TL494 Datasheet, Pinout, Applicatiecircuits

De IC TL494 is een veelzijdige PWM-besturings-IC, die op veel verschillende manieren in elektronische schakelingen kan worden toegepast. In deze artikelen bespreken we in detail de belangrijkste functies van de IC, en ook hoe deze in praktische schakelingen kan worden gebruikt.

Algemene beschrijving

De IC TL494 is speciaal ontworpen voor schakelingen voor pulsbreedtemodulatie met één chip. Het apparaat is voornamelijk gemaakt voor stuurstroomcircuits van de stroomvoorziening, die met dit IC efficiënt kunnen worden gedimensioneerd.

Het apparaat wordt geleverd met een ingebouwde variabele oscillator, een dead-time controller stage (DTC), een flip flop controle voor pulssturing, een precisie 5 V-regelaar , twee foutversterkers en enkele uitgangsbuffercircuits.

De foutversterkers hebben een common-mode spanningsbereik van - 0,3 V tot VCC - 2V.

De dode tijdcontrole comparator wordt ingesteld met een vaste offsetwaarde voor het leveren van een constante ongeveer 5% dode tijd.

De on-chip oscillatorfunctie kan worden opgeheven door de RT-pin # 14 van de IC te verbinden met referentiepin # 14, en door extern een zaagtandsignaal te leveren aan de CT-pin # 5. Deze voorziening maakt het ook mogelijk om veel TL494 IC's synchroon aan te sturen met verschillende voedingsrails.

De uitgangstransistors in de chip met zwevende uitgangen zijn ingericht om ofwel een gemeenschappelijke emitter output of een emitter-volger output faciliteit.

Het apparaat stelt de gebruiker in staat om ofwel een push-pull-type of een single-ended oscillatie over de outputpennen te krijgen door op de juiste manier pin # 13 te configureren, wat de output-control-functiepin is.

Het interne circuit maakt het voor geen van de uitgangen mogelijk om een ​​dubbele puls te produceren, terwijl het IC is bedraad in de push-pull-functie.

Pin-functie en configuratie

Het volgende diagram en de uitleg geven ons de basisinformatie over de pinfunctie voor de IC TL494.

• Pin # 1 en Pin # 2 (1 IN + en 1IN-): Dit zijn de niet-inverterende en inverterende ingangen van de foutversterker (op amp 1).
• Pin # 16, Pin # 15 (1 IN + en 1IN-): Zoals hierboven zijn dit de niet-inverterende en inverterende ingangen van de foutversterker (op amp 2).
• Pin # 8 en Pin # 11 (C1, C2): Dit zijn de uitgangen 1 en 2 van de IC die aansluiten op de collectoren van de respectievelijke interne transistors.
• Pin # 5 (CT): Deze pin moet worden verbonden met een externe condensator voor het instellen van de oscillatorfrequentie.
• Pin # 6 (RT): Deze pin moet worden verbonden met een externe weerstand voor het instellen van de oscillatorfrequentie.
• Pin # 4 (DTC): Het is de invoer van de interne opamp die de dode tijdwerking van de IC regelt.
• Pin # 9 en Pin # 10 (E1 en E2): Dit zijn de uitgangen van de IC die verbinding maakt met de emitterpinnen van de interne transistor.
• Pin # 3 (Feedback): Zoals de naam suggereert, dit invoer pin wordt gebruikt voor integratie met een output sample signaal voor een gewenste automatische besturing van het systeem.
• Pin # 7 (Ground): Deze pin is de massapin van het IC, die moet worden verbonden met de 0 V van de voedingsbron.
• Pin # 12 (VCC): Dit is de positieve voedingspin van de IC.
• Pin # 13 (O / P CNTRL): Deze pin kan worden geconfigureerd om de output van de IC in de push-pull-modus of single-ended modus mogelijk te maken.
• Pin # 14 (REF): This output pin biedt een constante 5V-uitgang die kan worden gebruikt voor het vaststellen van een referentiespanning voor de fout-opamps in de vergelijkingsmodus.

Absolute maximale beoordelingen

• (VCC) Maximale voedingsspanning mag niet hoger zijn dan = 41 V
• (VI) Maximale spanning op ingangspennen mag niet hoger zijn dan = VCC + 0,3 V
• (VO) Maximale uitgangsspanning bij collector van interne transistor = 41 V
• (IO) Maximale stroom op Collector van de interne transistor = 250 mA
• Maximale soldeerwarmte op de IC-pin op 1,6 mm (1/16 inch) afstand van de IC-behuizing mag niet meer bedragen dan 10 seconden bij 260 ° C
• Tstg Opslagtemperatuurbereik = –65/150 ° C

Aanbevolen bedrijfsomstandigheden

De volgende gegevens geven u de aanbevolen spanningen en stromen die kunnen worden gebruikt om de IC onder veilige en efficiënte omstandigheden te laten werken:

• VCC-voeding: 7 V tot 40 V
• VI-versterker Ingangsspanning: -0,3 V tot VCC - 2 V
• VO Transistor Collectorspanning = 40, Collectorstroom voor elke transistor = 200 mA
• Stroom naar feedbackpin: 0,3 mA
• Frequentiebereik fOSC-oscillator: 1 kHz tot 300 kHz
• CT Oscillator timing condensatorwaarde: tussen 0,47 nF tot 10000 nF
• RT Oscillator-timingweerstandswaarde: tussen 1,8 k tot 500 k ohm.

Interne lay-outdiagram

Hoe IC TL494 te gebruiken

In de volgende paragrafen leren we de belangrijke functies van de IC TL494, en hoe deze in PWM-circuits te gebruiken.

Overzicht: De TL494 IC is zo ontworpen dat het niet alleen de belangrijke schakelingen bevat die nodig zijn om een ​​schakelende voeding te regelen, maar ook verschillende fundamentele problemen aanpakt en de behoefte aan aanvullende circuittrappen die nodig zijn in de algehele structuur tot een minimum beperkt.

De TL494 is in feite een regelcircuit met vaste frequentie pulsbreedtemodulatie (PWM).

De modulatiefunctie van uitgangspulsen wordt bereikt wanneer de interne oscillator zijn zaagtandgolfvorm via de timingcondensator (CT) vergelijkt met beide paren stuursignalen.

De eindtrap wordt omgeschakeld in de periode dat de zaagtandspanning hoger is dan de spanningsregelsignalen.

Naarmate het stuursignaal toeneemt, neemt de tijd dat de zaagtandingang hoger is, als gevolg daarvan af, de uitgangspulslengte neemt af.

Een pulssturende flip-flop leidt afwisselend de gemoduleerde puls naar elk van de twee uitgangstransistoren.

5-V referentieregelaar

De TL494 creëert een interne referentie van 5 V die naar de REF-pin wordt gevoerd.

Deze interne referentie helpt om een ​​stabiele constante referentie te ontwikkelen, die werkt als een voorregelaar om een ​​stabiele toevoer te garanderen. Deze referentie wordt vervolgens op betrouwbare wijze gebruikt voor het voeden van verschillende interne trappen van de IC, zoals besturing van de logische uitgang, besturing van flip-floppulsen, oscillator, vergelijker voor dode tijdregeling en PWM-comparator.

Oscillator

De oscillator genereert een positieve zaagtandgolfvorm voor de dode tijd en de PWM-comparatoren zodat deze trappen de verschillende stuuringangssignalen kunnen analyseren.

Het zijn de RT en de CT die verantwoordelijk zijn voor het bepalen van de oscillatorfrequentie en kunnen dus extern worden geprogrammeerd.

De zaagtandgolfvorm die door de oscillator wordt gegenereerd, laadt de externe timingcondensator CT op met een constante stroom, bepaald door de complementerende weerstand RT.

Dit resulteert in het creëren van een spanningsgolfvorm met lineaire helling. Elke keer dat de spanning over CT 3 V bereikt, ontlaadt de oscillator deze snel, waardoor de laadcyclus opnieuw wordt gestart. De stroom voor deze laadcyclus wordt berekend met de formule:

Icharge = 3 V / RT --------------- (1)

De periode van de zaagtandgolfvorm wordt gegeven door:

T = 3 V x CT / Icharge ---------- (2)

De oscillatorfrequentie wordt dus bepaald met behulp van de formule:

f OSC = 1 / RT x CT --------------- (3)

Deze oscillatorfrequentie is echter compatibel met de uitgangsfrequentie wanneer de uitgang is geconfigureerd als single-ended. Bij configuratie in push-pull-modus is de uitgangsfrequentie 1/2 van de oscillatorfrequentie.

Daarom kan voor een enkele uitgang de bovenstaande vergelijking nr. 3 worden gebruikt.

Voor push-pull-toepassingen is de formule:

f = 1 / 2RT x CT ------------------ (4)

Dode-tijdcontrole

De set-up van de dode tijd regelt de minimale dode tijd ( uit perioden tussen de twee uitgangen ​

In deze functie, wanneer de spanning op de DTC-pin de hellingspanning van de oscillator overschrijdt, wordt de uitgangsvergelijker gedwongen om de transistors Q1 en Q2 UIT te schakelen.

Het IC heeft een intern ingesteld offset-niveau van 110 mV dat een minimale dode tijd van ongeveer 3% garandeert wanneer de DTC-pin is verbonden met de aardleiding.

De dode-tijdrespons kan worden verhoogd door een externe spanning aan te leggen op de DTC-pin # 4. Dit maakt een lineaire regeling mogelijk van de dode-tijdfunctie van de standaard 3% tot maximaal 100%, via een variabele ingang van 0 tot 3,3 V.

Als een volledige bereikregeling wordt gebruikt, kan de uitgang van de IC worden geregeld via een externe spanning zonder de foutversterkerconfiguraties te verstoren.

De dode-tijdfunctie kan worden gebruikt in situaties waarin extra controle van de uitgangscyclus nodig wordt.

Maar voor een goede werking moet ervoor worden gezorgd dat deze ingang ofwel is afgesloten op een spanningsniveau of op aarde en nooit mag zweven.

Fout versterkers

De twee foutversterkers van de IC hebben een hoge versterking en worden voorgespannen via de ICs VI-voedingsrail. Dit maakt een common-mode ingangsbereik mogelijk van -0,3 V tot VI - 2 V.

Beide foutversterkers zijn intern ingesteld om te werken als versterkers met enkelvoudige voeding, waarbij elke uitgang alleen actief-hoogvermogen heeft. Dankzij deze mogelijkheid kunnen de versterkers onafhankelijk worden geactiveerd om te voldoen aan een beperkende PWM-vraag.

Omdat de uitgangen van de twee foutversterkers zo zijn verbonden OF-poorten met het ingangsknooppunt van de PWM-comparator domineert de versterker die met minimale pulsuitgang kan werken.

De uitgangen van de versterkers zijn voorgespannen met een lage stroomafvoer, zodat de IC-uitgang maximale PWM garandeert wanneer de foutversterkers in de niet-functionele modus staan.

Output-controle ingang

Deze pin van de IC kan zo worden geconfigureerd dat de IC-uitgang werkt in een single-ended modus die zowel parallel aan de output oscilleert als in push-pull om afwisselend oscillerende outputs te produceren.

De outputcontrolepin werkt asynchroon, waardoor deze een directe controle heeft over de output van het IC, zonder de interne oscillatortrap of de flip-flop-pulssturingstrap te beïnvloeden.

Deze pin is normaal geconfigureerd met een vaste parameter volgens de toepassingsspecificaties. Als de IC-uitgangen bijvoorbeeld bedoeld zijn om parallel of enkelzijdig te werken, is de uitgangsbesturingspin permanent verbonden met de aardingslijn. Hierdoor wordt de pulsstuurfase in het IC uitgeschakeld en stopt de alternatieve flip-flop bij de uitgangspennen.

Ook worden in deze modus de pulsen die aankomen bij de dode-tijdregeling en PWM-comparator samen gedragen door beide uitgangstransistors, waardoor de uitgang parallel AAN / UIT kan schakelen.

Voor het verkrijgen van een push-pull-outputbewerking hoeft de outputcontrolepin eenvoudigweg te worden aangesloten op de + 5V outputreferentiepin (REF) van de IC. In deze toestand wordt elk van de uitgangstransistoren afwisselend ingeschakeld via de pulssturende flip-flop-trap.

Uitgangstransistors

Zoals het tweede diagram van bovenaf te zien is, bestaat de chip uit twee uitgangstransistors, die niet-gecommitteerde emitter- en collectorterminals hebben.

Beide zwevende terminals zijn geschikt om tot 200 mA stroom te zinken (in te nemen) of te genereren (af te geven).

Het verzadigingspunt van de transistors is minder dan 1,3 V indien geconfigureerd in de common-emitter-modus, en minder dan 2,5 V in de gemeenschappelijke verzamelaar modus.

Ze zijn intern beschermd tegen kortsluiting en overstroom.

Toepassingscircuits

Zoals hierboven uitgelegd, is de TL494 in de eerste plaats een PWM-controller-IC, daarom zijn de belangrijkste toepassingsschakelingen meestal op PWM gebaseerde schakelingen.

Hieronder worden een aantal voorbeeldcircuits besproken, die op verschillende manieren kunnen worden aangepast aan de individuele vereisten.

Zonnelader met TL494

Het volgende ontwerp laat zien hoe de TL494 effectief kan worden geconfigureerd om een ​​5 V / 10 A schakelende buck-voeding te creëren.

In deze configuratie werkt de uitgang in parallelle modus, en daarom kunnen we zien dat de uitgangsbesturingspin # 13 is verbonden met aarde.

Ook hier worden de twee foutversterkers zeer efficiënt ingezet. Een foutversterker regelt de spanningsterugkoppeling via R8 / R9 en houdt de output constant op de gewenste snelheid (5V)

De tweede foutversterker wordt gebruikt voor het regelen van de maximale stroom via R13.

TL494 omvormer

Hier is een klassiek invertercircuit gebouwd rond de IC TL494. In dit voorbeeld is de output geconfigureerd om op de push-pull manier te werken, en daarom is de output-stuurpen hier verbonden met de + 5V referentie, die wordt bereikt vanaf pin # 14. De eerste pinnen zijn ook precies geconfigureerd zoals beschreven in het bovenstaande gegevensblad.

Gevolgtrekking

De IC TL494 is een PWM-besturings-IC met zeer nauwkeurige output- en feedbackbesturingsfaciliteiten die een ideale pulsbesturing garanderen voor elke gewenste PWM-circuittoepassing.

Het lijkt op SG3525 op veel manieren, en kan worden gebruikt als een effectieve vervanging ervan, hoewel de pincodes kunnen verschillen en niet precies compatibel zijn.

Als je vragen hebt over deze IC, stel ze dan gerust via de onderstaande opmerkingen, ik help je graag verder!

Referentie: TL494-gegevensblad