Nyenzo za nishati ya hali-switched (UPS) ni za kawaida sana. Kompyuta unayotumia sasa ina UPS yenye voltage nyingi (+12, -12, +5, -5, na +3.3V angalau). Takriban vitalu vyote hivyo vina chip maalum cha kidhibiti cha PWM, kwa kawaida ni aina ya TL494CN. Analog yake ni microcircuit ya ndani M1114EU4 (KR1114EU4).
Watayarishaji
Seti ndogo inayozingatiwa ni ya orodha ya saketi zilizounganishwa za kielektroniki zinazotumiwa sana. Mtangulizi wake alikuwa mfululizo wa Unitrode UC38xx wa vidhibiti vya PWM. Mnamo 1999, kampuni hii ilinunuliwa na Vyombo vya Texas, na tangu wakati huo maendeleo ya mstari wa watawala hawa imeanza, na kusababisha kuundwa mapema miaka ya 2000. Vipande vya TL494 mfululizo. Mbali na UPS zilizotajwa hapo juu, zinaweza kupatikana katika vidhibiti vya voltage DC, katika anatoa zinazodhibitiwa, katika vianzishi laini, kwa neno moja, popote ambapo udhibiti wa PWM unatumika.
Kati ya kampuni zilizounda chipu hii, kuna chapa maarufu duniani kama vile Motorola, Inc, International Rectifier,Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Wote wanatoa maelezo ya kina ya bidhaa zao, ile inayoitwa hifadhidata ya TL494CN.
Nyaraka
Uchambuzi wa maelezo ya aina inayozingatiwa ya microcircuit kutoka kwa wazalishaji tofauti unaonyesha utambulisho wa vitendo wa sifa zake. Kiasi cha taarifa iliyotolewa na makampuni mbalimbali ni karibu sawa. Zaidi ya hayo, hifadhidata ya TL494CN kutoka kwa chapa kama vile Motorola, Inc na ON Semiconductor hurudia kila moja katika muundo wake, takwimu, majedwali na grafu. Uwasilishaji wa nyenzo na Texas Instruments ni tofauti kwa kiasi fulani na wao, hata hivyo, baada ya kusoma kwa uangalifu, inakuwa wazi kuwa bidhaa inayofanana inakusudiwa.
Mgawo wa chipu ya TL494CN
Hebu tuanze kuielezea kwa kawaida tukitumia madhumuni na orodha ya vifaa vya ndani. Ni kidhibiti kisichobadilika cha PWM kilichoundwa kwa ajili ya programu za UPS, kilicho na vifaa vifuatavyo:
- jenereta ya voltage ya sawtooth (SPG);
- vikuza sauti;
- chanzo cha voltage ya marejeleo (rejeleo) +5 V;
- saketi ya kurekebisha wakati uliokufa;
- swichi za transistor za pato za sasa hadi 500 mA;
- mpango wa kuchagua operesheni ya kiharusi kimoja au kiharusi-mbili.
Vikomo
Kama microcircuit nyingine yoyote, maelezo ya TL494CN lazima yawe na orodha ya sifa za juu zaidi za utendakazi zinazoruhusiwa. Hebu tuzipe kulingana na data kutoka Motorola, Inc:
- Ugavi wa umeme: 42 V.
- Volatiti ya mkusanyajitransista ya pato: 42 V.
- Mkondo wa mkondo wa kubadilisha transistor: 500 mA.
- Masafa ya voltage ya kikuza sauti: -0.3V hadi +42V.
- Upotezaji wa nguvu (katika t< 45°C): 1000mW.
- Kiwango cha halijoto ya hifadhi: -55 hadi +125°C.
- Aina ya halijoto ya kufanya kazi tulivu: kutoka 0 hadi +70 °С.
Ikumbukwe kwamba kigezo cha 7 cha chipu ya TL494IN ni pana kwa kiasi: kutoka -25 hadi +85 °С.
TL494CN muundo wa chipu
Maelezo katika Kirusi ya hitimisho la kesi yake yanaonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini.
Seketi ndogo huwekwa kwenye plastiki (hii inaonyeshwa kwa herufi N mwishoni mwa muundo wake) kifurushi cha pini 16 chenye vielelezo vya aina ya pdp.
Muonekano wake unaonyeshwa kwenye picha hapa chini.
TL494CN: mchoro wa utendaji
Kwa hivyo, kazi ya mzunguko mdogo huu ni urekebishaji wa upana wa mapigo ya moyo (PWM, au Kiingereza Pulse Width Modulated (PWM)) ya mipigo ya volteji inayozalishwa ndani ya UPS zilizodhibitiwa na zisizodhibitiwa. Katika ugavi wa nguvu wa aina ya kwanza, masafa ya muda wa mipigo, kama sheria, hufikia thamani ya juu iwezekanavyo (~ 48% kwa kila pato katika saketi za kusukuma-vuta, zinazotumika sana kuwasha vikuza sauti vya gari).
Chip ya TL494CN ina jumla ya pini 6 za kutoa, 4 kati yazo (1, 2, 15, 16) ni pembejeo za vikuza vya hitilafu vya ndani vinavyotumika kulinda UPS dhidi ya upakiaji wa sasa na unaowezekana. Pini 4 ni pembejeoishara kutoka 0 hadi 3 V kurekebisha mzunguko wa wajibu wa pato mapigo mstatili, na3 ni pato la comparator na inaweza kutumika kwa njia kadhaa. Nyingine 4 (nambari 8, 9, 10, 11) ni watoza wa bure na emitters ya transistors na kiwango cha juu cha kuruhusiwa cha sasa cha 250 mA (katika hali ya kuendelea, si zaidi ya 200 mA). Zinaweza kuunganishwa kwa jozi (9 hadi 10 na 8 hadi 11) ili kuendesha MOSFET za nguvu za juu zenye kikomo cha sasa cha 500mA (kiwango cha juu zaidi cha 400mA bila kuendelea).
Mambo ya ndani ya TL494CN ni nini? Mchoro wake umeonyeshwa kwenye mchoro hapa chini.
Seketi ndogo ina chanzo cha voltage ya marejeleo kilichojengewa ndani (ION) +5 V (Na. 14). Kawaida hutumiwa kama voltage ya kumbukumbu (kwa usahihi wa ± 1%) inayotumika kwa pembejeo za mizunguko ambayo haitumii zaidi ya 10 mA, kwa mfano, kubandika 13 ya chaguo la operesheni moja au mbili ya kiharusi. microcircuit: ikiwa kuna +5 V juu yake, hali ya pili imechaguliwa, ikiwa kuna minus ya voltage ya usambazaji juu yake - ya kwanza.
Ili kurekebisha mzunguko wa jenereta ya voltage ya sawtooth (GPN), capacitor na resistor hutumiwa, iliyounganishwa kwa pini 5 na 6, kwa mtiririko huo. Na, bila shaka, microcircuit ina vituo vya kuunganisha plus na minus ya chanzo cha nguvu (nambari 12 na 7, kwa mtiririko huo) katika safu kutoka 7 hadi 42 V.
Mchoro unaonyesha kuwa kuna idadi ya vifaa vya ndani katika TL494CN. Maelezo katika Kirusi kuhusu madhumuni yao ya utendaji yatatolewa hapa chini wakati wa uwasilishaji wa nyenzo.
Vitendaji vya kisakinishi cha ingizo
Kama yoyotekifaa kingine cha elektroniki. Microcircuit inayohusika ina pembejeo na matokeo yake. Tutaanza na ya kwanza. Orodha ya pini hizi za TL494CN tayari imetolewa hapo juu. Maelezo katika Kirusi kuhusu madhumuni yao ya kiutendaji yatatolewa hapa chini pamoja na maelezo ya kina.
Pato 1
Hii ni pembejeo chanya (isiyo ya inverting) ya amplifier ya hitilafu 1. Ikiwa voltage juu yake ni ya chini kuliko voltage kwenye pin 2, pato la amplifier ya hitilafu 1 itakuwa chini. Ikiwa iko juu kuliko pini 2, ishara ya amplifier 1 itaenda juu. Matokeo ya amplifier kimsingi yanaiga pembejeo chanya kwa kutumia pini 2 kama rejeleo. Utendakazi wa vikuza makosa vitaelezwa kwa undani zaidi hapa chini.
Hitimisho 2
Hii ni ingizo hasi (inverting) ya amplifier ya hitilafu 1. Ikiwa pin hii ni ya juu kuliko pini 1, matokeo ya amplifier 1 yatakuwa chini. Ikiwa voltage kwenye pini hii ni ya chini kuliko voltage kwenye pin 1, pato la amplifier litakuwa juu.
Hitimisho 15
Inafanya kazi sawa kabisa na 2. Mara nyingi amplifaya ya pili ya hitilafu haitumiki katika TL494CN. Saketi yake ya kubadili katika hali hii ina pini 15 iliyounganishwa kwa urahisi na ya 14 (voltage ya marejeleo +5 V).
Hitimisho 16
Inafanya kazi sawa na 1. Kwa kawaida huunganishwa kwa kawaida 7 wakati amplifaya ya pili ya hitilafu haitumiki. Na pin 15 iliyounganishwa kwa +5V na 16 iliyounganishwa kwa common, utoaji wa amplifier ya pili ni ya chini na kwa hivyo haina athari kwenye utendakazi wa chip.
Hitimisho 3
Pini hii na kila amplifaya ya ndani TL494CNkuunganishwa kwa kila mmoja kupitia diode. Ikiwa ishara katika pato la yeyote kati yao hubadilika kutoka chini hadi juu, basi kwa nambari ya 3 pia huenda juu. Wakati ishara kwenye pini hii inazidi 3.3V, mipigo ya pato huzima (mzunguko wa wajibu wa sifuri). Wakati voltage juu yake iko karibu na 0 V, muda wa pigo ni wa juu. Kati ya 0 na 3.3V, upana wa mpigo ni 50% hadi 0% (kwa kila matokeo ya kidhibiti cha PWM - kwenye pini 9 na 10 kwenye vifaa vingi).
Ikihitajika, pin 3 inaweza kutumika kama mawimbi ya kuingiza sauti au inaweza kutumika kutoa unyevu kwa kasi ya badiliko la upana wa mpigo. Ikiwa voltage juu yake ni ya juu (> ~ 3.5V), hakuna njia ya kuanzisha UPS kwenye kidhibiti cha PWM (hakutakuwa na mapigo kutoka kwake).
Hitimisho 4
Inadhibiti mzunguko wa wajibu wa mipigo ya kutoa (eng. Dead-Time Control). Ikiwa voltage juu yake iko karibu na 0 V, microcircuit itaweza kutoa kiwango cha chini iwezekanavyo na upana wa kiwango cha juu cha pigo (ambacho kinawekwa na ishara nyingine za pembejeo). Iwapo voltage ya takriban 1.5V itawekwa kwenye pini hii, upana wa mpigo wa pato utapunguzwa hadi 50% ya upana wake wa juu (au ~ 25% ya mzunguko wa wajibu kwa kidhibiti cha PWM cha kusukuma-kuvuta). Ikiwa voltage juu yake ni ya juu (> ~ 3.5V), hakuna njia ya kuanza UPS kwenye TL494CN. Saketi yake ya kubadilisha mara nyingi huwa na nambari 4, iliyounganishwa moja kwa moja chini.
Muhimu kukumbuka! Ishara kwenye pini 3 na 4 inapaswa kuwa chini ya ~ 3.3V. Je, ikiwa iko karibu, tuseme, +5V? Vipibasi TL494CN itakuwa na tabia? Mzunguko wa kubadilisha voltage juu yake hautazalisha mapigo, i.e. hakutakuwa na voltage ya pato kutoka kwa UPS
Hitimisho 5
Hutumika kuunganisha kidhibiti saa cha Ct, na mguso wake wa pili unaunganishwa chini. Thamani za uwezo kwa kawaida ni 0.01 µF hadi 0.1 µF. Mabadiliko katika thamani ya sehemu hii husababisha mabadiliko katika mzunguko wa GPN na mapigo ya pato ya mtawala wa PWM. Kama kanuni, vidhibiti vya ubora wa juu vilivyo na mgawo wa joto la chini sana (pamoja na mabadiliko kidogo sana ya uwezo na mabadiliko ya halijoto) hutumiwa hapa.
Hitimisho 6
Ili kuunganisha kipinga mipangilio ya saa Rt, na mguso wake wa pili utaunganishwa chini. Thamani za Rt na Ct huamua marudio ya FPG.
f=1, 1: (Rt x Ct)
Hitimisho 7
Inaunganishwa kwenye waya wa kawaida wa saketi ya kifaa kwenye kidhibiti cha PWM.
Hitimisho 12
Imewekwa alama za herufi VCC. "Plus" ya umeme wa TL494CN imeunganishwa nayo. Mzunguko wake wa kubadili kawaida huwa na Nambari 12 iliyounganishwa na kubadili umeme. UPS nyingi hutumia pini hii kuwasha na kuzima nishati (na UPS yenyewe). Ikiwa ina +12 V na No. 7 ikiwa imesimamishwa, chipsi za FPV na ION zitafanya kazi.
Hitimisho 13
Hii ndiyo ingizo la hali ya uendeshaji. Uendeshaji wake umeelezwa hapo juu.
Shughuli za vituo vya kutoa bidhaa
Hapo juu zimeorodheshwa kwa TL494CN. Maelezo katika Kirusi kuhusu madhumuni yao ya kiutendaji yatatolewa hapa chini pamoja na maelezo ya kina.
Hitimisho 8
Kwenye hiiChip ina transistors 2 za npn ambazo ni funguo zake za pato. Pini hii ni mtozaji wa transistor 1, kawaida huunganishwa na chanzo cha voltage DC (12 V). Hata hivyo, katika mizunguko ya baadhi ya vifaa, hutumika kama njia ya kutoa matokeo, na unaweza kuona kipigo juu yake (na vile vile kwenye Nambari 11).
Hitimisho 9
Hiki ni kitoa umeme cha transistor 1. Huendesha transistor ya nguvu ya juu ya UPS (athari ya uwanja mara nyingi) katika saketi ya kusukuma-vuta, moja kwa moja au kupitia transistor ya kati.
Pato 10
Hii ni emitter ya transistor 2. Katika hali ya mzunguko mmoja, mawimbi juu yake ni sawa na kwenye 9. kwa upande mwingine iko chini, na kinyume chake. Katika vifaa vingi, ishara kutoka kwa emitters ya swichi za transistor za pato za microcircuit katika swali huendesha transistors zenye nguvu za shamba, ambazo zinaendeshwa kwa hali ya ON wakati voltage kwenye pini 9 na 10 ni ya juu (juu ya ~ 3.5 V, lakini hairejelei kiwango cha 3.3 V kwenye Nambari 3 na 4).
Hitimisho 11
Hiki ni kikusanyaji cha transistor 2, kwa kawaida huunganishwa kwenye chanzo cha volteji ya DC (+12V).
Kumbuka: Katika vifaa vilivyo kwenye TL494CN, saketi ya kubadilisha inaweza kuwa na vikusanyaji na vitoa umeme vya transistors 1 na 2 kama matokeo ya kidhibiti cha PWM, ingawa chaguo la pili ni la kawaida zaidi. Kuna, hata hivyo, chaguzi wakati pini 8 na 11 haswa ni matokeo. Ikiwa unapata transformer ndogo katika mzunguko kati ya IC na FETs, ishara ya pato ni uwezekano mkubwa kuchukuliwa kutoka kwao.(kutoka kwa wakusanyaji)
Hitimisho 14
Hii ndiyo pato la ION, pia imeelezwa hapo juu.
Kanuni ya kazi
Je, chipu ya TL494CN inafanya kazi vipi? Tutatoa maelezo ya mpangilio wa kazi yake kulingana na nyenzo kutoka Motorola, Inc. Pato la kurekebisha upana wa mapigo hupatikana kwa kulinganisha ishara chanya ya sawtooth kutoka kwa capacitor Ct hadi mojawapo ya ishara mbili za udhibiti. Transistors za kutoa Q1 na Q2 hazina lango la NOR ili kuzifungua tu wakati kiingiza saa cha kufyatua (C1) (angalia mchoro wa chaguo za kukokotoa wa TL494CN) kinapungua.
Kwa hivyo, ikiwa kwenye pembejeo C1 ya kichochezi kiwango cha kitengo cha mantiki, basi transistors za pato hufungwa katika njia zote mbili za uendeshaji: mzunguko mmoja na vuta-kuvuta. Ikiwa ishara ya saa iko kwenye pembejeo hii, basi katika hali ya kushinikiza-kuvuta, swichi za transistor hufungua moja kwa moja baada ya kuwasili kwa kukata kwa mzunguko wa saa kwenye kichochezi. Katika hali ya mzunguko mmoja, kichochezi hakitumiki, na vitufe vyote viwili vya kutoa hufungua kwa usawa.
Hali hii wazi (katika hali zote mbili) inawezekana tu katika sehemu hiyo ya kipindi cha FPV wakati voltage ya sawtooth ni kubwa kuliko mawimbi ya udhibiti. Kwa hivyo, ongezeko au kupungua kwa ukubwa wa ishara ya udhibiti husababisha ongezeko la mstari au kupungua kwa upana wa mipigo ya voltage kwenye matokeo ya microcircuit, kwa mtiririko huo.
Tegemeo kutoka kwa pini ya 4 (kidhibiti cha muda uliokufa), vipaza sauti vya hitilafu au ingizo la mawimbi ya maoni kutoka kwa pin 3 vinaweza kutumika kama mawimbi ya kudhibiti.
Hatua za kwanza za kufanya kazi na microcircuit
Kabla ya kufanyakifaa chochote muhimu, inashauriwa kujifunza jinsi TL494CN inavyofanya kazi. Jinsi ya kuangalia kama inafanya kazi?
Chukua ubao wako, weka IC juu yake na uunganishe nyaya kulingana na mchoro ulio hapa chini.
Ikiwa kila kitu kimeunganishwa kwa usahihi, mzunguko utafanya kazi. Acha pini 3 na 4 sio bure. Tumia oscilloscope yako kuangalia uendeshaji wa FPV - kwenye pini 6 unapaswa kuona voltage ya sawtooth. Matokeo yatakuwa sifuri. Jinsi ya kuamua utendaji wao katika TL494CN. Kuiangalia kunaweza kufanywa hivi:
- Unganisha pato la maoni (3) na pato la kudhibiti muda usioisha (4) hadi chini (7).
- Sasa unapaswa kugundua wimbi la mraba kwenye matokeo ya IC.
Jinsi ya kukuza mawimbi ya kutoa sauti?
Toleo la TL494CN ni mkondo wa chini, na bila shaka ungependa nishati zaidi. Kwa hivyo, lazima tuongeze transistors zenye nguvu. Rahisi kutumia (na rahisi sana kupata - kutoka kwa ubao mama wa zamani wa kompyuta) ni MOSFET za nguvu za n-channel. Wakati huo huo, tunapaswa kugeuza pato la TL494CN, kwa sababu ikiwa tunaunganisha MOSFET ya n-channel nayo, basi kwa kutokuwepo kwa pigo kwenye pato la microcircuit, itakuwa wazi kwa mtiririko wa DC. Katika hali hii, MOSFET inaweza kuungua kwa urahisi … Kwa hivyo tunatoa transistor ya universal npn na kuiunganisha kulingana na mchoro ulio hapa chini.
MOSFET yenye nguvu katika hilimzunguko ni passively kudhibitiwa. Hii sio nzuri sana, lakini kwa madhumuni ya kupima na nguvu ndogo inafaa kabisa. R1 katika mzunguko ni mzigo wa npn transistor. Chagua kulingana na kiwango cha juu kinachoruhusiwa cha mtozaji wake. R2 inawakilisha mzigo wa hatua yetu ya nguvu. Katika majaribio yafuatayo, nafasi yake itachukuliwa na transfoma.
Ikiwa sasa tutaangalia mawimbi kwenye pin 6 ya microcircuit yenye oscilloscope, tutaona "saw". Kwenye 8 (K1) bado unaweza kuona mipigo ya mawimbi ya mraba, na kwenye mkondo wa mipigo ya MOSFET ya umbo sawa, lakini kubwa zaidi.
Jinsi ya kuongeza voltage ya pato?
Sasa hebu tuongeze volteji kwa kutumia TL494CN. Mchoro wa kubadili na wiring ni sawa - kwenye ubao wa mkate. Bila shaka, huwezi kupata voltage ya juu ya kutosha juu yake, hasa kwa vile hakuna kuzama kwa joto kwenye MOSFETs za nguvu. Hata hivyo, unganisha transfoma ndogo kwa hatua ya kutoa kulingana na mchoro huu.
Mzunguko msingi wa kibadilishaji cha umeme una zamu 10. Upepo wa pili una takriban zamu 100. Kwa hivyo, uwiano wa mabadiliko ni 10. Ikiwa unatumia 10V kwa msingi, unapaswa kupata kuhusu 100V kwenye pato. Msingi ni wa ferrite. Unaweza kutumia msingi wa ukubwa wa wastani kutoka kwa kibadilishaji umeme cha Kompyuta.
Kuwa mwangalifu, pato la transfoma ni volteji ya juu. Mkondo uko chini sana na hautakuua. Lakini unaweza kupata hit nzuri. Hatari nyingine ni ikiwa utasanikisha kubwacapacitor katika pato, itajilimbikiza malipo makubwa. Kwa hivyo, baada ya kuzima mzunguko, inapaswa kutolewa.
Katika utoaji wa saketi, unaweza kuwasha kiashirio chochote kama balbu, kama kwenye picha iliyo hapa chini.
Inatumia voltage ya DC na inahitaji takriban 160V kuwasha. (Ugavi wa umeme wa kifaa kizima ni takriban V 15 - mpangilio wa ukubwa wa chini.)
Saketi ya kutoa kibadilishaji umeme hutumika sana katika UPS zozote, ikijumuisha vifaa vya umeme vya Kompyuta. Katika vifaa hivi, transformer ya kwanza, iliyounganishwa kupitia swichi za transistor kwa matokeo ya mtawala wa PWM, hutumikia kutenganisha sehemu ya chini ya voltage ya mzunguko, ambayo ni pamoja na TL494CN, kutoka kwa sehemu yake ya juu-voltage, ambayo ina voltage kuu. kibadilishaji umeme.
Kidhibiti cha voltage
Kama sheria, katika vifaa vidogo vya kielektroniki vinavyotengenezwa nyumbani, nishati hutolewa na UPS ya kawaida ya Kompyuta, iliyotengenezwa kwa TL494CN. Mzunguko wa usambazaji wa umeme wa PC unajulikana sana, na vitalu vyenyewe vinapatikana kwa urahisi, kwani mamilioni ya Kompyuta za zamani hutupwa kila mwaka au kuuzwa kwa vipuri. Lakini kama sheria, UPS hizi hazizalishi voltages zaidi ya 12 V. Hii ni kidogo sana kwa kiendeshi cha mzunguko wa kutofautiana. Bila shaka, mtu anaweza kujaribu na kutumia 25V overvoltage PC UPS, lakini hiyo itakuwa vigumu kupata na nguvu nyingi sana zitatolewa kwa 5V kwenye milango ya mantiki.
Hata hivyo, kwenye TL494 (au analogi) unaweza kuunda saketi zozote zenye uwezo wa kuongeza nishati na volteji. Kutumia sehemu za kawaida kutoka kwa Kompyuta UPS na MOS yenye nguvu nyingitransistors kutoka kwa ubao wa mama, unaweza kujenga kidhibiti cha voltage cha PWM kwenye TL494CN. Saketi ya kubadilisha fedha imeonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini.
Juu yake unaweza kuona mzunguko wa kubadili wa microcircuit na hatua ya kutoa kwenye transistors mbili: npn ya ulimwengu wote- na MOS yenye nguvu.
Sehemu kuu: T1, Q1, L1, D1. Bipolar T1 hutumiwa kuendesha MOSFET ya nguvu iliyounganishwa kwa njia iliyorahisishwa, kinachojulikana. "passive". L1 ni inductor kutoka kwa printa ya zamani ya HP (takriban zamu 50, urefu wa 1 cm, upana wa 0.5 cm na vilima, choke wazi). D1 ni diode ya Schottky kutoka kwa kifaa kingine. TL494 imeunganishwa kwa njia mbadala ya iliyo hapo juu, ingawa mojawapo inaweza kutumika.
C8 ni uwezo mdogo wa kuzuia athari ya kelele kuingia ingizo la amplifaya ya hitilafu, thamani ya 0.01uF itakuwa zaidi au chini ya kawaida. Thamani kubwa zaidi zitapunguza kasi ya mpangilio wa voltage inayotaka.
C6 ni capacitor ndogo zaidi, hutumika kuchuja kelele ya masafa ya juu. Uwezo wake ni hadi picofaradi mia kadhaa.
