L'IC TL494 è un circuito integrato di controllo PWM versatile, che può essere applicato in molti modi diversi nei circuiti elettronici. In questo articolo si discute in dettaglio delle principali funzioni dell'IC, e anche di come usarlo nei circuiti pratici.
Descrizione generale
L'IC TL494 è progettato specificamente per circuiti applicativi di modulazione della larghezza di impulso a chip singolo. Il dispositivo è creato principalmente per circuiti di controllo dell'alimentazione, che possono essere dimensionati in modo efficiente utilizzando questo CI.
Il dispositivo viene fornito con un oscillatore variabile integrato, uno stadio di controllo del tempo morto (DTC), a controllo flip flop per la sterzata a impulsi, una precisione Regolatore 5 V. , due amplificatori di errore e alcuni circuiti buffer di uscita.
Gli amplificatori di errore presentano un intervallo di tensione di modo comune da - 0,3 V a VCC - 2V.
Il controllo del tempo morto comparatore è impostato con un valore di offset fisso per fornire un tempo morto costante del 5% circa.
La funzione dell'oscillatore su chip può essere ignorata collegando il pin RT # 14 dell'IC con il pin di riferimento # 14 e fornendo esternamente un segnale a dente di sega al pin # 5 del CT. Questa funzione consente anche di pilotare molti circuiti integrati TL494 in modo sincrono con diversi binari di alimentazione.
I transistor di uscita all'interno del chip con uscite flottanti sono predisposti per fornire a emettitore comune uscita o una funzione di uscita emettitore-inseguitore.
Il dispositivo consente all'utente di ottenere un tipo push-pull o un'oscillazione single-ended attraverso i suoi pin di uscita configurando opportunamente il pin n. 13, che è il pin della funzione di controllo dell'uscita.
La circuiteria interna rende impossibile che nessuna delle uscite produca un doppio impulso, mentre l'IC è cablato nella funzione push-pull.
Funzione e configurazione dei pin
Il diagramma e la spiegazione seguenti ci forniscono le informazioni di base sulla funzione pin per l'IC TL494.
- Pin # 1 e Pin # 2 (1 IN + e 1IN-): Questi sono i non invertenti e invertenti ingressi dell'amplificatore di errore (amplificatore operazionale 1).
- Pin # 16, Pin # 15 (1 IN + e 1IN-): Come sopra, questi sono i non invertenti e invertenti ingressi dell'amplificatore di errore (amplificatore operazionale 2).
- Pin # 8 e Pin # 11 (C1, C2): questi sono i uscite 1 e 2 dell'IC che si collegano con i collettori dei rispettivi transistori interni.
- Pin # 5 (CT): questo pin deve essere collegato a un condensatore esterno per impostare la frequenza dell'oscillatore.
- Pin # 6 (RT): questo pin deve essere collegato a un resistore esterno per impostare la frequenza dell'oscillatore.
- Pin # 4 (DTC): è il file ingresso dell'amplificatore operazionale interno che controlla il funzionamento in tempo morto dell'IC.
- Pin # 9 e Pin # 10 (E1 ed E2): questi sono i uscite dell'IC che si connettono con i pin emettitore del transistor interno.
- Pin # 3 (Feedback): come suggerisce il nome, questo ingresso pin viene utilizzato per l'integrazione con un segnale di campionamento in uscita per un controllo automatico desiderato del sistema.
- Pin # 7 (Ground): questo pin è il pin di terra dell'IC, che deve essere collegato con lo 0 V della fonte di alimentazione.
- Pin # 12 (VCC): questo è il pin di alimentazione positivo dell'IC.
- Pin # 13 (O / P CNTRL): questo pin può essere configurato per abilitare l'uscita dell'IC in modalità push-pull o single ended.
- Pin # 14 (REF): questo produzione pin fornisce un'uscita 5V costante che può essere utilizzata per fissare una tensione di riferimento per gli amplificatori operazionali di errore, in modalità comparatore.
Valutazioni massime assolute
- (VCC) Tensione di alimentazione massima da non superare = 41 V
- (VI) Tensione massima sui pin di ingresso da non superare = VCC + 0,3 V.
- (VO) Massima tensione di uscita al collettore del transistor interno = 41 V
- (IO) Corrente massima sul collettore del transistor interno = 250 mA
- Il calore massimo di saldatura dei pin IC a 1,6 mm (1/16 di pollice) dal corpo del CI non deve superare i 10 secondi a 260 ° C
- Tstg Intervallo di temperatura di immagazzinamento = –65/150 ° C
Condizioni Operative Raccomandate
I seguenti dati forniscono le tensioni e le correnti consigliate che possono essere utilizzate per il funzionamento dell'IC in condizioni sicure ed efficienti:
- Alimentazione VCC: da 7 V a 40 V.
- Tensione di ingresso dell'amplificatore VI: da -0,3 V a VCC - 2 V.
- Tensione collettore transistor VO = 40, corrente collettore per ogni transistor = 200 mA
- Corrente nel pin di feedback: 0,3 mA
- fOSC Gamma di frequenza dell'oscillatore: da 1 kHz a 300 kHz
- Valore del condensatore di temporizzazione dell'oscillatore CT: tra 0,47 nF e 10000 nF
- Valore della resistenza di temporizzazione dell'oscillatore RT: tra 1,8 k e 500 k ohm.
Schema di layout interno
Come utilizzare IC TL494
Nei paragrafi seguenti apprendiamo le funzioni importanti dell'IC TL494 e come utilizzarlo nei circuiti PWM.
Panoramica: L'IC TL494 è progettato in modo tale da non solo presentare i circuiti importanti necessari per controllare un alimentatore switching, ma affronta anche diverse difficoltà fondamentali e riduce al minimo la necessità di stadi circuitali supplementari necessari nella struttura complessiva.
Il TL494 è fondamentalmente un circuito di controllo a modulazione di larghezza di impulso (PWM) a frequenza fissa.
La funzione di modulazione degli impulsi di uscita si ottiene quando l'oscillatore interno confronta la sua forma d'onda a dente di sega attraverso il condensatore di temporizzazione (CT) con entrambe le coppie di segnali di controllo.
Lo stadio di uscita viene commutato nel periodo in cui la tensione a dente di sega è superiore ai segnali di controllo della tensione.
All'aumentare del segnale di controllo, il tempo in cui l'ingresso a dente di sega è più alto diminuisce di conseguenza, la lunghezza dell'impulso in uscita si riduce.
Un flip-flop di sterzo a impulsi guida alternativamente l'impulso modulato a ciascuno dei due transistor di uscita.
Regolatore di riferimento a 5 V.
Il TL494 crea un riferimento interno a 5 V che viene alimentato al pin REF.
Questo riferimento interno aiuta a sviluppare un riferimento costante stabile, che funge da preregolatore per garantire un'alimentazione stabile. Questo riferimento viene quindi utilizzato in modo affidabile per alimentare vari stadi interni dell'IC come il controllo dell'uscita logica, la guida a impulsi flip flop, l'oscillatore, il comparatore di controllo del tempo morto e il comparatore PWM.
Oscillatore
L'oscillatore genera una forma d'onda a dente di sega positiva per il tempo morto e i comparatori PWM in modo che questi stadi possano analizzare i vari segnali di ingresso di controllo.
Sono il RT e il CT che sono responsabili della determinazione della frequenza dell'oscillatore e quindi possono essere programmati esternamente.
La forma d'onda a dente di sega generata dall'oscillatore carica il condensatore di temporizzazione esterno CT con una corrente costante, determinata dal resistore complementare RT.
Ciò si traduce nella creazione di una forma d'onda di tensione a rampa lineare. Ogni volta che la tensione ai capi del TA raggiunge 3 V, l'oscillatore la scarica rapidamente, il che successivamente riavvia il ciclo di carica. La corrente per questo ciclo di carica viene calcolata tramite la formula:
Icharge = 3 V / RT --------------- (1)
Il periodo della forma d'onda a dente di sega è dato da:
T = 3 V x CT / Icharge ---------- (2)
La frequenza dell'oscillatore viene quindi determinata utilizzando la formula:
f OSC = 1 / RT x CT --------------- (3)
Tuttavia, questa frequenza dell'oscillatore sarà compatibile con la frequenza di uscita quando l'uscita è configurata come single-ended. Quando configurato in modalità push-pull, la frequenza di uscita sarà la metà della frequenza dell'oscillatore.
Pertanto, per l'uscita single-ended è possibile utilizzare l'equazione n. 3 di cui sopra.
Per l'applicazione push pull la formula sarà:
f = 1 / 2RT x CT ------------------ (4)
Controllo dei tempi morti
La configurazione del pin del tempo morto regola il tempo morto minimo ( periodi di spegnimento tra le due uscite ).
In questa funzione, quando la tensione sul pin DTC supera la tensione di rampa dall'oscillatore, forza il comparatore di uscita a spegnere i transistor Q1 e Q2.
L'IC ha un livello di offset impostato internamente di 110 mV che garantisce un tempo morto minimo di circa il 3% quando il pin DTC è collegato alla linea di terra.
La risposta del tempo morto può essere aumentata applicando una tensione esterna al pin # 4 del DTC. Questo permette di avere un controllo lineare della funzione dead-time dal 3% di default ad un massimo del 100%, tramite un ingresso variabile da 0 a 3,3 V.
Se viene utilizzato un controllo a gamma completa, l'uscita può dell'IC può essere regolata tramite una tensione esterna senza disturbare le configurazioni dell'amplificatore di errore.
La funzione tempo morto può essere impiegata in situazioni in cui diventa necessario un controllo aggiuntivo del ciclo di lavoro di uscita.
Ma per un corretto funzionamento è necessario assicurarsi che questo ingresso sia terminato a livello di tensione oa terra e non dovrebbe mai essere lasciato flottante.
Amplificatori di errore
I due amplificatori di errore dell'IC hanno un guadagno elevato e sono polarizzati attraverso la barra di alimentazione VI dell'IC. Ciò consente un intervallo di ingresso di modo comune da -0,3 V a VI - 2 V.
Entrambi gli amplificatori di errore sono impostati internamente per funzionare come amplificatori a singola alimentazione single-ended, in cui ciascuna uscita ha solo capacità high-active. Grazie a questa capacità, gli amplificatori sono in grado di attivarsi indipendentemente per soddisfare una richiesta PWM in calo.
Poiché le uscite dei due amplificatori di errore sono legate come O cancelli con il nodo di ingresso del comparatore PWM, domina l'amplificatore che può funzionare con un impulso minimo in uscita.
Gli amplificatori hanno le loro uscite polarizzate con un basso assorbimento di corrente in modo che l'uscita IC garantisca il massimo PWM quando gli amplificatori di errore sono in modalità non funzionale.
Ingresso controllo uscita
Questo pin dell'IC può essere configurato per consentire all'uscita dell'IC di funzionare in una modalità single-ended che è sia l'uscita che oscilla insieme in parallelo o in modo push pull producendo uscite oscillanti alternativamente.
Il pin di controllo dell'uscita funziona in modo asincrono, consentendogli di avere un controllo diretto sull'uscita dell'IC, senza influire sullo stadio dell'oscillatore interno o sullo stadio di guida dell'impulso del flip flop.
Questo pin è normalmente configurato con un parametro fisso secondo le specifiche dell'applicazione. Ad esempio, se le uscite IC devono funzionare in parallelo o in modalità single-ended, il pin di controllo delle uscite è collegato alla linea di terra in modo permanente. A causa di ciò, lo stadio di sterzatura dell'impulso all'interno dell'IC viene disabilitato e il flip flop alternativo si ferma sui pin di uscita.
Inoltre, in questa modalità gli impulsi che arrivano al controllo del tempo morto e al comparatore PWM vengono trasportati insieme da entrambi i transistor di uscita, consentendo all'uscita di commutare ON / OFF in parallelo.
Per ottenere un'operazione di uscita push pull, il pin di controllo dell'uscita deve essere semplicemente collegato al pin di riferimento dell'uscita + 5V (REF) dell'IC. In questa condizione, ciascuno dei transistori di uscita si accende alternativamente attraverso lo stadio flip-flop di governo a impulsi.
Transistor di uscita
Come si può vedere dal secondo diagramma dall'alto, il chip è costituito da due transistor di uscita, che hanno terminali di emettitore e collettore non impegnati.
Entrambi questi terminali flottanti sono classificati per assorbire (assorbire) o generare (erogare) fino a 200 mA di corrente.
Il punto di saturazione dei transistor è inferiore a 1,3 V se configurato in modalità emettitore comune e inferiore a 2,5 V in collezionista comune modalità.
Sono protetti internamente da cortocircuiti e sovracorrenti.
Circuiti di applicazione
Come spiegato in precedenza, il TL494 è principalmente un controller IC PWM, quindi i circuiti di applicazione principali sono principalmente circuiti basati su PWM.
Di seguito vengono discussi un paio di circuiti di esempio, che possono essere modificati in vari modi in base alle singole esigenze.
Caricatore solare con TL494
Il design seguente mostra come il TL494 possa essere configurato in modo efficace per creare un alimentatore switching buck da 5 V / 10 A.
In questa configurazione l'uscita funziona in modalità parallela, quindi possiamo vedere che il pin di controllo dell'uscita # 13 è collegato a massa.
Anche i due amplificatori di errore vengono utilizzati in modo molto efficiente. Un amplificatore di errore controlla il feedback di tensione tramite R8 / R9 e mantiene costante l'uscita alla velocità desiderata (5V)
Il secondo amplificatore di errore viene utilizzato per controllare la corrente massima tramite R13.
Inverter TL494
Ecco un classico circuito inverter costruito attorno all'IC TL494. In questo esempio l'uscita è configurata per funzionare in modo push-pull, e quindi il pin di controllo dell'uscita qui è collegato con il riferimento + 5V, che si ottiene dal pin # 14. Anche gli erst dei pin sono configurati esattamente come descritto nella scheda tecnica sopra.
Conclusione
L'IC TL494 è un circuito integrato di controllo PWM con funzioni di controllo di uscita e feedback estremamente accurate che garantiscono un controllo degli impulsi ideale per qualsiasi applicazione di circuito PWM desiderata.
È simile a SG3525 in molti modi e può essere utilizzato come sostituto efficace, sebbene i numeri dei pin possano essere diversi e non esattamente compatibili.
Se hai domande relative a questo IC, non esitare a chiederle tramite i commenti qui sotto, sarò felice di aiutarti!
Riferimento: Scheda tecnica TL494
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