Повышающий преобразователь напряжения tl494

Повышающий преобразователь напряжения на TL494

Многие электронные приборы, например автомобильные УНЧ повышенной мощности (не TDA1555, а более серьёзные микросхемы), требуют БП с двухполярным питанием. И сложность тут возникает как раз не в самом УМЗЧ, а устройстве, которое повышало бы напряжение до нужного уровня, передавая хороший ток в нагрузку. Этот преобразователь является самой тяжелой частью самодельного автоусилителя. Однако при выполнении всех рекомендаций, вы сможете по данной схеме собрать проверенный ПН, схема которого приведена ниже. Чтоб увеличить — клац по ней.

Основа преобразователя — генератор импульсов построенный на специализированной распространённой микросхеме. Частота генерации задаётся номиналом резистора R3. Можно изменить её, добиваясь наилучшей стабильности работы и КПД. Рассмотрим подробнее устройство управляющей микросхемы TL494.

Параметры микросхемы TL494

Uпит.микросхемы (вывод 12) — Uпит.min=9В; Uпит.max=40В
Допустимое напряжение на входе DA1, DA2 не более Uпит/2
Допустимые параметры выходных транзисторов Q1, Q2:
Uнас менее 1.3В;
Uкэ менее 40В;
Iк.max менее 250мА
Остаточное напряжение коллектор-эммитер выходных транзисторов не более 1.3В.
I потребляемый микросхемой — 10-12мА
Допустимая мощность рассеивания:
0.8Вт при температуре окр.среды +25С;
0.3Вт при температуре окр.среды +70С.
Частота встроенного опорного генератора не более 100кГц.

Функциональная схема TL494

генератор пилообразного напряжения DA6; частота определяется номиналами резистора и конденсатора, подключенных к 5-му и 6-му выводам;

источник опорного стабилизированного напряжения DA5 с внешним выходом (вывод 14);

усилитель ошибки по напряжению DA3;

усилитель ошибки по сигналу ограничения тока DA4;

два выходных транзистора VT1 и VT2 с открытыми коллекторами и эмиттерами;

компаратор «мертвой зоны» DA1;

динамический двухтактный D-триггер в режиме деления частоты на 2 — DD2;

вспомогательные логические элементы DD1 (2-ИЛИ), DD3 (2-Й), DD4 (2-Й), DD5 (2-ИЛИ-НЕ), DD6 (2-ИЛИ-НЕ), DD7 (НЕ);

источник постоянного напряжения с номиналом 0.1B DA7;

источник постоянного тока с номиналом 0,7мА DA8.

Схема управления будет запускаться в том случае, если на вывод 12 подать любое питающее напряжение, уровень которого находится в диапазоне от +7 до +40 В. Цоколёвка микросхемы TL494 на картинке ниже:

Раскачивают нагрузку (силовой трансформатор) полевые транзисторы IRFZ44N. Дроссель L1 намотан на феритовом кольце диаметром 2 см из компьютерного блока питания. Он содержит 10 витков сдвоенным проводом диаметром 1 мм которые распределены по всему кольцу. Если у вас нет кольца, его можно намотать на феритовом стержне диаметром 8 мм и длиной пару сантиметров (не критично). Рисунок платы в Lay формате — скачайте в архиве .

Источник

TL494 схема включения, datasheet

Большая часть современных импульсных блоков питания изготавливается на микросхемах типа TL494, которая является импульсным ШИМ контроллером. Силовая часть изготавливается на мощных элементах, например транзисторах. Схема включения ТЛ494 простая, дополнительных радиодеталей требуется минимум, в datasheet подробно описано.

Варианты модификаций: TL494CN, TL494CD, TL494IN, TL494C, TL494CI.

Так же написал обзоры других популярных ИМС TL431, LM358 LM358N, LM317T.

• 1. Характеристики и функционал
• 2. Аналоги
• 3. Типовые схемы включения для БП на TL494
• 4. Схемы блоков питания
• 5. Переделка ATX БП в лабораторный
• 6. Datasheet
• 7. Графики электрических характеристик
• 8. Функционал микросхемы

Характеристики и функционал

Микросхема TL494 разработана как Шим контроллер для импульсных блоков питания, с фиксированной частотой работы. За задания рабочей частоты требуется два дополнительных внешних элемента резистор и конденсатор. Микросхема имеет источник опорного напряжения на 5В, погрешность которого 5%.

Параметр	Значение
Напряжение питания	До 41В
Напряжение усилителя по входу	+0,3В
Напряжение на выходе	До 41В
Ток коллектора	200мА
Тепловая мощность	1Вт
Диапазон по температуре	L = от -25° до +85 ° С = от 0° до +70°

Область применения, указанная производителем:

1. блоки питания мощностью более 90W AC-DС с PFC;
2. микроволновые печи;
3. повышающие преобразователи с 12В на 220В;
4. источники энергоснабжения для серверов;
5. инверторы для солнечных батарей;
6. электрические велосипеды и мотоциклы;
7. понижающие преобразователи;
8. детекторы дыма;
9. настольный компьютеры.

Аналоги

Самыми известными аналогами микросхемы TL494 стали отечественная KA7500B, КР1114ЕУ4 от Fairchild, Sharp IR3M02, UA494, Fujitsu MB3759. Схема включения аналогичны, распиновка может быть другой.

Новая TL594 является аналогом ТЛ494 с повышенной точность компаратора. TL598 аналог ТЛ594 с повторителем на выходе.

Типовые схемы включения для БП на TL494

Повышающий преобразователь на 28В

Основные схемы включения TL494 собраны из даташитов различных производителей. Они могут служит основой для разработки аналогичных устройств с похожим функционалом.

Импульсный понижающий преобразователь на 5В

Схемы блоков питания

Сложные схемы импульсных блоков питания TL494 рассматривать не буду. Они требуют множества деталей и времени, поэтому изготавливать своими руками не рационально. Проще у китайцев купить готовый аналогичный модуль за 300-500руб.

Простой и мощный импульсный БП

Повышающий преобразователь с 12 на 220 Вольт.

При сборке повышающих преобразователей напряжения особое внимание уделяйте охлаждению силовых транзисторов на выходе. Для 200W на выходе будет ток около 1А, относительно не много. Тестирование на стабильность работы проводить с максимально допустимой нагрузкой. Необходимую нагрузку лучше всего сформировать из ламп накаливания на 220 вольт, мощностью 20w, 40w, 60w, 100w. Не стоит перегревать транзисторы более чем на 100 градусов. Соблюдайте правила техники безопасности при работе с высоким напряжением. Семь раз померяй, один раз включи.

Повышающий преобразователь на TL494 практически не требуют настройки, повторяемость высокая. Перед сборкой проверьте номиналы резисторов и конденсаторов. Чем меньше будет отклонение, тем стабильней будет работать инвертор с 12 на 220 вольт.

Контроль температуры транзисторов лучше производить термопарой. Если радиатор маловат, то проще поставить вентилятор, чтобы не ставить новый радиатор.

Блок питания на TL494 своими руками мне приходилось изготавливать для усилителя сабвуфера в автомобиле. В то время автомобильные инверторы с 12В на 220В не продавались, и у китайцев не было Aliexpress. В качестве усилителя УНЧ применил микросхему серии TDA на 80W.

За последние 5 лет увеличился интерес с технике с электрическим приводом. Этому поспособствовали китайцы, начавшие массовое производство электрических велосипедов, современных колесо-мотор с высоким КПД. Лучшей реализацией считаю двух колёсные и одноколесные гироскутеры.В 2015 году китайская компания Ninebot купила американской Segway и начал производства 50 видов электрических скутеров типа Сегвея.

Для управления мощным низковольтным двигателем требуется хороший контроллер управления.

Переделка ATX БП в лабораторный

У каждого есть радиолюбителя есть мощный блок питания ATX от компьютера, который выдаёт 5В и 12В. Его мощность от 200вт до 500вт. Зная параметры управляющего контроллера, можно изменить параметры ATX источника. Например повысить напряжение с 12 до 30В. Популярны 2 способа, один от итальянских радиолюбителей.

Рассмотрим итальянский способ, который максимально простой и не требует перемотки трансформаторов. Выход ATX полностью убирается и дорабатывается согласно схеме. Огромное количество радиолюбителей повторили эту схему благодаря своей простоте. Напряжение на выходе от 1В до 30В, сила тока до 10А.

Datasheet

Микросхема настолько популярна, что её выпускает несколько производителей, навскидку я нашел 5 разных даташитов, от Motorola, Texas Instruments и других менее известных. Наиболее полные datasheet TL494 у Моторолы, который и опубликую.

Все даташиты, можно каждый скачать:

Источник

Автомобильный преобразователь на TL494 для усилителя НЧ

Автомобильный преобразователь на TL494 для усилителя НЧ, схема которого приведена ниже, преобразует бортовое напряжение +12В в двухполярное +-35В. На самом деле выходное напряжение зависит от параметров трансформатора.

Номиналы элементов и параметры трансформатора, которые будут указаны ниже, рассчитывались для мощности 150Вт, что позволяет запитать усилитель НЧ на TDA7293 или на TDA7294. Я же запитал данным преобразователем один канал TDA7293, поэтому мощности преобразователя в 150Вт мне было более чем достаточно.

Схема автомобильного преобразователя на TL494 для усилителя НЧ

Схема преобразования двухтактная. Применяется такая схема в основном в повышающих преобразователях. Дефицитных компонентов в ней нет, за исключением диодов Шоттки КД213, в своем городе я их не нашел. Поставил импульсные диоды FR607, но они слабые, на 6 ампер. Еще один минус этих диодов, тяжело прикрепить радиатор, но можно наклеить супер клеем алюминиевую пластинку. Для одного канала TDA7293 или TDA7294 диодов FR607 в принципе хватает.

Мозгом нашего автомобильного преобразователя является ШИМ контроллер TL494. Я использую китайские TL494, работают они у меня без нареканий. Есть вариант сэкономить немного денег и выдернуть ШИМ из старого блока питания ПК, очень часто они построены на TL494. Параметры и характеристики контроллера можете прочесть в даташите.

Список Элементов.

ОБОЗНАЧЕНИЕ	ТИП	НОМИНАЛ	КОЛИЧЕСТВО	КОММЕНТАРИЙ
ШИМ контроллер	TL494	1
VT1,VT2	Биполярный транзистор	BC557	2
VT3,VT4	MOSFET-транзистор	IRFZ44N	2
VD3-VD6	Диод Шоттки	КД213	4	FR607 и мощнее
VD1,VD2	Выпрямительный диод	1n4148	2
R1	Резистор 2Вт	1кОм	1
C1	Электролит	47мкФ 16В	1
С2,С11,С12	Конденсатор неполярный	0.1 мкф	3	Керамика любое напряж.
С3	Электролит	470 мкФ 16В	1
C4	Конденсатор неполярный	1нФ	1	Керамика любое напряж.
C5,С6	Электролит	2200 мкФ 16В	2
C7,С8	Конденсатор неполярный	0,01 мкФ	2	Керамика любое напряж.
C9,С10	Электролит	2200мкФ 50В	2
R1	Резистор	1 кОм 0.25Вт	1
R2	Резистор	4.7 кОм 0.25Вт	1
R3	Резистор	11 кОм 0.25Вт	1
R4	Резистор	56 Ом 2Вт	1
R5,R6	Резистор	22 Ом 0.25Вт	2
R7,R8	Резистор	820 Ом 0.25Вт	2
R9,R10	Резистор	22 Ом 2Вт	2
F1	Предохранитель	15А	1

Частота ШИМ задается элементами C4,R3. С помощью этого калькулятора вы сможете рассчитать эти элементы или частоту. Калькулятор вычисляет частоту генерации самой tl494, а частота преобразования (на трансформаторе) будет вдвое ниже (делится на два), необходимо это учесть при расчете трансформатора.

Элементы С4-1нф и R3-11кОм обеспечивают частоту преобразования равную 50кГц, именно на нее я рассчитывал трансформатор (читайте ниже).

Если после изготовления трансформатора и сборки преобразователя, греются на холостом ходу ключи, а также трансформатор, то следует повысить частоту ШИМ, либо добавить витки в первичной обмотке. Совсем забыл, это если во вторичке нет короткого замыкания и нет ошибок в выходном выпрямителе.

Если на холостом ходу ничего не греется, а на нагрузке происходит чрезмерное выделение тепла в трансформаторе, значит нужно понизить частоту элементами C4 или R3, либо уменьшить количество витков первичной обмотки.

Расчет и намотка трансформатора автомобильного преобразователя.

Теперь приступим к самой увлекательной части, намотке трансформатора!

Габариты моего кольцевого сердечника 40мм-25мм-11мм, марка 2000МН. Если ваше кольцо имеет другие размеры или проницаемость, то количество витков нужно рассчитывать, возможно оно будет отличаться от моего.

Скачиваем и запускаем программу Lite-CalcIT(2000).

Схему преобразования выбираем Пуш-пул, схема выпрямления двухполярная со средней точкой, тип контроллера TL494, частоту ставьте 50-100 кГц, в зависимости от частотозадающих элементов C4,R3, далее выбираем нужное нам на выходе и на входе напряжения, выбираем также диаметр провода.

Как видно по фото, программа считает равное количество витков первичной обмотки для 50кГц и для 70кГц.

Пару слов скажу про напряжение. При расчете я указал входное напряжение 10В-11В-13В, а после того как собрал преобразователь, при испытаниях замерил напряжение на клеммах аккумулятора 13,5 Вольт, в итоге на выходе получил не +-35В а +-46В на холостом ходу. Поэтому номинальное ставьте не 11В, а 13,5В. Минимальное и максимальное соответственно 11В и 14,5В.

В ходе расчета, я получил количество витков первичной обмотки 5+5, провод диаметра 0.85мм сложенный в пять жил. И как же это понять, спросите меня вы! Но тут ничего сложного, итак, приступим…

Мотаем первичную обмотку.

Сначала, обмотаем наше колечко диэлектриком.

Все обмотки будем мотать в одну сторону, в какую, выбирать вам. Единственное правило, в одну сторону!

Мотаем одним куском проволоки 5 витков. Берем еще кусок проволоки, и виток к витку мотаем еще 5 витков, и так далее виточек к виточку, пока не получим 5 витков в 10 жил (5+5 жил).

Далее разделим по 5 жил и скрутим выводы.

Кладем изоляцию на первичную обмотку.

Сразу зачищаем хвосты, скручиваем и усаживаем в термоусадку.

Все, первичная обмотка у нас готова.

Объясню, что мы получили. Нам нужна первичная обмотка, имеющая 10 витков в 5 жил с отводом от середины (5+5 витков). Мы могли намотать так, сначала мотаем 5 витков 5 жилами, распределенными равномерно по всему кольцу, далее делаем отвод , кладем изоляцию, и сверху еще 5 витков 5 жилами. Получим тоже самое 5+5 витков проводом в 5 жил., ну или 10 витков с отводом от середины, кому как нравится называть. Минус данного способа в том, что обмотки могут быть не одинаковыми, а это плохо, так же чем больше слоев у трансформатора, тем ниже его КПД.

Поэтому, мы мотали сразу 10 жилами 5 витков, далее разделили, и получили две одинаковых обмотки имеющих по 5 витков из 5 жил. Давайте разберемся, как соединить данные обмотки. Тут ничего сложного, начало одной обмотки соединяем с концом другой. Главное не перепутать, и не соединить начало одной обмотки с её же концом.)))))

В статье “Расчет и намотка импульсного трансформатора” описан именно такой метод намотки вторичной обмотки понижающего преобразователя, предлагаю посмотреть.

Соединяются выводы первички на самой плате. Если все правильно соединили, то средняя точка должна прозвониться с верхним и нижним плечом , показав нулевое сопротивление на мультиметре.

Ну, вроде бы объяснил. Друзья простите если много воды!

Мотаем вторичные обмотки.

По расчетам я получил 16+16 витков, проводом диаметр, которого равен 0.72мм, сложенным в 2 жилы. То есть 32 витка с отводом от середины. Запомните, если есть отвод от середины, то значит каждую половину нужно распределять по всему кольцу, а не на половине кольца.

Берем двойной провод и мотаем 16 витков в ту же сторону, что и первичную обмотку. У меня влезло 17 витков, я не стал перематывать и оставил 17 виточков. Далее выводы зачистил, скрутил и посадил в термоусадку.

Берем двойной провод и мотаем еще 16 витков (у меня 17 витков) между витками предыдущей обмотки, в том же направлении. Посадил в термоусадку другого цвета, чтобы не ошибиться при соединении.

Вторичная обмотка соединяется на плате, аналогично первичной обмотке (начало одной соединяется с концом другой).

С трансформатором вроде бы закончили. Ура, Ура, Ура!

Дроссель мотается на желтом колечке, двумя жилами проводом, диаметр которого составляет 0,85мм, имеет 11 витков. Колечко выдернуто из БП ПК.

Если найдете диоды Шоттки КД213, ставьте их. Можно попробовать спаять по два штуки FR607. Либо переделать схему выпрямления и установить сборки из диодов Шоттки, которые можно поставить на радиатор.

Получился вот такой автомобильный преобразователь на TL494 для усилителя НЧ.

В итоге после испытаний, пришлось по два виточка с каждой вторичной обмотки убрать.

В итоге после испытаний, пришлось по два виточка с каждой вторичной обмотки убрать. Данное действие вызвано большим выходным напряжением. В результате получил 15+15 витков во вторичной обмотке.

В архиве под статьей две печатные платы, одна под КД213, вторая под FR607. Изначально плата под КД213 была взята из интернета, переработана и адаптирована мной под FR607. При желании вы можете сами развести печатную плату под ваши типоразмеры элементов, трансформатора и внутренние размеры корпуса.

Про ток потребления…

Чтобы вы задавали меньше вопросов в комментариях, которые я постоянно чищу, хочу объяснить одну простую вещь. При воспроизведении 100Вт мощности на акустическую систему с помощью усилителя класса AB, повышающий преобразователь будет потреблять ток 17 Ампер! Это очень большой ток, который должен обеспечить ваш аккумулятор или генератор, а также провода большого сечения, соединяющие аккумулятор и преобразователь. Поэтому комментарии типа:«Я нагрузил преобразователь усилителем 100Вт и у меня упало напряжение на выходе до 0В, схема не рабочая!» будут сразу удаляться без ответа. Обеспечьте схему мощным источником и хорошими проводами, а также считайте ток потребления.

Как считать ток потребления?

Если мы нагрузим схему усилителем класса AB мощностью 100Вт (с синусоидальным сигналом), то усилитель будет потреблять примерно 180Вт, так как КПД класса AB примерно равен 50-55%. КПД преобразователя будет зависеть от многих параметров, в том числе от намотки и материалов трансформатора, частоты и ширины импульсов ШИМ. Если представить, что КПД нашего устройства и достигнет 85%(что маловероятно), то нагрузив схему усилителем потребляющим 180Вт, преобразователь будет потреблять уже 212Вт, это в лучшем случае, а то и больше. Теперь мощность 212Вт разделим на напряжение борта 12В (под нагрузкой) и получим ток 17Ампер. Это в самом лучшем случае. Конечно, мы не слушаем синусоидальный сигнал, но картина от этого красивее не становится.

Поэтому, нагружайте схему разумными мощностями и обеспечьте ее хорошим источником и проводами нужного сечения.

Калькулятор расчета частоты TL494 СКАЧАТЬ

Источник