi kuchlanishdan past bo'lsa, kuchaytirgichning chiqishi yuqori bo'ladi.
Xulosa 15
Bu №2 bilan bir xil ishlaydi. Ko'pincha ikkinchi xato kuchaytirgich TL494CN da ishlatilmaydi. Bu holda uning kommutatsiya pallasida oddiygina 14-ga ulangan 15-pin mavjud (mos kuchlanish +5 V).
Xulosa 16
Bu 1 bilan bir xil ishlaydi. Odatda ikkinchi xato kuchaytirgich ishlatilmayotganda umumiy 7 ga ulanadi. 15-pin +5V ga ulangan va №16 umumiyga ulangan bo'lsa, ikkinchi kuchaytirgichning chiqishi past va shuning uchun chipning ishlashiga ta'sir qilmaydi.
3-xulosa
Bu pin va har bir ichki kuchaytirgich TL494CNdiodlar orqali bir-biriga bog'langan. Agar ulardan birortasining chiqishidagi signal pastdan yuqoriga o'zgarsa, 3-raqamda u ham yuqori bo'ladi. Ushbu pindagi signal 3,3V dan oshganda, chiqish pulslari o'chadi (nol ish aylanishi). Undagi kuchlanish 0 V ga yaqin bo'lsa, impulsning davomiyligi maksimal bo'ladi. 0 va 3,3V oralig'ida impuls kengligi 50% dan 0% gacha (PWM kontroller chiqishlarining har biri uchun - ko'pchilik qurilmalarda 9 va 10-pinlarda).
Agar kerak bo'lsa, 3-pin kirish signali sifatida ishlatilishi mumkin yoki impuls kengligining o'zgarishi tezligi uchun dampingni ta'minlash uchun ishlatilishi mumkin. Agar undagi kuchlanish yuqori bo'lsa (> ~ 3,5V), PWM kontrolleridagi UPSni ishga tushirishning imkoni yo'q (uning impulslari bo'lmaydi).
Xulosa 4
U chiqish impulslarining ish siklini boshqaradi (ingliz. Dead-Time Control). Agar undagi kuchlanish 0 V ga yaqin bo'lsa, mikrosxema mumkin bo'lgan minimal va maksimal impuls kengligini (boshqa kirish signallari bilan o'rnatiladi) chiqarishi mumkin. Agar ushbu pinga taxminan 1,5V kuchlanish qo'llanilsa, chiqish pulsining kengligi maksimal kengligining 50% bilan cheklanadi (yoki surish-pull PWM kontrolleri uchun ~25% ish aylanishi). Agar undagi kuchlanish yuqori bo'lsa (> ~ 3,5V), TL494CN da UPSni ishga tushirishning imkoni yo'q. Uning kommutatsiya sxemasi ko'pincha erga to'g'ridan-to'g'ri ulangan №4 ni o'z ichiga oladi.
Eslash muhim! 3 va 4-pinlardagi signal ~3,3V dan past bo'lishi kerak. Agar u, aytaylik, +5V ga yaqin bo'lsa-chi? Qandaykeyin TL494CN o'zini tutadimi? Undagi kuchlanish konvertori davri impulslarni yaratmaydi, ya'ni. UPS dan chiqish kuchlanishi bo'lmaydi
Xulosa 5
Vaqt kondensatorini Ct ulash uchun xizmat qiladi va uning ikkinchi kontakti erga ulanadi. Kapasitans qiymatlari odatda 0,01 mkF dan 0,1 mkF gacha. Ushbu komponentning qiymatining o'zgarishi GPN chastotasi va PWM kontrollerning chiqish pulslarining o'zgarishiga olib keladi. Qoidaga ko'ra, bu erda juda past harorat koeffitsientiga ega bo'lgan yuqori sifatli kondansatörler (harorat o'zgarishi bilan sig'imning juda oz o'zgarishi bilan) ishlatiladi.
Xulosa 6
Vaqtni sozlash rezistorini ulash uchun Rt va uning ikkinchi kontakti yerga ulangan. Rt va Ct qiymatlari FPG chastotasini aniqlaydi.
f=1, 1: (Rt x Ct)
Xulosa 7
U PWM kontrolleridagi qurilma pallasining umumiy simiga ulanadi.
Xulosa 12
U VCC harflari bilan belgilangan. TL494CN quvvat manbaining "ortiqcha" qismi unga ulangan. Uning kommutatsiya pallasida odatda quvvat manbai kalitiga ulangan № 12 mavjud. Ko'pgina UPSlar quvvatni (va UPSning o'zini) yoqish va o'chirish uchun ushbu pindan foydalanadi. Agar u +12 V bo'lsa va № 7 tuproqli bo'lsa, FPV va ION chiplari ishlaydi.
Xulosa 13
Bu ish rejimini kiritish. Uning ishlashi yuqorida tavsiflangan.
Chiqish terminallarining funktsiyalari
Yuqorida ular TL494CN uchun koʻrsatilgan. Ularning funktsional maqsadining rus tilidagi tavsifi quyida batafsil tushuntirishlar bilan birga beriladi.
Xulosa 8
Bu haqidaChipda uning chiqish kalitlari bo'lgan 2 npn tranzistor mavjud. Ushbu pin tranzistor 1 ning kollektori bo'lib, odatda doimiy kuchlanish manbasiga (12 V) ulanadi. Biroq, ba'zi qurilmalarning sxemalarida u chiqish sifatida ishlatiladi va siz uning ustida meanderni ko'rishingiz mumkin (shuningdek, No11 da).
Xulosa 9
Bu tranzistor 1ning emitteri. U toʻgʻridan-toʻgʻri yoki oraliq tranzistor orqali surish pallasida yuqori quvvatli UPS tranzistorini (koʻp hollarda maydon effekti) boshqaradi.
Chiqish 10
Bu tranzistor 2 ning emitentidir. Bir siklli rejimda undagi signal №9 bilan bir xil, ikkinchisida esa past va aksincha. Aksariyat qurilmalarda ko'rib chiqilayotgan mikrosxemaning chiqish tranzistorli kalitlarining emitentlaridan keladigan signallar kuchli dala effektli tranzistorlarni boshqaradi, ular 9 va 10 pinlardagi kuchlanish yuqori bo'lganda (~ 3,5 V dan yuqori, lekin) ON holatiga o'tkaziladi. u № 3 va 4 da 3,3 V darajasiga ishora qilmaydi).
Xulosa 11
Bu tranzistor 2 kollektori boʻlib, odatda doimiy kuchlanish manbasiga (+12V) ulanadi.
Eslatma: TL494CN qurilmalarida kommutatsiya pallasida PWM kontroller chiqishi sifatida 1 va 2 tranzistorlarning ikkala kollektorlari va emitentlari bo'lishi mumkin, ammo ikkinchi variant keng tarqalgan. Biroq, aniq 8 va 11 pinlar chiqish bo'lganda variantlar mavjud. Agar siz IC va FETlar orasidagi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kichik transformatorni topsangiz, chiqish signali ulardan olinadi.(kollektorlardan)
Xulosa 14
Bu yuqorida tavsiflangan ION chiqishi.
Ish printsipi
TL494CN chipi qanday ishlaydi? Biz Motorola, Inc. materiallariga asoslanib, uning ishlash tartibini tavsiflaymiz. Impuls kengligi modulyatsiyasi chiqishiga Ct kondansatoridan olingan musbat arra tish signalini ikkita nazorat signalidan biriga solishtirish orqali erishiladi. Q1 va Q2 chiqish tranzistorlari faqat kirish soati (C1) (TL494CN funktsiya diagrammasiga qarang) pasayganda ularni ochish uchun YO'Q.
Shunday qilib, agar C1 kirishida mantiqiy blok darajasi paydo bo'lsa, u holda chiqish tranzistorlari ikkala ish rejimida ham yopiladi: bir davrli va surish-pull. Agar ushbu kirishda soat signali mavjud bo'lsa, unda surish-pull rejimida tranzistorlar soat pulsining uzilishi tetikga kelganda birma-bir ochiladi. Bir davrli rejimda tetik ishlatilmaydi va ikkala chiqish tugmalari ham sinxron ochiladi.
Bu ochiq holat (har ikkala rejimda ham) faqat arra tishining kuchlanishi nazorat signallaridan yuqori bo'lgan FPV davrining o'sha qismida mumkin. Shunday qilib, nazorat signali kattaligining oshishi yoki kamayishi mos ravishda mikrosxemaning chiqishlarida kuchlanish impulslari kengligining chiziqli o'sishi yoki kamayishiga olib keladi.
4-pindagi kuchlanish (oʻlik vaqt nazorati), xato kuchaytirgich kirishlari yoki 3-pindan teskari aloqa signali kirishi nazorat signallari sifatida ishlatilishi mumkin.
Mikrosxema bilan ishlashning birinchi qadamlari
Qilishdan oldinhar qanday foydali qurilma, TL494CN qanday ishlashini o'rganish tavsiya etiladi. Uning ishlashini qanday tekshirish mumkin?
Non taxtangizni oling, unga ICni joylashtiring va simlarni quyidagi diagrammaga muvofiq ulang.
Agar hamma narsa to'g'ri ulangan bo'lsa, sxema ishlaydi. 3 va 4-pinlarni bo'sh emas qoldiring. FPV ishlashini tekshirish uchun osiloskopdan foydalaning - 6-pinda siz arra tish kuchlanishini ko'rishingiz kerak. Chiqishlar nolga teng bo'ladi. TL494CN da ularning ish faoliyatini qanday aniqlash mumkin. Uni tekshirish quyidagicha amalga oshirilishi mumkin:
- Tekshiruv chiqishi (3) va o'lik vaqtni boshqarish chiqishi (4)ni erga (7) ulang.
- Endi siz IC chiqishlarida kvadrat toʻlqinni aniqlashingiz kerak.
Chiqish signalini qanday kuchaytirish mumkin?
TL494CN chiqishi juda past oqim va siz, albatta, ko'proq quvvatni xohlaysiz. Shunday qilib, biz ba'zi kuchli tranzistorlarni qo'shishimiz kerak. Foydalanish uchun eng oson (va olish juda oson - eski kompyuterning anakartidan) n-kanalli quvvat MOSFETlari. Shu bilan birga, biz TL494CN chiqishini invertatsiya qilishimiz kerak, chunki agar biz unga n-kanalli MOSFETni ulasak, mikrosxemaning chiqishida impuls bo'lmasa, u doimiy oqim uchun ochiq bo'ladi. Bunday holda, MOSFET oddiygina yonib ketishi mumkin … Shunday qilib, biz universal npn tranzistorini chiqaramiz va uni quyidagi diagrammaga muvofiq ulaymiz.
Bunda kuchli MOSFETsxema passiv boshqariladi. Bu juda yaxshi emas, lekin sinov maqsadlari va kam quvvat uchun juda mos keladi. Sxemadagi R1 - npn tranzistorining yuki. Uni kollektorning maksimal ruxsat etilgan oqimiga qarab tanlang. R2 bizning quvvat bosqichimizning yukini ifodalaydi. Keyingi tajribalarda u transformator bilan almashtiriladi.
Agar biz mikrosxemaning 6-pinidagi signalga osiloskop yordamida qarasak, biz "arra" ni ko'ramiz. №8 (K1) da siz hali ham kvadrat toʻlqinli impulslarni va MOSFET drainida bir xil shakldagi, lekin kattaroq impulslarni koʻrishingiz mumkin.
Chiqish kuchlanishini qanday oshirish mumkin?
Endi TL494CN bilan kuchlanishni biroz oshiramiz. Kommutatsiya va ulanish sxemasi bir xil - non panelida. Albatta, siz unga etarlicha yuqori kuchlanishni ololmaysiz, ayniqsa quvvat MOSFET-larida issiqlik qabul qilgich yo'qligi sababli. Biroq, kichik transformatorni ushbu diagrammaga muvofiq chiqish bosqichiga ulang.
Transformatorning birlamchi o'rashida 10 burilish mavjud. Ikkilamchi o'rash taxminan 100 burilishni o'z ichiga oladi. Shunday qilib, transformatsiya nisbati 10. Agar siz birlamchiga 10V ni qo'llasangiz, chiqishda taxminan 100V olishingiz kerak. Yadro ferritdan qilingan. Kompyuter quvvat manbai transformatoridagi oʻrta oʻlchamdagi yadrodan foydalanishingiz mumkin.
Ehtiyot bo'ling, transformatorning chiqishi yuqori kuchlanish. Oqim juda past va sizni o'ldirmaydi. Lekin siz yaxshi zarba olishingiz mumkin. Yana bir xavf, agar siz katta o'rnatsangizchiqishdagi kondansatör, u katta zaryadni to'playdi. Shuning uchun, kontaktlarning zanglashiga olib bo'lingandan so'ng, uni zaryadsizlantirish kerak.
Sxemaning chiqishida siz quyidagi rasmdagi kabi lampochka kabi istalgan indikatorni yoqishingiz mumkin.
U doimiy kuchlanishda ishlaydi va yonishi uchun taxminan 160V kerak. (Butun qurilmaning quvvat manbai taxminan 15 V - kattalikdan pastroq.)
Transformatorning chiqish sxemasi har qanday UPSda, jumladan, shaxsiy kompyuter quvvat manbalarida keng qo'llaniladi. Ushbu qurilmalarda tranzistorli kalitlar orqali PWM tekshirgichining chiqishlariga ulangan birinchi transformator TL494CN ni o'z ichiga olgan zanjirning past kuchlanishli qismini tarmoq kuchlanishini o'z ichiga olgan yuqori voltli qismidan galvanik tarzda ajratish uchun xizmat qiladi. transformator.
Voltaj regulyatori
Qoida tariqasida, uyda ishlab chiqarilgan kichik elektron qurilmalarda quvvat TL494CN da ishlab chiqarilgan odatiy shaxsiy kompyuter UPS tomonidan ta'minlanadi. Kompyuterning elektr ta'minoti sxemasi yaxshi ma'lum va bloklarga osongina kirish mumkin, chunki har yili millionlab eski kompyuterlar yo'q qilinadi yoki ehtiyot qismlar uchun sotiladi. Lekin qoida tariqasida, bu UPS 12 V dan yuqori kuchlanish hosil qilmaydi. Bu o'zgaruvchan chastotali haydovchi uchun juda kam. Albatta, 25V kuchlanishli kompyuter UPS dan foydalanishga urinib koʻrish mumkin, lekin buni topish qiyin boʻladi va mantiqiy eshiklarda 5V da juda koʻp quvvat sarflanadi.
Biroq, TL494 (yoki analoglari) da siz kuch va kuchlanish kuchaygan holda istalgan sxemalarni qurishingiz mumkin. Kompyuter UPS va yuqori quvvatli MOS ning odatiy qismlaridan foydalanishanakartdan tranzistorlar, siz TL494CN da PWM kuchlanish regulyatorini qurishingiz mumkin. Konverter sxemasi quyidagi rasmda ko'rsatilgan.
Unda siz ikkita tranzistorda mikrosxemaning kommutatsiya pallasini va chiqish bosqichini ko'rishingiz mumkin: universal npn- va kuchli MOS.
Asosiy qismlar: T1, Q1, L1, D1. Bipolyar T1 soddalashtirilgan tarzda ulangan quvvat MOSFETni haydash uchun ishlatiladi, deb ataladi. "passiv". L1 - eski HP printeridan induktor (taxminan 50 burilish, 1 sm balandlikda, 0,5 sm kengligida o'rash bilan, ochiq chok). D1 boshqa qurilmadan olingan Schottky diodidir. TL494 yuqoridagiga muqobil tarzda ulangan, lekin ulardan ikkalasidan ham foydalanish mumkin.
C8 - xato kuchaytirgichning kirishiga shovqinning ta'sirini oldini olish uchun kichik sig'im, 0,01uF qiymati ko'proq yoki kamroq normal bo'ladi. Kattaroq qiymatlar kerakli kuchlanishni sozlashni sekinlashtiradi.
C6 - undan ham kichikroq kondansatör, u yuqori chastotali shovqinni filtrlash uchun ishlatiladi. Uning sig‘imi bir necha yuz pikofaradgacha.
