Контроллер ШИМ импульсного блока питания TL494

Микросхема типа TL494CN, выпускае­мая фирмой TEXAS INSTRUMENT (США), выпускается так же фирмой SHARP (Япония) под названием IR3M02, фирмой SAMSUNG (Корея) — КА7500, фирмой FUJITSU (Япония) — МВ3759, так же есть и отечественный аналог — КР1114ЕУ4.

Микросхема широко применяется в импульсных блоках питания, в частности, в блоках питания персональных компью­теров, а так же в DC/DC преобразова­телях.

На рисунке 1 показана цоколевка микросхемы.

Рис. 1

Микросхема специально разработана для управления силовой частью ИБП и содержит в своем составе (рис.2):

Рис. 2

• генератор пилообразного напряжения Oscillator; частота которого определяется номиналами резистора и конденсатора, подключенных к 5-му и 6-му выводам, и рассчитывается по формуле: F=1,1/RtCt
• источник опорного стабилизированного напряжения Reference Regulator (Uref=+5B) с внешним выходом на выводе 14;
• компаратор «мертвой зоны» Deadtime Comparator;
• компаратор ШИМ PWM Comparator;
• усилитель ошибки по напряжению 1;
• усилитель ошибки по сигналу ограни­чения тока 2;
• два выходных транзистора Q1 и Q2 с открытыми коллекторами и эмиттерами;
• динамический двухтактный D-триггер в режиме деления частоты на 2 — Flip-Flop;
• вспомогательные логические элементы;
• источник постоянного напряжения с номиналом 12V;
• источник постоянного тока с номиналом 0,7mA.

ИМС запускается в том случае если на 12-вывод поступает питающее напряже­ние в пределах от +7 до 40V. Выводы 1 и 2 — соответственно прямой и инвертиру­ющий входы усилителя ошибки по сигналу обратной связи. Вывод 4 — вход регули­ровки «мертвой зоны» (это время, когда оба выходных транзистора микросхемы закрыты даже при максимальной потребляемой мощности). Выводы 5 и 6 служат для подключения внешних элемен­тов внутреннего генератора пилообраз­ного напряжения. Вывод 7 — общий, выводы 8 и 9 — коллектор и эмиттер первого транзистора, выводы 11 и 10 — коллектор и эмиттер второго транзистора. Вывод 13 — выбор режима работы (однотактный или двухтактный). Если на этом выводе положительное напряжение 2,4…5V двухтактный режим работы, тран­зисторы Q1 и Q2 открываются поочеред­но, выходные импульсы следуют друг относительно друга со сдвигом по фазе. Если на этом выводе напряжение состав­ляет 0…0,4 V — однотактный режим, при этом транзисторы можно включать парал­лельно для увеличения выходного тока. Вывод 14 — выход опорного напряжения (+5 V) от встроенного стабилизированного источника опорного напряжения, выводы 16 и 15 — соответственно, прямой и инвер­тирующий входы усилителя ошибки по сигналу ограничения тока.

По функциональным узлам, входящим в состав микросхемы, ее можно разделить на аналоговую и цифровую составляю­щие.

К аналоговой составляющей относятся усилители ошибок, компараторы, генера­тор пилообразного напряжения и вспомо­гательные источники.

Все остальные элементы, в том числе и выходные транзисторы следует отнести к цифровой части.

Из временных диаграмм приведенных на рис. 3 видно, что моменты появления выходных управляющих импульсов, а также их длительность определяется состоянием выхода логического элемента D1. Остальная логика выполняет лишь вспомогательную функцию, разделения выходных импульсов на два канала. Оба транзистора имеют открытые коллекторы и эмиттеры, поэтому их можно подключать двояко, как с общим эмиттером, так и с общим коллектором. Триггер Flip-Flop является двухтактным динамическим D-триггером. Принцип его работы в следую­щем. Каждый из выходных импульсов элемента D1 своим отрицательным фронтом переключает триггер и этим меняет канал прохождения следующего импульса, т. е . исключает появление двух отпирающих импульсов за один период работы.

Рис. 3

Типовая схема импульсного DC/DC преобразователя на основе TL494 показа­на на рисунке 4.

Рис. 4

Основные технические характеристики:

1. Диапазон напряжения питания……… ..42V;
2. Максимальное напряжение коллекторов выходных транзисторов………. 42V;
3. Максимальный ток коллектора выходных транзисторов…….. 0,2А;
4. Опорное напряжение…… 4,5…5,5V;
5. Мощность рассевания в непрерывном режиме в корпусе DIP-16 при температуре окружающей среды ниже 45°С…….. 1W;
6. Ток потребления не более…….. 10mA;
7. Частота генератора может быть задана в пределах……… 1…200 kHz;
8. Длительность фронта импульса выходного тока не более….. 200nS;
9. Длительность спада импульса выходного тока не более……. 100nS;
10. Сопротивление резистора RT может быть в пределах……. 1,8… 500 kOm;
11. Емкость конденсатора СТ может быть в пределах…… 0,0047…10 мкФ;
12. Рабочий диапазон температуры:

• TL494B…….. -40…+125°С;
• TL494C…….. 0…+70°С;
• TL494I ……… -40…+85°С.