Tl494cn: схема включения, описание на русском, схема преобразователя

Импульсный блок питания TL494

Обнаружена недоработка, прошу прощения, но поищите пока себе что то другое!

Один товарищ попросил сделать для него импульсный блок питания для какой то штуки у него в гараже. Как бы питание у этого приборчика не стандартное и нужно 17-18В током до 5 А. Что бы собрать этот блок питания, решил использовать запчасти от старых разобранных ATX, трансформаторов таких у меня просто куча и есть с чего выбрать. Схему питальника использовал ту же, что и в прошлый раз собирал, вот ссылка на ИИП из ATX, только немного ее переделал. Первым делом что я сделал, это немного переделал схему. Пересчитал делители на ОУ под нужные выходные напряжения, убрал фильтр на входе, ну а все остальные компоненты остались такие же.

Вот схема силовой части и драйвера

Вот схема управляющей части на TL494

Разберусь с используемыми компонентами, большинство были заказаны с Китая. Цены на товар с Китая в десятки раз дешевле чем заказывать в интернет магазинах России

Диодный мост KBU1010 заказан был с Китая Две емкости 330мкФ 200В и шунтирующие конденсаторы 0.1мкФ 1000В из блока питания ATX, они еще нормально себя чувствуют Силовые ключи использовал 13007 вот ссылка, мелкие 2SC945 вот ссылка Силовой XZYEI-28C и развязывающий трансформаторWYEE-16C из ATX Выходной сдвоенный диод S10C40 на 10А 40В из того же ATX Дроссель для стабилизации размотал и намотал 24 витка проводом 1мм Все резисторы из Китая, 0,25Вт ссылка, 2Вт ссылка, подстроечный резистор 1кОм ссылка, токоизмерительный резистор 0,1Ом ссылка Конденсаторы электролитические разной емкости ссылка, а так же пленочные ссылка Ну и диоды 1N4148 тоже Китай ссылка, остальные диоды были выбраны из всякого хлама Управляющая TL494 заказана с Китая

Когда все детали определены, пора перейти к разводке печатной платы. Снял все размеры компонентов и принялся за разводку печатки, все заняло часа 3-4.

Печатная плата силовой части и драйвера

Вот печатная плата управляющей части

Силовая часть схемы и развязывающий драйвер буду собирать на печатной плате размером 80*101мм, управляющая часть собрана на отдельном куске текстолита размерами 45*50мм.Скачать печатную плату Прочитайте Получить пароль от архива Ну и пора переходить к сборке, печатных плат. На это было потрачено еще пару часов. Первый пуск источника питания как всегда через лампу, я тут описывал для чего это нужно. Далее испытания проводил уже без лампы, но через предохранитель 1,5А. Вот что у меня получилось

С помощью подстроечного резистора установил напряжение 17,5В, в качестве нагрузки пока выступает вентилятор 12В через балластный резистор 33Ом. Забыл на плате разместить этот балластный резистор, поэтому придется навесом его оставить

Расположение всех компонентов на плате выглядит так, для разрядки высоковольтных конденсаторов балластные резисторы по 120кОм установлены с другой стороны на вывод конденсаторов

Управляющая плата установлена на коротких проводниках из медной проволоки, на плате есть переменный резистор для точной настройки выходного напряжения

Диод и силовые ключи установлены на общий радиатор через прокладки для гальванической развязки, одного радиатора при принудительном охлаждения будет достаточно

Вот перемотанный дроссель для стабилизации напряжения

Две платы собранны максимально плотным монтажем, проверенны в условиях мастерской и готовы отправится в гараж знакомого

Зарядка из блока АТХ на TL494 и TPS3510 – ISO-450PP

При переделке в зарядное устройство АТХ блока на основе ШИМ TL494, можно столкнуться со схемами, у которых для контроля выходных напряжений используется отдельный супервизор TPS3510; WT7510 или др. Сегодня мы покажем пример того, как отключать подобный супервизор, что бы он никак не влиял на работу ШИМ. И так, зарядка из блока АТХ CWT ATX-300 (ISO-450PP), поехали!

Зарядка из блока АТХ на TL494 и TPS3510

Микросхемы на подобии TPS3510; WT7510 отслеживают напряжение сразу на нескольких шинах блока, в случае отклонения напряжения хоть на одной из них этот супервизор останавливает работу блока.

При изготовлении самодельного зарядного устройства на основе такого компьютерного блока питания основная переделка заключается в поднятии напряжения по шине +12 до 14В.

Если не отключать супервизор – блок будет работать крайне нестабильно, будут наблюдаться сбои в работе при нагрузке или проблемы со стартом.

Типовые схемы блоков на основе TL494 и TPS3510; WT7510. На схемах уже обозначены некоторые важные элементы, о них речь пойдет ниже.

Отключение супервизора и организация автостарта блока

В зарядное устройство будем переделывать блок CWT ATX-300.

На плате находятся TL494 и TPS3510.

Удаляем диод D15, он выделенный на схеме красной рамкой. Если в блоке используется другая нумерация деталей или другая схема, ищем диод, который соединяет 4-ю ножку Tl494 (DTC) и 3-ю ножку TPS3510 (FPO).

После удаления диода, блок будет запускаться автоматически при включении в сеть, а TPS3510 уже не будет влиять на работу БП.

Как поднять напряжение в блоке питания компьютера?

Оптимальным для зарядки автомобильного АКБ считается напряжение 14-14,5В. Для поднятия напряжения нужно установить подстроечный резистор вместо резистора, соединяющего 1-ю ножку TL494 с шиной +12В.

На схеме он выделенный зеленой рамкой. Подстроечный резистор можно брать на 100-200кОм (желательно многооборотный).

Перед установкой его на плату его нужно настроить на такое же сопротивление, какое было у резистора, вместо которого его ставим.

После удачного старта корректируем выходное напряжение с помощью подстроечника.

При желании можно дополнительно изготовить защиту от переполюсовки и зарядка из блока АТХ готова!

Особенности импульсного варианта ЭН

Аналоговые электронные нагрузки безусловно хороши и многие из тех, кто использовал ЭН при наладке силовых устройств, оценили ее преимущества. Импульсные ЭН имеют свою изюминку, давая возможность для оценки работы блока питания при импульсном характере нагрузки таком, как, например, работа цифровых устройств. Мощные усилители звуковых частот так же оказывают характерное влияние на питающие устройства, а потому, неплохо было бы знать, как поведет себя блок питания, расчитанный и изготовленный для конкретного усилителя, при определенном заданном характере нагрузки.

При диагностике ремонтируемых блоков питания эффект применения импульсной ЭН так же заметен. Так, например, с помощью импульсной ЭН была найдена неисправность современного компьютерного БП. Заявленная неисправность данного 850-ваттного БП была следующей: компьютер при работе с этим БП выключался произвольно в любое время при работе с любым приложением, независимо от потребляемой, на момент выключения, мощности. При проверке на обычную нагрузку (куча мощных резисторов по +3В, +5В и галогенных лампочек по +12В) этот БП отработал на «ура» в течении нескольких часов при том, что мощность нагрузки составила 2/3 от его заявленной мощности. Неисправность проявилась при подключении импульсной ЭН к каналу +3В и БП начал отключаться, едва стрелка амперметра доходила до деления 1А. При этом токи нагрузки по каждому из прочих каналов положительного напряжения не превышали 3А. Неисправной оказалась плата супервизора и была заменена на аналогичную (благо, был такой же БП с выгоревшей силовой частью), после чего БП заработал нормально на максимальном токе, допустимом для используемого экземпляра импульсной ЭН (10А), которая и является предметом описания в данной статье.

Application Notes

Isolated Multiple Output Flyback Converter Design Using TL494

PDF, 741 Кб, Файл опубликован: 18 июн 2014
Off-Line SMPS Failure Modes PWM Switchers and DC-DC Converters

PDF, 71 Кб, Файл опубликован: 22 мар 2000Today’s voltage regulator modules (VRMs) employ off-line SMPS techniques. Traditionally, they are usually discarded when they fail because they are so challenging to debug and so inexpensive to replace. Investigation of these failed modules reveals some common failure modes. Some failures are caused by other systems’ passive components that fail after repeated electrical stress. Recognizing these
Designing Switching Voltage Regulators With the TL494 (Rev. E)

PDF, 329 Кб, Версия: E, Файл опубликован: 26 июл 2005Designing Switching Voltage Regulators With the TL494
Understanding Buck Power Stages In Switchmode Power Supplies

PDF, 173 Кб, Файл опубликован: 4 мар 1999A switching power supply consists of the power stage and the control circuit. The power stage performs the basic power conversion from the input voltage to the output voltage and includes switches and the output filter. This report addresses the buck power stage only and does not cover control circuits. Detailed steady-state and small-signal analysis of the buck power stage operating in continuous
Understanding Boost Power Stages In Switchmode Power Supplies

PDF, 149 Кб, Файл опубликован: 4 мар 1999A switching power supply consists of the power stage and the control circuit. The power stage performs the basic power conversion from the input voltage to the output voltage and includes switches and the output filter. This report addresses the boost power stage only and does not cover control circuits. The report includes detailed steady-stage and small-signal analysis of the boost power stage o
Understanding Buck-Boost Power Stages in Switchmode Power Supplies (Rev. A)

PDF, 363 Кб, Версия: A, Файл опубликован: 28 май 2002

Технические характеристики

Вид корпусов ТЛ431

Основные характеристики:

ток на выходе до 100мА;
напряжение на выходе от 2,5 до 36V;
мощность 0,2W;
температурный диапазон TL431C от 0° до 70°;
для TL431A от -40° до +85°;
цена от 28руб за 1 штуку.

Подробные характеристики и режимы работы указаны в даташите на русском в конце этой страницы или можно скачать tl431-datasheet-russian.pdf

Пример использования на плате

Проверить исправность микросхемы мультиметром нельзя, так как она состоит из 10 транзисторов. Для этого необходимо собрать тестовую схему включения, по которой можно определить степень исправности, не всегда элемент полностью выходит из строя, может просто подгореть.

Графики электрических характеристик

Стабилизаторы напряжения – это электронные приборы со сложным устройством, а значит, они имеют разные накладки в функционировании и возможные неисправности. Существуют разные казусы в их работе, которые связаны с наибольшими нагрузками, а есть и настоящие поломки

. Эти понятия следует отличать, для чего существует несколько советов.

В первую очередь, рассмотрим, чем можно произвести качественную проверку работы этого устройства. Наиболее верным методом контроля качества устройства является обычный вольтметр, которым можно измерить напряжение в сети квартиры, а также напряжение на выходе прибора

. В домашней розетке напряжение способно колебаться в интервале 170-240 вольт, а на выходе стабилизирующего прибора оно должно равняться 220 вольтам.

Как усилить выходной сигнал?

Выход TL494CN является довольно слаботочным, а вы, конечно же, хотите большей мощности. Таким образом, мы должны добавить несколько мощных транзисторов. Наиболее просто использовать (и очень легко получить — из старой материнской платы компьютера) n-канальные силовые МОП-транзисторы. Мы должны при этом проинвертировать выход TL494CN, т. к. если мы подключим n-канальный МОП-транзистор к нему, то при отсутствии импульса на выходе микросхемы он будет открытым для протекания постоянного тока. При этом МОП-транзистор может попросту сгореть… Так что достаем универсальный npn-транзистор и подключаем согласно нижеприведенной схеме.

Мощный МОП-транзистор в этой схеме управляется в пассивном режиме. Это не очень хорошо, но для целей тестирования и малой мощности вполне подходит. R1 в схеме является нагрузкой npn-транзистора. Выберите его в соответствии с максимально допустимым током его коллектора. R2 представляет собой нагрузку нашего силового каскада. В следующих экспериментах он будет заменен трансформатором.

Если мы теперь посмотрим осциллографом сигнал на выводе 6 микросхемы, то увидите «пилу». На № 8 (К1) можно по-прежнему видеть прямоугольные импульсы, а на стоке МОП-транзистора такие же по форме импульсы, но большей величины.

Принцип работы

Как же работает микросхема TL494CN? Описание порядка ее работы дадим по материалам Motorola, Inc. Выход импульсов с широтной модуляцией достигается путем сравнения положительного пилообразного сигнала с конденсатора Ct с любым из двух управляющих сигналов. Логические схемы ИЛИ-НЕ управления выходными транзисторами Q1 и Q2, открывают их только тогда, когда сигнал на тактовом входе (С1) триггера (см. функциональную схему TL494CN) переходит в низкий уровень.

Таким образом, если на входе С1 триггера уровень логической единицы, то выходные транзисторы закрыты в обоих режимах работы: однотактном и двухтактном. Если на этом входе присутствует сигнал тактовой частоты, то в двухтактном режиме транзисторные ключи открываются поочердно по приходу среза тактового импульса на триггер. В однотактном режиме триггер не используется, и оба выходных ключа открываются синхронно.

Это открытое состояние (в обоих режимах) возможно только в той части периода ГПН, когда пилообразное напряжение больше, чем управляющие сигналы. Таким образом, увеличение или уменьшение величины управляющего сигнала вызывает соответственно линейное увеличение или уменьшение ширины импульсов напряжения на выходах микросхемы.

В качестве управляющих сигналов может быть использовано напряжение с вывода 4 (управление «мертвым временем»), входы усилителей ошибки или вход сигнала обратной связи с вывода 3.

TL 431 интегральный стабилитрон

Основные характеристики программируемого источника опорного напряжения TL 431

Номинальное рабочее напряжение на выходе от 2,5 до 36 В;
Ток на выходе до 100 мА;
Мощность 0,2 Ватт;
Диапазон рабочей температуры для TL 431C от 0° до 70°;
Диапазон рабочей температуры для TL 431A от -40° до +85°.

Точность без буквы – 2%;
Буква А – 1%;
Буква В – 0, 5%.

Столь широкое его применения обусловлено низкой ценой, универсальным форм-фактором, надёжностью, и хорошей устойчивостью к агрессивным факторам внешней среды. Но также следует отметить точность работы данного регулятора напряжения

. Это позволило ему занять нишу в устройствах микроэлектроники.

Основное предназначение TL 431 стабилизировать опорное напряжение в цепи. При условии, когда напряжение на входе источника ниже номинального опорного напряжения, в программируемом модуле транзистор будет закрыт и проходящий между катодом и анодом ток не будет превышать 1 мА

. В случае, когда выходное напряжение станет превышать запрограммированный уровень, транзистор будет открыт и электрический ток сможет свободно проходит от катода к аноду.

Схема включения TL 431

В зависимости от рабочего напряжения устройства схема подключения будет состоять из одноступенчатого преобразователя и расширителя (для устройств 2,48 В.) или модулятора небольшой ёмкости (для устройств 3.3 В). А также чтобы снизить риск короткого замыкания, в схему устанавливается предохранитель, как правило, за стабилитроном

. На физическое подключение оказывает влияние форм-фактор устройства, в котором будет находиться схема TL 431, и условия окружающей среды (в основном температура).

Стабилизатор на основе TL 431

Простейшим стабилизатором на основе TL 431 является параметрический стабилизатор. Для этого в схему нужно включить два резистора R 1, R 2 через которые можно задавать выходное напряжение для TL 431 по формуле: U вых= Vref (1 + R 1/ R 2)

. Как видно из формулы здесь напряжение на выходе будет прямо пропорционально отношению R 1 к R 2.Интегральная схема будет держать напряжение на уровне 2,5 В . Для резистора R 1 выходное значение рассчитывается так: R 1= R 2 (U вых/ Vref – 1).

Эта схема стабилизатора, как правило, используется в блоках питания с фиксированным или регулируемым напряжением. Такие стабилизаторы напряжения на TL 431 можно обнаружить в принтерах, плоттерах, и промышленных блоках питания. Если необходимо высчитать напряжение для фиксированных источников питания, то используем формулу Vo = (1 + R 1/ R 2) Vref.

Термостабильный стабилизатор на основе TL 431

Технические характеристики TL 431 позволяют создавать на его основе термостабильные стабилизаторы тока. В которых резистор R2 выполняет роль шунта обратной связи, на нём постоянно поддерживается значение 2,5 В. В результате значение тока на нагрузке будет рассчитываться по формуле Iн=2,5/R2.

Цоколёвка и проверка исправности TL 431

Форм-фактор TL 431 и его цоколёвка будет зависеть от производителя. Встречаются варианты в старых корпусах TO -92 и новых SOT-23

.Не стоит забывать про отечественный аналог: КР142ЕН19А тоже широко распространённый на рынке . В большинстве случаев цоколёвка нанесена непосредственно на плату. Однако не все производители так поступают, и в некоторых случаях вам придётся искать информацию по пинам в техпаспорте того или иного устройства.

Как проверить электрический стабилизатор

Эта проверка выполняется довольно просто. Для этого необходимо взять следующие устройства:

Две настольные лампы.
Стабилизатор.
Электрическую плитку.
Удлинитель питания с 3-мя гнездами.

Порядок проверки:

Вставить вилку удлинителя в домашнюю розетку.
Стабилизатор подключить к удлинителю.
К стабилизатору подключить настольную лампу на 60 Вт.
Подключить электрическую плитку к удлинителю.

Случается, и такая ситуация, когда люди не понимают работу стабилизатора, и сетуют на его плохую работу, хотя дело совершенно не в этом. Это получается так, что стабилизатор обесточивает нагрузку неожиданно, при стирке белья в машине автомате

. Но в этом нет никаких неисправностей.Стиральная машина-автомат является мощным потребителем электрической энергии, но ее мощность распределяется неравномерно .При нагревании воды мощность может достигать до 5 кВт, а при обычной стирке уменьшается до 2 кВт .Из уроков физики средней школы известно, что если на входе трансформатора уменьшить напряжение, а на выходе увеличить напряжение, то выходная мощность также значительно снизится . Смотрите статью про стабилизатор для стиральной машины.

Поэтому может возникнуть такая ситуация, что при уменьшении напряжения на выходе стабилизатора напряжения мощности будет достаточно для вращения барабана, но недостаточно для нагревания воды. В этом случае необходимо выключить все лишние потребители и налить в машину, отдельно нагретую воду.

↑ Монтаж ЛБП

Монтаж ЛБП выполнен в виде отдельных узлов, смонтированных в корпусе от компьютерного БП. Силовые компоненты схемы через изолирующие прокладки установлены на охлаждающую алюминиевую пластину, закрепленную на одной из стенок металлического корпуса. Жесткие выводы силовых элементов образуют достаточно прочную конструкцию, которая удерживает на себе небольшую перфорированную макетную плату со смонтированной на ней схемой управления ЛБП. ЭТ смонтирован на этой же стенке корпуса, увеличивая стенками своей алюминиевой коробочки общую площадь охлаждения (так, на всякий случай). Органы управления, выходные гнезда и показометры, выполненные на базе стрелочных индикаторов, смонтированы на гетинаксовой панели, благодаря которой можно понять, где и что у избушки… «Амперметр» был проградуирован заблаговременно для других целей и разрешение шкалы вдвое выше, чем на самом деле. Приходиться все показания делить на 2, что в принципе не сложно при наличии компьютера и калькулятора.

Кроме покупных ручек регулировки в дизайне ЛБП ничего выдающегося нет, как и в дизайне всех моих поделок, но и в таком виде блок питания выручает меня практически ежедневно.

Функции выводов входных сигналов

Как и любое другое электронное устройство. рассматриваемая микросхема имеет свои входы и выходы. Мы начнем с первых. Выше уже было дан перечень этих выводов TL494CN. Описание на русском языке их функционального назначения будет далее приведено с подробными пояснениями.

Вывод 1

Это положительный (неинвертирующий) вход усилителя сигнала ошибки 1. Если напряжение на нем ниже, чем напряжение на выводе 2, выход усилителя ошибки 1 будет иметь низкий уровень. Если же оно будет выше, чем на контакте 2, сигнал усилителя ошибки 1 станет высоким. Выход усилителя по существу, повторяет положительный вход с использованием вывода 2 в качестве эталона. Функции усилителей ошибки будут более подробно описаны ниже.

Вывод 2

Это отрицательное (инвертирующий) вход усилителя сигнала ошибки 1. Если этот вывод выше, чем на выводе 1, выход усилителя ошибки 1 будет низким. Если же напряжение на этом выводе ниже, чем напряжение на выводе 1, выход усилителя будет высоким.

Вывод 15

Он работает точно так же, как и № 2. Зачастую второй усилитель ошибки не используется в TL494CN. Схема включения ее в этом случае содержит вывод 15 просто подключенный к 14-му (опорное напряжение +5 В).

Вывод 16

Он работает так же, как и № 1. Его обычно присоединяют к общему № 7, когда второй усилитель ошибки не используется. С выводом 15, подключенным к +5 В и № 16, подключенным к общему, выход второго усилителя низкий и поэтому не имеет никакого влияния на работу микросхемы.

Вывод 3

Этот контакт и каждый внутренний усилитель TL494CN связаны между собой через диоды. Если сигнал на выходе какого-либо из них меняется с низкого на высокий уровень, то на № 3 он также переходит в высокий

Когда сигнал на этом выводе превышает 3,3 В, выходные импульсы выключаются (нулевая скважность). Когда напряжение на нем близко к 0 В, длительность импульса максимальна

В промежутке между 0 и 3,3 В, длительность импульса составляет от 50% до 0% (для каждого из выходов ШИМ-контроллера — на выводах 9 и 10 в большинстве устройств).

Если необходимо, контакт 3 может быть использован в качестве входного сигнала или может быть использован для обеспечения демпфирования скорости изменения ширины импульсов. Если напряжение на нем высокое (> ~ 3,5 В), нет никакого способа для запуска ИБП на ШИМ-контроллере (импульсы от него будут отсутствовать).

Вывод 4

Он управляет диапазоном скважности выходных импульсов (англ. Dead-Time Control)

Если напряжение на нем близко к 0 В, микросхема будет в состоянии выдавать как минимально возможную, так и максимальную ширину импульса (что задается другими входными сигналами). Если на этот вывод подается напряжение около 1,5 В, ширина выходного импульса будет ограничена до 50% от его максимальной ширины (или ~ 25% рабочего цикла для двухтактного режима ШИМ-контроллера). Если напряжение на нем высокое (> ~ 3,5 В), нет никакого способа для запуска ИБП на TL494CN. Схема включения ее зачастую содержит № 4, подключенный напрямую к земле.

Важно запомнить! Сигнал на выводах 3 и 4 должен быть ниже ~ 3,3 В. А что будет, если он близок, например, к + 5 В? Как тогда поведет себя TL494CN? Схема преобразователя напряжения на ней не будет вырабатывать импульсы, т.е

не будет выходного напряжения от ИБП.

Вывод 5

Служит для присоединения времязадающего конденсатора Ct, причем второй его контакт присоединяется к земле. Значения емкости обычно от 0,01 μF до 0,1 μF. Изменения величины этого компонента ведут к изменению частоты ГПН и выходных импульсов ШИМ-контроллера. Как правило здесь используются конденсаторы высокого качества с очень низким температурным коэффициентом (с очень небольшим изменением емкости с изменением температуры).

Вывод 6

Для подключения врямязадающего резистора Rt, причем второй его контакт присоединяется к земле. Величины Rt и Ct определяют частоту ГПН.

f = 1,1 : (Rt х Ct).

Вывод 7

Он присоединяется к общему проводу схемы устройства на ШИМ-контроллере.

Вывод 12

Он замаркирован литерами VCC. К нему присоединяется «плюс» источника питания TL494CN. Схема включения ее обычно содержит № 12, соединенный с коммутатором источника питания. Многие ИБП используют этот вывод, чтобы включать питание (и сам ИБП) и выключать его. Если на нем имеется +12 В и № 7 заземлен, ГПН и ИОН микросхемы будут работать.

Вывод 13

Это вход режима работы. Его функционирование было описано выше.