1. Cechy własności intelektualnej

Obwody ION i zabezpieczenia podnapięciowe. Układ załącza się gdy napięcie zasilania osiągnie próg 5.5...7.0 V (typowo 6.4V). Do tego momentu wewnętrzne szyny sterujące uniemożliwiają działanie generatora i części logicznej obwodu. Prąd jałowy przy napięciu zasilania +15 V (tranzystory wyjściowe wyłączone) nie większy niż 10 mA. ION +5V (+4.75..+5.25 V, stabilizacja wyjścia nie gorsza niż +/- 25mV) zapewnia prąd wypływowy do 10 mA. Możliwe jest wzmocnienie IONu tylko za pomocą wtórnika emitera npn (patrz TI strony 19-20), ale napięcie na wyjściu takiego „stabilizatora” będzie silnie zależeć od prądu obciążenia.

Generator generuje napięcie piłokształtne o wartości 5..+0V (amplituda ustalana jest przez ION) na kondensatorze czasowym Ct (pin 3.0) dla TL494 Texas Instruments i 0...+2.8V dla TL494 Motorola (co możemy oczekiwać od innych?), odpowiednio dla TI F =1.0/(RtCt), dla Motoroli F=1.1/(RtCt).

Dopuszczalne są częstotliwości pracy od 1 do 300 kHz, przy zalecanym zakresie Rt = 1...500 kOhm, Ct = 470pF...10 μF. W tym przypadku typowy dryft temperaturowy częstotliwości wynosi (oczywiście bez uwzględnienia dryftu dołączonych elementów) +/-3%, a dryft częstotliwości w zależności od napięcia zasilania mieści się w granicach 0.1% w całym dopuszczalnym zakresie.

Aby zdalnie wyłączyć generator, można użyć zewnętrznego klucza, aby zewrzeć wejście Rt (6) z wyjściem ION lub zewrzeć Ct do masy. Oczywiście przy wyborze Rt, Ct należy wziąć pod uwagę rezystancję upływową otwartego przełącznika.

Wejście sterujące fazą spoczynku (cykl pracy) poprzez komparator fazy spoczynkowej ustawia wymaganą minimalną przerwę pomiędzy impulsami w ramionach obwodu. Jest to konieczne zarówno, aby zapobiec prądowi przelotowemu w stopniach mocy poza układem scalonym, jak i dla stabilnej pracy wyzwalacza - czas przełączania części cyfrowej TL494 wynosi 200 ns. Sygnał wyjściowy jest aktywowany, gdy piła na Ct przekroczy napięcie na wejściu sterującym 4 (DT). Przy częstotliwościach zegara do 150 kHz przy zerowym napięciu sterującym faza spoczynkowa = 3% okresu (równoważne przesunięcie sygnału sterującego 100..120 mV), przy wysokich częstotliwościach wbudowana korekcja wydłuża fazę spoczynkową do 200..300 mV. XNUMX ns.

Za pomocą obwodu wejściowego DT można ustawić stałą fazę spoczynku (dzielnik RR), tryb miękkiego startu (RC), zdalne wyłączenie (klawisz), a także wykorzystać DT jako liniowe wejście sterujące. Obwód wejściowy jest zmontowany przy użyciu tranzystorów PNP, więc prąd wejściowy (do 1.0 μA) przepływa z układu scalonego, a nie do niego. Prąd jest dość duży, dlatego należy unikać rezystorów o wysokiej rezystancji (nie więcej niż 100 kOhm). Zobacz TI, strona 23, aby zapoznać się z przykładem ochrony przeciwprzepięciowej przy użyciu 3-przewodowej diody Zenera TL430 (431).

Wzmacniacze błędów - w rzeczywistości wzmacniacze operacyjne o Ku = 70..95 dB przy stałym napięciu (60 dB dla wczesnych serii), Ku = 1 przy 350 kHz. Obwody wejściowe zmontowano przy użyciu tranzystorów PNP, więc prąd wejściowy (do 1.0 μA) przepływa z układu scalonego, a nie do niego. Prąd jest dość duży dla wzmacniacza operacyjnego, napięcie polaryzacji jest również wysokie (do 10 mV), dlatego należy unikać rezystorów o wysokiej rezystancji w obwodach sterujących (nie więcej niż 100 kOhm). Jednak dzięki zastosowaniu wejść pnp zakres napięć wejściowych wynosi od -0.3V do Vsupply-2V.

Wyjścia obu wzmacniaczy są połączone diodą OR. Wzmacniacz, którego napięcie wyjściowe jest wyższe, przejmuje kontrolę nad logiką. W tym przypadku sygnał wyjściowy nie jest dostępny osobno, a jedynie z wyjścia diody OR (również z wejścia komparatora błędów). Zatem tylko jeden wzmacniacz może być zapętlony w trybie liniowym. Wzmacniacz ten zamyka główny, liniowy system operacyjny pod względem napięcia wyjściowego. W takim przypadku drugi wzmacniacz może służyć jako komparator - np. w przypadku przekroczenia prądu wyjściowego lub jako klucz do logicznego sygnału alarmowego (przegrzanie, zwarcie itp.), zdalnego wyłączenia itp. Jeden z wejścia komparatora są powiązane z IONem, a sygnał logiczny jest zorganizowany na drugim sygnale alarmowym OR (jeszcze lepiej - sygnały stanu logicznego ORAZ stan normalny).

Korzystając z systemu operacyjnego zależnego od częstotliwości RC, należy pamiętać, że wyjście wzmacniaczy jest w rzeczywistości single-ended (dioda szeregowa!), Więc ładowanie pojemności (w górę) spowoduje jej naładowanie, a w dół - zajmie to dużo czasu rozładować. Napięcie na tym wyjściu mieści się w zakresie 0..+3.5V (trochę więcej niż amplituda generatora), następnie współczynnik napięciowy gwałtownie spada i przy około 4.5V na wyjściu wzmacniacze się nasycają. Podobnie należy unikać rezystorów o niskiej rezystancji w obwodzie wyjściowym wzmacniaczy (pętle OS).

Wzmacniacze nie są zaprojektowane do pracy w ciągu jednego cyklu zegarowego częstotliwości roboczej. Przy opóźnieniu propagacji sygnału wewnątrz wzmacniacza wynoszącym 400 ns są na to za wolne, a logika sterowania wyzwalaniem na to nie pozwala (na wyjściu pojawiałyby się impulsy boczne). W rzeczywistych obwodach PN częstotliwość odcięcia obwodu OS jest wybierana rzędu 200-10000 Hz.

Logika sterowania wyzwalaniem i wyjściem - Przy napięciu zasilania co najmniej 7V, jeżeli napięcie piły na generatorze jest większe niż na wejściu sterującym DT, и jeżeli napięcie piły jest większe niż na którymkolwiek ze wzmacniaczy błędu (biorąc pod uwagę wbudowane progi i przesunięcia) - wyjście układu jest włączone. Kiedy generator zostanie zresetowany z maksimum do zera, wyjścia zostaną wyłączone. Wyzwalacz z wyjściem dwufazowym dzieli częstotliwość na pół. W przypadku logicznego 0 na wejściu 13 (tryb wyjściowy) fazy wyzwalania są łączone za pomocą OR i zasilane jednocześnie na oba wyjścia; w przypadku logicznej 1 są one zasilane w fazie do każdego wyjścia oddzielnie.

Tranzystory wyjściowe - npn Darlingtons z wbudowanym zabezpieczeniem termicznym (ale bez zabezpieczenia prądowego). Zatem minimalny spadek napięcia pomiędzy kolektorem (zwykle zamkniętym do szyny dodatniej) a emiterem (przy obciążeniu) wynosi 1.5 V (typowo przy 200 mA), a w obwodzie ze wspólnym emiterem jest nieco lepiej, 1.1 Typowe V. Maksymalny prąd wyjściowy (przy jednym otwartym tranzystorze) jest ograniczony do 500 mA, maksymalna moc całego układu wynosi 1 W.

2. Funkcje aplikacji

Praca nad bramką tranzystora MIS. Wzmacniacze wyjściowe

Podczas pracy na obciążeniu pojemnościowym, które jest zwykle bramką tranzystora MIS, tranzystory wyjściowe TL494 są włączane przez wtórnik emitera. Gdy średni prąd zostanie ograniczony do 200 mA, obwód jest w stanie dość szybko naładować bramkę, ale przy wyłączonym tranzystorze nie da się jej rozładować. Rozładowywanie bramki za pomocą uziemionego rezystora jest również niezadowalająco powolne. W końcu napięcie na pojemności bramki spada wykładniczo i aby wyłączyć tranzystor, bramkę należy rozładować od 10 V do nie więcej niż 3 V. Prąd rozładowania przez rezystor będzie zawsze mniejszy niż prąd ładowania przez tranzystor (a rezystor nagrzeje się dość mocno i ukradnie prąd przełączania podczas ruchu w górę).

Opcja A. Obwód rozładowania przez zewnętrzny tranzystor pnp (pożyczony ze strony Shikhmana - patrz „Zasilanie wzmacniacza Jensen”). Gdy bramka się ładuje, prąd płynący przez diodę wyłącza zewnętrzny tranzystor pnp, gdy wyjście układu scalonego jest wyłączone, dioda gaśnie, tranzystor włącza się i rozładowuje bramkę do masy. Minus - działa tylko przy małych obciążeniach (ograniczonych rezerwą prądową tranzystora wyjściowego układu scalonego).

Podczas korzystania z TL598 (z wyjściem push-pull) funkcja dolnego ramienia jest już okablowana na chipie. Opcja A nie jest w tym przypadku praktyczna.

Opcja B. Niezależny wzmacniacz uzupełniający. Ponieważ główne obciążenie prądowe jest obsługiwane przez zewnętrzny tranzystor, pojemność (prąd ładowania) obciążenia jest praktycznie nieograniczona. Tranzystory i diody - dowolne HF o niskim napięciu nasycenia i Ck oraz wystarczającej rezerwie prądowej (1A na impuls lub więcej). Na przykład KT644 + 646, KT972 + 973. „Uziemienie” wzmacniaka należy przylutować bezpośrednio obok źródła wyłącznika zasilania. Kolektory tranzystorów wzmacniaka należy zbocznikować kondensatorem ceramicznym (nie pokazanym na schemacie).

Wybór obwodu zależy przede wszystkim od charakteru obciążenia (pojemność bramki lub ładunek przełączający), częstotliwości roboczej i wymagań czasowych dla zboczy impulsu. A one (fronty) powinny być jak najszybsze, bo to właśnie podczas procesów przejściowych na wyłączniku MIS większość strat ciepła jest odprowadzana. W celu pełnej analizy problemu polecam sięgnąć do publikacji z kolekcji International Rectifier, jednak ograniczę się do przykładu.

Mocny tranzystor - IRFI1010N - ma referencyjny ładunek całkowity na bramce Qg = 130 nC. To dużo, ponieważ tranzystor ma wyjątkowo dużą powierzchnię kanału, aby zapewnić wyjątkowo niską rezystancję kanału (12 mΩ). To właśnie te klucze są wymagane w przetwornicach 12V, gdzie liczy się każdy miliom. Aby zagwarantować otwarcie kanału, bramka musi być zaopatrzona w napięcie Vg = + 6V względem masy, a całkowity ładunek bramki Qg (Vg) = 60 nC. Aby zagwarantować rozładowanie bramki naładowanej do 10V, należy zaabsorbować Qg(Vg)=90nC.

Przy częstotliwości zegara 100 kHz i całkowitym cyklu pracy 80% każde ramię działa w trybie otwarcia 4 µs i zamknięcia 6 µs. Załóżmy, że czas trwania każdego frontu impulsu nie powinien przekraczać 3% stanu otwartego, tj. tf=120 ns. W przeciwnym razie straty ciepła na kluczu gwałtownie wzrosną. Zatem minimalny dopuszczalny średni prąd ładowania Ig+=60nC/120ns=0.5A, prąd rozładowania Ig-=90nC/120ns=0.75A. I to bez uwzględnienia nieliniowego zachowania pojemności bramki!

Porównując wymagane prądy z ograniczeniami dla TL494, jasne jest, że jego wbudowany tranzystor będzie działał z ograniczeniem prądu i najprawdopodobniej nie poradzi sobie z terminowym ładowaniem bramki, dlatego dokonuje się wyboru na korzyść uzupełniającego wtórnika . Przy niższej częstotliwości roboczej lub mniejszej pojemności bramki klucza możliwy jest również wariant z iskiernikiem.

2. Implementacja zabezpieczeń prądowych, miękkiego startu, ograniczenia współczynnika wypełnienia

Z reguły w roli czujnika prądu wymagany jest rezystor szeregowy w obwodzie obciążenia. Ale ukradnie cenne wolty i waty na wyjściu konwertera i będzie monitorował tylko obwody obciążenia i nie będzie w stanie wykryć zwarć w obwodach pierwotnych. Rozwiązaniem jest indukcyjny czujnik prądu w obwodzie pierwotnym.

Sam czujnik (przekładnik prądowy) to miniaturowa cewka toroidalna (jej średnica wewnętrzna powinna, oprócz uzwojenia czujnika, swobodnie przechodzić przez przewód uzwojenia pierwotnego głównego transformatora mocy). Przepuszczamy drut uzwojenia pierwotnego transformatora przez torus (ale nie przewód „uziemiający” źródła!). Ustawiamy stałą czasu narastania detektora na około 3-10 okresów częstotliwości zegara, czas zaniku na 10 razy większy, w oparciu o prąd odpowiedzi transoptora (około 2-10 mA przy spadku napięcia 1.2-1.6 V).

Po prawej stronie schematu - dwa typowe rozwiązania dla TL494. Dzielnik Rdt1-Rdt2 ustala maksymalny cykl pracy (minimalna faza spoczynku). Na przykład dla Rdt1=4.7 kOhm, Rdt2=47 kOhm na wyjściu 4 stałe napięcie wynosi Udt=450mV, co odpowiada fazie spoczynkowej wynoszącej 18..22% (w zależności od serii układu scalonego i częstotliwości roboczej).

Po włączeniu zasilania, Css jest rozładowywane, a potencjał na wejściu DT wynosi Vref (+5V). Css jest ładowany przez Rss (aka Rdt2), płynnie obniżając potencjał DT do dolnej granicy ograniczonej przez dzielnik. To miękki start. Przy Css = 47 μF i wskazanych rezystorach wyjścia obwodu otwierają się 0.1 s po włączeniu i osiągają cykl pracy w ciągu kolejnych 0.3-0.5 s.

W obwodzie oprócz Rdt1, Rdt2, Css występują dwa upływy - prąd upływu transoptora (nie większy niż 10 μA w wysokich temperaturach, około 0.1-1 μA w temperaturze pokojowej) i prąd bazowy tranzystora wejściowego IC płynący z wejścia DT. Aby prądy te nie wpływały znacząco na dokładność dzielnika, wybieramy Rdt2 = Rss nie więcej niż 5 kOhm, Rdt1 - nie więcej niż 100 kOhm.

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn