Високоефикасни круг претварача високе ефикасности помоћу тл494

Долар конвертор (корак-доле конвертер) је ДЦ-то-ДЦ пребацивање конвертер који кораци Довн Волтаге одржавајући равнотежу константа снаге. Главна карактеристика буцк претварача је ефикасност, што значи да са конвертором буцк на броду можемо очекивати продужени век трајања батерије, смањену топлоту, мању величину и побољшану ефикасност. Претходно смо направили неколико једноставних кола Буцк претварача и објаснили његове основе и ефикасност дизајна.

Дакле, у овом чланку ћемо дизајнирати, израчунати и тестирати високоефикасно коло претварача засновано на популарном ТЛ494 ИЦ и коначно ће бити детаљни видео који приказује радни и испитни део кола, Дакле без даље, почнимо.

Како функционише Буцк Цонвертер?

Горња слика приказује врло основно коло претварача. Да бих знао како ради претварач долара, поделићу склоп у два услова. Први услов када је транзистор УКЉУЧЕН, следећи услов када је транзистор ИСКЉУЧЕН.

Транзистор на стању

У овом сценарију можемо видети да је диода у стању отвореног круга јер је у обрнуто пристрасном стању. У овој ситуацији нека почетна струја ће почети да тече кроз терет, али струја је ограничена индуктором, па индуктор такође почиње да се пуни постепено. Према томе, током укључивања кола, кондензатор гради циклус пуњења по циклус, а овај напон се одражава на оптерећењу.

Транзистор искључен

Када је транзистор у искљученом стању, енергија ускладиштена у индуктору Л1 се урушава и тече назад кроз диоду Д1 како је приказано у колу са стрелицама. У овој ситуацији, напон на индуктору је обрнутог поларитета, па је диода у усмереном положају. Због магнетног поља индуктора које се урушава, струја наставља да тече кроз оптерећење све док индуктор не испразни. Све се то дешава док је транзистор у искљученом стању.

После одређеног периода када је индуктор скоро без акумулиране енергије, напон оптерећења поново почиње да опада, у овој ситуацији кондензатор Ц1 постаје главни извор струје, кондензатор је ту да задржи струју док не започне следећи циклус опет.

Сада променом фреквенције пребацивања и времена пребацивања можемо добити било који излаз од 0 до Вин из конвертора за долар.

ИЦ ТЛ494

Пре него што кренемо у изградњу ТЛ494 конвертора, научимо како функционише ПВМ контролер ТЛ494.

ТЛ494 ИЦ има 8 функционалних блокова, који су приказани и описани у наставку.

1. 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.

Белешка! 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 7В, регулатор засићује унутар 1В од улаза и прати га.

2. 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 израчунати по формули

Фосц = 1 / (РТ * ЦТ)

Ради једноставности, направио сам прорачунску табелу помоћу које можете врло лако израчунати фреквенцију.

Белешка! Фреквенција осцилатора је једнака излазној фреквенцији само за једносмерне апликације. За пусх-пулл апликације, излазна фреквенција је половина фреквенције осцилатора.

3. Компаратор за контролу 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.

Белешка! Интерни помак од 110 мВ осигурава минимално мртво вријеме од 3% с уземљеним улазом за управљање мртвим временом.

4. 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 високо активан.

5. Излазно-управљачки 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.

6. 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.

Белешка! Транзистори имају напон засићења мањи од 1,3 В у конфигурацији заједничког емитра и мањи од 2,5 В у конфигурацији емитер-следбеник.

Карактеристике ТЛ494 ИЦ

• Комплетна склопка за контролу напајања ПВМ-а
• Неодређени излази за судопер од 200 мА или струју извора
• Излазна контрола бира једнокрачни или пусх-пулл поступак
• Унутрашња кола забрањују двоструки импулс на било ком излазу
• Променљиво мртво време пружа контролу над укупним дометом
• Интерни регулатор обезбеђује стабилни 5-В
• Референтна испорука са толеранцијом од 5%
• Архитектура кола омогућава једноставну синхронизацију

Белешка! Највећи део унутрашњег схематски и операција описа је преузет из фиш и модификован у извесној мери ради бољег разумевања.

Компоненте потребне

1. ТЛ494 ИЦ - 1
2. ТИП2955 Транзистор - 1
3. Вијчана стезаљка 5ммк2 - 2
4. Кондензатор 1000уФ, 60В - 1
5. 470уФ, 60В кондензатор - 1
6. 50К, 1% отпорник - 1
7. Отпорник 560Р - 1
8. 10К, 1% отпорник - 4
9. 3.3К, 1% отпорник - 2
10. 330Р отпорник - 1
11. Кондензатор 0,22уФ - 1
12. Отпорник 5,6К, 1В - 1
13. 12.1В Зенер диода - 1
14. МБР20100ЦТ Сцхоттки диода - 1
15. Индуктор од 70уХ (27 к 11 к 14) мм - 1
16. Потенциометар (10К) Трим-Пот - 1
17. 0.22Р отпорник струје - 2
18. Обложена табла Генериц 50к 50мм - 1
19. Генератор за хладњак ПСУ - 1
20. Жица краткоспојних жица - 15

Шематски приказ

Дијаграм кола за високоефикасни Буцк претварач дат је у наставку.

Изградња круга

За ову демонстрацију овог претварача велике јачине струје, склоп је направљен од ручно рађене ПЦБ, уз помоћ схематских и дизајнерских датотека ПЦБ-а; имајте на уму да ако повезујете велико оптерећење са излазним претварачем, онда ће огромна количина струје проћи кроз трагове ПЦБ-а и постоји шанса да трагови изгоре. Дакле, да бих спречио изгарање трагова ПЦБ-а, укључио сам неке краткоспојнике који помажу у повећању тренутног протока. Такође, ојачао сам трагове ПЦБ-а дебелим слојем лема како бих смањио отпор трагова.

Пригушница је израђена од 3 нити паралелне емајлиране бакарне жице од 0,45 м2.

Калкулације

Да бих правилно израчунао вредности индуктора и кондензатора, користио сам документ из текас инструмената.

После тога сам направио гоогле прорачунску табелу како бих олакшао израчунавање

Тестирање овог високонапонског степ-довн претварача

За тестирање кола користи се следећа поставка. Као што је приказано на горњој слици, улазни напон је 41,17 В, а струја празног хода је 0,015 А, што доводи до смањења снаге празног хода на мање од 0,6 В.

Пре него што неко од вас скочи и каже шта чини чинија отпорника у мом столу за испитивање.

Да вам кажем, отпорници се веома загреју током времена испитивања кола са пуним оптерећењем, па сам припремио посуду са водом да спречим да ми радни сто изгори

Алати који се користе за испитивање кола

1. 12В оловно-киселинска батерија.
2. Трансформатор који има славину 6-0-6 и 12-0-12 славину
3. 5 10В 10р Отпор паралелно као оптерећење
4. Мецо 108Б + ТРМС мултиметар
5. Мецо 450Б + ТРМС мултиметар
6. Хантек 6022БЕ осцилоскоп

Улазна снага за претварач велике снаге

Као што можете видети са горње слике, улазни напон пада на 27,45В у стању оптерећења, а улазна струја је 3,022 А што је једнако улазној снази од 82,9539 В.

Излазна снага

Као што видите са горње слике, излазни напон је 12,78В, а излазна снага излазне струје 5,614А, што је еквивалентно повлачењу снаге 71,6958 В.

Дакле, ефикасност кола постаје (71,6958 / 82,9539) к 100% = 86,42%

Губитак у колу настаје због отпорника за напајање ТЛ494 ИЦ и

Апсолутна максимална струја у мојој табели за тестирање

Из горње слике се види да је максимално извлачење струје из кола 6,96 А скоро је

У овој ситуацији, главно уско грло система је мој трансформатор, због чега не могу повећати струју оптерећења, али са овим дизајном и добрим хладњаком лако можете извући више од 10А струје из овог кола.

Белешка! Било ко од вас који се пита зашто сам у круг прикључио масивни хладњак, дозволите ми да вам кажем да тренутно немам мањи хладњак на залихама.

Даља побољшања

Ово коло претварача ТЛ494 са конвертором служи само у демонстрацијске сврхе, стога у излазном одељку кола није додат заштитни круг

1. За заштиту круга оптерећења мора се додати излазни заштитни круг.
2. Индуктиву треба умочити у лак, иначе ће створити звучни звук.
3. Квалитетна ПЦБ са правилним дизајном је обавезна
4. Преклопни транзистор се може модификовати да повећа струју оптерећења

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.