Дизајнирање претварача појачања велике снаге и високе ефикасности помоћу тл494

Док радимо са електроником, често се налазимо у ситуацијама када је неопходно појачати излазни напон док улазни напон остаје низак, ово је врста ситуације у којој се можемо ослонити на струјни круг који је познат као појачивач претварача (појачивач). Појачала претварач је ДЦ-ДЦ претварач типа који појачава напон задржавајући константан баланс снаге. Главна карактеристика појачала претварача је ефикасност, што значи да можемо очекивати дуг животни век батерије и смањене проблеме са грејањем. Претходно смо направили једноставан круг претварача појачања и објаснили његову основну ефикасност дизајна.

Дакле, у овом чланку ћемо дизајнирати претварач ТЛ494 Боост и израчунати и тестирати круг претварача појачања високе ефикасности заснован на популарном ТЛ494 ИЦ, који има минимални напон напајања од 7В и максимум од 40В, и као користимо ИРФП250 МОСФЕТ као прекидач, ово коло може да поднесе максималну струју од 19Амп, теоретски (Ограничено капацитетом индуктора). На крају, биће приказан детаљан видео снимак који приказује радни и испитни део кола, па без даљњег покретања, кренимо.

Разумевање принципа рада претварача појачања

Горња слика приказује основну шему кола појачала претварача. Да бисмо анализирали принцип рада овог кола, поделићемо га на два дела, први услов објашњава шта се дешава када је МОСФЕТ укључен, други услов објашњава шта се дешава када је МОСФЕТ искључен.

Шта се дешава када је МОСФЕТ УКЉУЧЕН:

Горња слика приказује стање кола када је МОСФЕТ укључен. Као што можете препознати, стање укључености приказали смо испрекиданом линијом, јер МОСФЕТ остаје укључен, индуктор почиње да се пуни, струја кроз индуктор се повећава, што се складишти у облику магнетног поља.

Шта се дешава када је МОСФЕТ искључен:

Као што можда знате, струја кроз индуктор не може се тренутно променити! То је зато што је ускладиштено у облику магнетног поља. Стога, у тренутку када се МОСФЕТ искључи, магнетно поље почиње да се урушава и струја тече у смеру супротном од струје пуњења. Као што видите на горњем дијаграму, ово почиње пуњење кондензатора.

Непрекидним укључивањем и искључивањем прекидача (МОСФЕТ) створили смо излазни напон који је већи од улазног напона. Сада излазним напоном можемо управљати контролишући време укључивања и искључивања прекидача, а то је оно што радимо у главном колу.

Разумевање рада ТЛ494

Сада, пре него што кренемо у изградњу кола заснованог на ТЛ494 ПВМ контролеру, научимо како ПВМ контролер ТЛ494 ради. ТЛ494 ИЦ има 8 функционалних блокова, који су приказани и описани у наставку.

5-В референтни регулатор:

Излаз интерног референтног регулатора од 5 В је РЕФ пин, који је пин-14 ИЦ. Референтни регулатор је ту да обезбеди стабилно напајање унутрашњим струјним круговима попут флип-флопа за управљање пулсом, осцилатора, упоредног уређаја за управљање мртвим временом и ПВМ упоређивача. Регулатор се такође користи за погон појачавача грешака који су одговорни за контролу излаза.

Напомена: Референца је интерно програмирана на почетну тачност од ± 5% и одржава стабилност у опсегу улазног напона од 7В до 40 В. За улазне напоне мање од 7 В, регулатор засићује унутар 1 В улаза и прати га.

Осцилатор:

Осцилатор генерише и пружа таласасти талас контролору мртвог времена и ПВМ компараторима за различите управљачке сигнале.

Учесталост осцилатора се може подесити избором временске компоненте Р Т и Ц Т.

Фреквенција осцилатора може се израчунати формулом испод -

Фосц = 1 / (РТ * ЦТ)

Ради једноставности, направио сам прорачунску табелу помоћу које можете врло лако израчунати фреквенцију. Који можете пронаћи на доњем линку.

Напомена: Фреквенција осцилатора једнака је излазној фреквенцији само за једнокрачне апликације. За пусх-пулл апликације, излазна фреквенција је половина фреквенције осцилатора.

Упоредни контролник мртвог времена:

Мртво време или једноставно рећи контрола ван времена обезбеђује минимално време мртвог времена или искључења. Излаз упоређивача мртвих времена блокира прекидачке транзисторе када је напон на улазу већи од напона рампе осцилатора. Примена напона на ДТЦ пин може наметнути додатно мртво време, пружајући тако додатно мртво време од својих најмање 3% до 100%, јер улазни напон варира од 0 до 3В. Једноставно речено, можемо променити радни циклус излазног таласа без подешавања појачавача грешака.

Напомена: Унутрашњи помак од 110 мВ осигурава минимално мртво време од 3% са уземљеним улазом контроле мртвог времена.

Појачала за грешке:

Оба појачавача грешака са великим појачањем добијају предрасуде са ВИ напојне шине. Ово дозвољава опсег улазног напона у опсегу од –0,3 В до 2 В мањи од ВИ. Оба појачала се понашају карактеристично за једносмерно појачало са једним напајањем, јер је сваки излаз само активан.

Излазно-контролни улаз:

Улаз за контролу излаза одређује да ли излазни транзистори раде у паралелном или пусх-пулл режиму. Повезивањем излазног управљачког пина који је пин-13 са масом, излазни транзистори се успостављају у паралелном режиму рада. Али повезивањем овог пина са 5В-РЕФ пином излазни транзистори се постављају у пусх-пулл моду.

Излазни транзистори:

ИЦ има два унутрашња излазна транзистора који су у конфигурацијама са отвореним колектором и отвореним емитерима, помоћу којих може произвести или спустити максималну струју до 200мА.

Напомена: Транзистори имају напон засићења мањи од 1,3 В у конфигурацији заједничког емитора и мањи од 2,5 В у конфигурацији емитер-следбеник.

Компоненте потребне за изградњу круга претварача појачања заснованог на ТЛ494

Табела која садржи све доле приказане делове. Пре тога смо додали слику која приказује све компоненте коришћене у овом колу. Како је овај склоп једноставан, све потребне делове можете пронаћи у локалној хоби продавници.

Листа делова:

1. ТЛ494 ИЦ - 1
2. ИРФП250 МОСФЕТ - 1
3. Завртањ 5Кс2 мм - 2
4. 1000уФ, 35В кондензатор - 1
5. Кондензатор 1000уФ, 63В - 1
6. 50К, 1% отпорник - 1
7. Отпорник 560Р - 1
8. 10К, 1% отпорник - 4
9. 3.3К, 1% отпорник - 1
10. 330Р отпорник - 1
11. Кондензатор 0,1уФ - 1
12. МБР20100ЦТ Сцхоттки диода - 1
13. 150уХ (27 к 11 к 14) мм пригушница - 1
14. Потенциометар (10К) Трим пот - 1
15. 0.22Р отпорник струје - 2
16. Обложена табла Генериц 50к 50мм - 1
17. Генератор за хладњак ПСУ - 1
18. Жица краткоспојних жица - 15

Претварач појачања на основу ТЛ494 - шематски дијаграм

Дијаграм кола за високоефикасни појачивач претварача је дат у наставку.

ТЛ494 круг претварача појачања - ради

Ово коло претварача појачања ТЛ494 састоји се од компонената које је врло лако добити, а у овом одељку ћемо проћи кроз сваки главни блок кола и објаснити сваки блок.

Улазни кондензатор:

Улазни кондензатор је ту да задовољи велике тренутне потребе које су потребне када се МОСФЕТ прекидач затвори и индуктор почне да се пуни.

Повратне информације и контролна петља:

Отпорници Р2 и Р8 подешавају управљачки напон за повратну петљу, задати напон је повезан на пин 2 ТЛ494 ИЦ, а повратни напон је повезан на пин једног од ИЦ означених као ВОЛТАГЕ_ФЕЕДБАЦК . Отпорници Р10 и Р15 постављају ограничење струје у колу.

Отпорници Р7 и Р1 чине управљачку петљу, помоћу ове повратне спреге излазни ПВМ сигнал се линеарно мења, без ових повратних отпорника упоређивач ће деловати као генерички круг упоређивача који ће круг укључити / искључити само на задатом напону.

Избор фреквенције пребацивања:

Постављањем одговарајућих вредности на пинове 5 и 6, можемо поставити фреквенцију комутације овог ИЦ, за овај пројекат смо користили вредност кондензатора од 1нФ и вредност отпорника од 10К што нам даје приближно фреквенцију од 100КХз, користећи формула Фосц = 1 / (РТ * ЦТ) , можемо израчунати фреквенцију осцилатора. Осим тога, раније смо у чланку детаљно обрадили друге одељке.

Дизајн ПЦБ-а за круг претварача појачања заснован на ТЛ494

ПЦБ за наше коло контроле фазног угла дизајниран је у једностраној плочи. Користио сам Еагле за дизајнирање ПЦБ-а, али можете користити било који софтвер за дизајн по вашем избору. 2Д слика мог дизајна плоче приказана је доле.

Као што видите на доњој страни плоче, користио сам густу равнину тла како бих осигурао да кроз њу тече довољна струја. Улазна снага је на левој страни плоче, а излаз на десној страни плоче. Комплетну датотеку дизајна заједно са шемама претварача ТЛ494 Боост можете преузети са доње везе.

• Преузмите датотеку ГЕРБЕР за дизајн ПЦБ-а за круг претварача појачања заснован на ТЛ494

Ручно рађена ПЦБ:

Ради удобности направио сам своју ручно израђену верзију ПЦБ-а и она је приказана доле. Направио сам неке грешке док сам правио ову ПЦБ, па сам морао да поправим неке жице за премошћивање.

Моја табла изгледа овако након завршетка израде.

ТЛ494 Прорачун и конструкција дизајна претварача појачања

За демонстрацију овог претварача јачања јачине струје, коло је направљено од ручно израђене ПЦБ, уз помоћ схематских и дизајнерских датотека ПЦБ-а; имајте на уму да ако повезујете велико оптерећење на излаз овог круга претварача појачања, огромна количина струје ће проћи кроз трагове ПЦБ-а и постоји шанса да трагови изгоре. Дакле, да бисмо спречили изгарање трагова ПЦБ-а, повећали смо дебљину трагова што је више могуће. Такође, ојачали смо трагове ПЦБ-а дебелим слојем лема како бисмо смањили отпорност на трагове.

Да бих правилно израчунао вредности пригушнице и кондензатора, користио сам документ из тексашких инструмената.

После тога сам направио гоогле прорачунску табелу како бих олакшао израчунавање.

Тестирање овог круга претварача за појачавање високог напона

За тестирање кола користи се следећа поставка. Као што видите, користили смо ПЦ АТКС напајање као улаз, тако да је улаз 12В. На излаз кола смо прикачили волтметар и амперметар који показују излазни напон и излазну струју. Из чега лако можемо израчунати излазну снагу овог кола. Коначно, користили смо осам отпорника снаге 4,7Р снаге 10 В у серији као оптерећење за тестирање тренутне потрошње.

Алати који се користе за тестирање кола:

1. 12В ПЦ АТКС напајање
2. Трансформатор који има славину 6-0-6 и 12-0-12 славину
3. Осам отпорника серије 4.7Р снаге 10 В - делују као оптерећење
4. Мецо 108Б + ТРМС мултиметар
5. Мецо 450Б + ТРМС мултиметар
6. Шрафцигер

Потрошња излазне снаге круга претварача појачане снаге:

Као што можете видети на горњој слици, излазни напон је 44,53В, а излазна струја 2,839А, тако да укупна излазна снага постаје 126,42В, па као што видите, ово коло може лако да поднесе снагу већу од 100В.

Даља побољшања

Ово коло претварача појачања ТЛ494 је само у демонстрацијске сврхе, стога у улазном или излазном одељку кола није додат заштитни круг. Дакле, да бисте побољшали заштитну функцију, такође можете да додате, такође како користим ИРФП250 МОСФЕТ, излазна снага се може додатно побољшати, ограничавајући фактор у нашем колу је индуктор. Веће језгро индуктора повећаће његов излазни капацитет.

Надам се да вам се свидео овај чланак и да сте из њега научили нешто ново. Ако сумњате, можете питати у коментарима испод или можете користити наше форуме за детаљну дискусију.