Krug pretvarača Pwm pomoću tl494

Pretvarač je sklop koji pretvara istosmjernu (istosmjernu) u izmjeničnu (izmjeničnu) struju. PWM pretvarač je vrsta sklop koji koristi modificirani kvadratnih valove za simulaciju učinaka izmjeničnu struju (AC), koji je pogodan za napajanje većina vaših kućanskih aparata. Kažem da je većina, jer općenito postoje dvije vrste pretvarača, prva vrsta je takozvani modificirani pretvarač kvadratnog vala, jer naziv implicira da je izlaz kvadratni val, a ne sinusni val, a ne čisti sinusni val, pa, ako pokušate napajati motore naizmjenične struje ili TRIACS, to će uzrokovati različite probleme.

Drugi tip naziva se pretvarač čistog sinusnog vala. Tako se bez problema može koristiti za sve vrste AC uređaja. Ovdje saznajte više o različitim vrstama pretvarača.

Ali po mom mišljenju, ne biste trebali graditi pretvarač kao samostalni projekt. Ako pitate zašto ?, onda se vozite !, i u ovom projektu izgradit ću jednostavni modificirani kvadratni val PWM pretvarača pomoću popularnog čipa TL494 i objasniti prednosti i nedostatke takvih pretvarača i na kraju, vidjet ćemo zašto ne bismo izradili modificirani krug pretvarača kvadratnih valova kao samostalni projekt.

UPOZORENJE! Ovaj je sklop izrađen i demonstriran samo u obrazovne svrhe i apsolutno se ne preporučuje graditi i koristiti ovu vrstu sklopa za komercijalne uređaje.

OPREZ! Ako izrađujete ovu vrstu sklopa, budite posebno oprezni oko visokih napona i naponskih skokova generiranih nesinusnom prirodom ulaznog vala.

Kako radi pretvarač?

Vrlo osnovna shema kruga pretvarača prikazana je gore. Pozitivni napon spojen je na srednji pin transformatora, koji djeluje kao ulaz. I još su dvije iglice povezane s MOSFET-ovima koji djeluju kao prekidači.

Sada ako omogućimo MOSFET Q1, stavljanjem napona na terminal vrata, struja će teći u jednom smjeru strelice, kao što je prikazano na gornjoj slici. Tako će se magnetni tok također inducirati u smjeru strelice, a jezgra transformatora će proći magnetski tok u sekundarnoj zavojnici, a na izlazu ćemo dobiti 220 V.

Sada, ako onemogućimo MOSFET Q1 i omogućimo MOSFET Q2, struja će teći u smjeru strelice prikazane na gornjoj slici, preokrenuvši tako smjer magnetskog toka u jezgri. Ovdje saznajte više o radu MOSFET-a.

Sada svi znamo da se transformatorski rad mijenja magnetskim fluksom. Dakle, uključivanjem i isključivanjem MOSFET-ova, jednog obrnutog u drugi i čineći to 50 puta u sekundi, generirat će se lijepi oscilirajući magnetski tok unutar jezgre transformatora, a promjenjivi magnetski tok inducirat će napon u sekundarnoj zavojnici kao znamo po faradejevom zakonu. I tako funkcionira osnovni pretvarač.

Pretvarač IC TL494

Prije stvaranja sklopa temeljenog na TL494 PWM kontroleru, naučimo kako PWM kontroler TL494 radi.

TL494 IC ima 8 funkcionalnih blokova, koji su prikazani i opisani u nastavku.

1. 5-V referentni regulator

Izlaz unutarnjeg referentnog regulatora od 5 V je REF pin, koji je pin-14 IC. Referentni regulator je tu da osigura stabilnu opskrbu unutarnjim krugovima poput japanke s impulsnim upravljanjem, oscilatora, usporedbe upravljanja mrtvim vremenom i usporedbe PWM-a. Regulator se također koristi za pogon pojačavača pogrešaka koji su odgovorni za kontrolu izlaza.

Bilješka! Referenca je interno programirana na početnu točnost od ± 5% i održava stabilnost u rasponu ulaznog napona od 7V do 40 V. Za ulazne napone manje od 7 V, regulator zasićuje unutar 1 V ulaza i prati ga.

2. Oscilator

Oscilator generira i pruža pilasti val regulatoru mrtvog vremena i PWM komparatorima za različite upravljačke signale.

Frekvencija oscilatora može podesiti izborom komponenata vremenske R T i C T.

Frekvencija oscilatora može se izračunati prema donjoj formuli

Fosc = 1 / (RT * CT)

Radi jednostavnosti, izradio sam proračunsku tablicu pomoću koje vrlo lako možete izračunati frekvenciju.

Bilješka! Frekvencija oscilatora jednaka je izlaznoj frekvenciji samo za jednostrane aplikacije. Za push-pull aplikacije, izlazna frekvencija je polovica frekvencije oscilatora.

3. Usporednik za kontrolu mrtvog vremena

Mrtvo vrijeme ili jednostavno reći kontrola izvan vremena osigurava minimalno mrtvo vrijeme ili vrijeme isključenja. Izlaz komparatora mrtvog vremena blokira preklopne tranzistore kada je napon na ulazu veći od napona rampe oscilatora. Primjenom napona na DTC pin može se nametnuti dodatno mrtvo vrijeme, čime se osigurava dodatno mrtvo vrijeme od svojih najmanje 3% do 100%, jer ulazni napon varira od 0 do 3V. Jednostavno rečeno, možemo promijeniti radni ciklus izlaznog vala bez prilagođavanja pojačala s pogreškama.

Bilješka! Unutarnji pomak od 110 mV osigurava minimalno mrtvo vrijeme od 3% s uzemljenim upravljačkim ulazom mrtvog vremena.

4. Pojačala za pogreške

Oba pojačala s visokim pojačanjima imaju pogrešku s VI opskrbne šine. To omogućuje opseg ulaznog napona u modu od –0,3 V do 2 V manji od VI. Oba pojačala ponašaju se karakteristično kao jednosmjerna pojačala s jednim napajanjem, jer je svaki izlaz aktivan samo visoko.

5. Izlazno-upravljački ulaz

Ulaz za kontrolu izlaza određuje rade li izlazni tranzistori u paralelnom ili push-pull načinu rada. Spajanjem izlaznog upravljačkog pina koji je pin-13 na masu postavlja izlazne tranzistore u paralelni način rada. No spajanjem ovog pina s 5V-REF pinom izlazni tranzistori postavljaju se u push-pull mod.

6. Izlazni tranzistori

IC ima dva unutarnja izlazna tranzistora koji su u konfiguracijama s otvorenim kolektorom i otvorenim emiterima, pomoću kojih može proizvesti ili spustiti maksimalnu struju do 200mA.

Bilješka! Tranzistori imaju napon zasićenja manji od 1,3 V u konfiguraciji zajedničkog emitra i manji od 2,5 V u konfiguraciji emiter-sljednik.

Značajke

• Kompletna sklopka za upravljanje napajanjem PWM-a
• Neodređeni izlazi za sudoper od 200 mA ili struju izvora
• Izlazna kontrola odabire jednokračni ili push-pull postupak
• Unutarnja struja zabranjuje dvostruki impuls na bilo kojem izlazu
• Promjenjivo mrtvo vrijeme pruža kontrolu nad ukupnim dometom
• Unutarnji regulator osigurava stabilni 5-V
• Referentna opskrba s tolerancijom od 5%
• Arhitektura sklopa omogućuje jednostavnu sinkronizaciju

Bilješka! Veći dio internog shematskog opisa i opisa operacija preuzet je iz podatkovnog lista i donekle je izmijenjen radi boljeg razumijevanja.

Komponente potrebne

Sl.br.	Dijelovi	Tip	Količina
1	TL494	IC	1
2	IRFZ44N	Mosfet	2
3	Vijčani priključak	Vijčana stezaljka 5mmx2	1
4	Vijčani priključak	Vijčana stezaljka 5mmx3	1
5	0,1uF	Kondenzator	1
6	50.000, 1%	Otpornik	2
7	560R	Otpornik	2
8	10 000, 1%	Otpornik	2
9	150.000, 1%	Otpornik	1
10	Odjevena daska	Generički 50x 50mm	1
11	Hladnjak za PSU	Generički	1

TL494 Shema kruga pretvarača

TL494CN Konstrukcija kruga pretvarača

Za ovu demonstraciju sklop je konstruiran na domaćoj PCB-u, uz pomoć shematskih i dizajnerskih datoteka PCB-a. Imajte na umu da će, ako je veliko opterećenje povezano s izlazom transformatora, kroz tragove PCB-a proći ogromna količina struje i postoji vjerojatnost da će tragovi izgorjeti. Dakle, kako bih spriječio izgaranje tragova PCB-a, uključio sam neke kratkospojnike koji pomažu povećati trenutni protok.

Proračuni

Nema mnogo teoretskih izračuna za ovaj krug pretvarača pomoću TL494. No, postoje neki praktični izračuni koje ćemo napraviti u ispitivanju presjeka kruga.

Za izračunavanje frekvencije oscilatora može se koristiti sljedeća formula.

Fosc = 1 / (RT * CT)

Bilješka! Radi jednostavnosti dana je proračunska tablica pomoću koje možete lako izračunati frekvenciju oscilatora.

Ispitivanje sklopa pretvarača PLM TL494

Da bi se testirao krug, koristi se sljedeća postavka.

1. 12V olovno-kiselinska baterija.
2. Transformator koji ima slavinu 6-0-6 i 12-0-12 slavinu
3. Žarulja sa žarnom niti od 100 W kao opterećenje
4. Meco 108B + TRMS multimetar
5. Meco 450B + TRMS multimetar
6. Hantek 6022BE osciloskop
7. I Test-PCB u koji sam spojio sonde osciloskopa.

MOSFET ulaz

Nakon postavljanja TL494 čipa, izmjerio sam ulazni PWM signal na ulaz MOSFET-a, kao što možete vidjeti na donjoj slici.

Izlazni valni oblik transformatora bez opterećenja (spojio sam drugi sekundarni transformator za mjerenje izlaznog valnog oblika)

Kao što možete vidjeti na gornjoj slici, sustav privlači oko 12,97 W bez dodatnih opterećenja.

Dakle, iz gornje dvije slike možemo vrlo lako izračunati učinkovitost pretvarača.

Učinkovitost je oko 65%

Što nije loše, ali nije ni dobro.

Dakle, kao što vidite, izlazni napon pada na polovicu unosa našeg komercijalnog mrežnog ulaza.

Srećom transformator koji koristim sadrži traku od 6-0-6, uz traku od 12-0-12.

Pa sam pomislio zašto ne bih upotrijebio traku 6-0-6 za povećanje izlaznog napona.

Kao što možete vidjeti sa gornje slike, potrošnja energije bez opterećenja iznosi 12,536W

Sada je izlazni napon transformatora u smrtonosnim razinama

Oprez! Budite posebno oprezni pri radu s visokim naponom. Ova količina napona vas sigurno može ubiti.

Opet Ulazna potrošnja energije kada je žarulja od 100 W spojena kao opterećenje

U ovom trenutku slabe sonde mog multimetra nisu bile dovoljne za prolazak kroz 10,23 A pojačala, pa sam odlučio staviti 1,5 kvadratnih metara žice izravno u terminale multimetra.

Ulazna potrošnja energije bila je 121,94 W

Opet izlazna potrošnja energije kada je žarulja od 100 W spojena kao opterećenje

Izlazna snaga koju je trošilo opterećenje bila je 80,70W. Kao što vidite, žarulja je jako svijetlila, zato sam je stavio pokraj svog stola.

Dakle, ako izračunamo učinkovitost, to je oko 67%

I sada ostaje pitanje od milijun dolara

Zašto NE izraditi modificirani krug pretvarača kvadratnih valova kao samostalni projekt?

Nakon pregleda gornjih rezultata, sigurno mislite da je ovaj sklop dovoljno dobar, zar ne?

Dopustite mi da vam kažem da to apsolutno uopće nije slučaj jer

Prije svega, učinkovitost je doista vrlo slaba.

Ovisno o opterećenju, mijenja se izlazni napon, izlazna frekvencija i oblik vala jer na izlazu nema kompenzacije frekvencije povratne sprege i nema LC filtra za čišćenje.

Trenutno nisam u mogućnosti izmjeriti izlazne skokove jer će mi ubiti osciloskop i povezano prijenosno računalo. I dopustite mi da vam kažem da sigurno postoje ogromni skokovi koje generira transformator kojeg znam gledajući videozapis Afrotechmods. To znači da je spajanje izlaza pretvarača na stezaljku 6-0-6 V dosegnulo vrhunac do vršnog napona preko 1000V i to je opasno po život.

Sada, samo mislim o tome napajanje gore CFL lampa, a telefonski punjač, ili 10W žarulja sa ovim inverter, to će odmah dići u zrak.

Mnogi dizajni koje sam pronašao na internetu imaju visokonaponski kondenzator na izlazu kao opterećenje, što smanjuje skokove napona, ali to također neće uspjeti. Kako šiljci od 1000 V mogu trenutno puhati u kondenzatore. Ako ga spojite na punjač za prijenosno računalo ili SMPS krug, metal-oksidni varistor (MOV) iznutra odmah će se raznijeti.

I uz to, mogu nastaviti cijeli dan i dalje s minusima.

To je bio razlog što ne preporučujem izgradnju i rad s ovim vrstama sklopova jer su nepouzdani, nezaštićeni i mogu vam naštetiti. Iako smo prethodno izradili pretvarač koji također nije dovoljno dobar za praktičnu primjenu. Umjesto toga, reći ću vam da potrošite malo novca i kupite komercijalni pretvarač koji ima tonu zaštitnih značajki.

Daljnje poboljšanje

Jedino poboljšanje koje se može učiniti na ovom krugu je potpuno ga baciti i modificirati tehnikom nazvanom SPWM (modulacija širine impulsa sinusa), te dodati odgovarajuću kompenzaciju frekvencije povratne sprege i zaštitu od kratkog spoja i još mnogo toga. Ali to je tema drugog projekta koji usput dolazi uskoro.

Primjene kruga pretvarača TL494

Nakon što pročitate sve ovo ako razmišljate o aplikacijama, reći ću vam u hitnim slučajevima, može se koristiti za punjenje prijenosnog računala i druge stvari.

Nadam se da vam se svidio ovaj članak i naučili ste nešto novo. Nastavite čitati, nastavite učiti, gradite i vidimo se u sljedećem projektu.