Folha de dados TL494, pinagem, circuitos de aplicação

O IC TL494 é um versátil IC de controle PWM, que pode ser aplicado de muitas maneiras diferentes em circuitos eletrônicos. Neste artigo, discutimos em detalhes sobre as principais funções do IC e também como usá-lo em circuitos práticos.

Descrição geral

O IC TL494 é projetado especificamente para circuitos de aplicação de modulação de largura de pulso de chip único. O dispositivo é criado principalmente para circuitos de controle de fonte de alimentação, que podem ser dimensionados de forma eficiente usando este IC.

O dispositivo vem com um oscilador variável embutido, um estágio controlador de tempo morto (DTC), um controle de flip-flop para direção de pulso, uma precisão Regulador de 5 V , dois amperes de erro e alguns circuitos de buffer de saída.

Os amplificadores de erro apresentam uma faixa de tensão de modo comum de - 0,3 V a VCC - 2V.

O controle de tempo morto comparador é definido com um valor de deslocamento fixo para fornecer aproximadamente 5% de tempo morto constante.

A função do oscilador no chip pode ser substituída conectando o pino RT # 14 do IC com o pino de referência # 14 e fornecendo externamente um sinal dente de serra ao pino # 5 do CT. Esta facilidade também permite acionar muitos CIs TL494 de forma síncrona com diferentes trilhos de alimentação.

Os transistores de saída dentro do chip com saídas flutuantes são organizados para fornecer um emissor comum saída ou um recurso de saída emissor-seguidor.

O dispositivo permite ao usuário obter um tipo push-pull ou uma oscilação de extremidade única em seus pinos de saída configurando apropriadamente o pino nº 13, que é o pino de função de controle de saída.

O circuito interno torna impossível para qualquer uma das saídas produzir um pulso duplo, enquanto o IC está conectado na função push-pull.

Função e configuração do pino

O diagrama e a explicação a seguir nos fornecem as informações básicas sobre a função do pino do IC TL494.

• Pino # 1 e pino # 2 (1 IN + e 1IN-): Estes são os não inversores e inversores entradas do amplificador de erro (amp op 1).
• Pino # 16, Pino # 15 (1 IN + e 1IN-): Como acima, estes são os não inversores e inversores entradas do amplificador de erro (amp op 2).
• Pino 8 e Pino 11 (C1, C2): Estes são os saídas 1 e 2 do IC que se conectam com os coletores dos respectivos transistores internos.
• Pino 5 (CT): Este pino precisa ser conectado a um capacitor externo para configurar a frequência do oscilador.
• Pino nº 6 (RT): Este pino precisa ser conectado a um resistor externo para definir a frequência do oscilador.
• Pin # 4 (DTC): É o entrada do amplificador operacional interno que controla a operação em tempo morto do IC.
• Pino # 9 e Pino # 10 (E1 e E2): Estes são os saídas do IC que se conectam com os pinos do emissor do transistor interno.
• Pin # 3 (Feedback): Como o nome sugere, este entrada O pino é usado para integração com um sinal de amostra de saída para um controle automático desejado do sistema.
• Pino nº 7 (Terra): Este pino é o pino terra do IC, que precisa ser conectado com 0 V da fonte de alimentação.
• Pino # 12 (VCC): Este é o pino positivo de alimentação do IC.
• Pino # 13 (O / P CNTRL): Este pino pode ser configurado para habilitar a saída do IC no modo push-pull ou modo de terminação única.
• Pino # 14 (REF): Este resultado O pino fornece uma saída constante de 5 V que pode ser usada para fixar uma tensão de referência para os amplificadores operacionais de erro, no modo comparador.

Avaliações máximas absolutas

• (VCC) Tensão de alimentação máxima não deve exceder = 41 V
• (VI) Tensão máxima nos pinos de entrada não deve exceder = VCC + 0,3 V
• (VO) Tensão máxima de saída no coletor do transistor interno = 41 V
• (IO) Corrente máxima no coletor do transistor interno = 250 mA
• O calor máximo de soldagem do pino IC a 1,6 mm (1/16 polegada) de distância do corpo do IC não deve exceder 10 segundos a 260 ° C
• Faixa de temperatura de armazenamento Tstg = –65/150 ° C

Condições de operação recomendadas

Os dados a seguir fornecem as tensões e correntes recomendadas que podem ser usadas para operar o IC em condições seguras e eficientes:

• Alimentação VCC: 7 V a 40 V
• Tensão de entrada do amplificador VI: -0,3 V a VCC - 2 V
• VO Tensão do coletor do transistor = 40, corrente do coletor para cada transistor = 200 mA
• Corrente no pino de feedback: 0,3 mA
• Faixa de frequência do oscilador fOSC: 1 kHz a 300 kHz
• Valor do capacitor de temporização do oscilador CT: Entre 0,47 nF a 10000 nF
• Valor do resistor de temporização do oscilador RT: Entre 1,8 k a 500 k Ohms.

Diagrama de Layout Interno

Como usar IC TL494

Nos parágrafos a seguir, aprendemos as funções importantes do IC TL494 e como usá-lo em circuitos PWM.

Visão geral: O IC TL494 é projetado de tal forma que não só apresenta os circuitos importantes necessários para controlar uma fonte de alimentação chaveada, mas também lida com várias dificuldades fundamentais e minimiza a necessidade de estágios de circuito suplementares necessários na estrutura geral.

O TL494 é basicamente um circuito de controle de modulação por largura de pulso (PWM) de frequência fixa.

A função de modulação dos pulsos de saída é alcançada quando o oscilador interno compara sua forma de onda dente de serra por meio do capacitor de temporização (CT) com os dois pares de sinais de controle.

O estágio de saída é alternado no período em que a tensão dente de serra é mais alta do que os sinais de controle de tensão.

À medida que o sinal de controle aumenta, o tempo em que a entrada dente de serra é maior diminui, conseqüentemente, o comprimento do pulso de saída diminui.

Um flip-flop direcionador de pulso orienta alternadamente o pulso modulado para cada um dos dois transistores de saída.

Regulador de referência 5-V

O TL494 cria uma referência interna de 5 V que é alimentada ao pino REF.

Esta referência interna ajuda a desenvolver uma referência constante estável, que atua como um pré-regulador para garantir um abastecimento estável. Essa referência é então usada de forma confiável para alimentar vários estágios internos do IC, como controle de saída lógica, direcionamento de pulso flip-flop, oscilador, comparador de controle de tempo morto e comparador PWM.

Oscilador

O oscilador gera uma forma de onda dente de serra positiva para o tempo morto e os comparadores PWM para que esses estágios possam analisar os vários sinais de entrada de controle.

São o RT e o TC os responsáveis ​​por determinar a frequência do oscilador e, portanto, podem ser programados externamente.

A forma de onda dente de serra gerada pelo oscilador carrega o capacitor de temporização externo CT com uma corrente constante, determinada pelo resistor complementar RT.

Isso resulta na criação de uma forma de onda de tensão de rampa linear. Cada vez que a tensão no TC atinge 3 V, o oscilador rapidamente a descarrega, o que subsequentemente reinicia o ciclo de carga. A corrente para este ciclo de carregamento é calculada através da fórmula:

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

O período da forma de onda dente de serra é dado por:

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

A frequência do oscilador é então determinada usando a fórmula:

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

No entanto, essa frequência do oscilador será compatível com a frequência de saída quando a saída for configurada como terminação única. Quando configurado no modo push-pull, a frequência de saída será 1/2 da frequência do oscilador.

Portanto, para saída de terminação única, a equação nº 3 acima pode ser usada.

Para aplicação push pull, a fórmula será:

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

Controle de tempo morto

A configuração do pino de tempo morto regula o tempo morto mínimo ( períodos de inatividade entre as duas saídas )

Nesta função, quando a tensão no pino DTC excede a tensão de rampa do oscilador, força o comparador de saída a desligar os transistores Q1 e Q2.

O IC tem um nível de deslocamento definido internamente de 110 mV que garante um tempo morto mínimo de cerca de 3% quando o pino DTC é conectado à linha de aterramento.

O tempo morto de resposta pode ser aumentado aplicando uma tensão externa ao pino 4 do DTC. Isso permite ter um controle linear sobre a função de tempo morto do padrão 3% a um máximo de 100%, através de uma entrada variável de 0 a 3,3 V.

Se um controle de faixa total for usado, a saída do IC pode ser regulada por meio de uma tensão externa sem perturbar as configurações do amplificador de erro.

O recurso de tempo morto pode ser empregado em situações onde o controle adicional do ciclo de trabalho de saída torna-se necessário.

Mas para o funcionamento adequado, deve-se garantir que essa entrada seja terminada em um nível de tensão ou aterrado e nunca deve ser deixada flutuando.

Amplificadores de erro

Os dois amplificadores de erro do IC têm um alto ganho e são polarizados através do barramento de alimentação VI do IC. Isso permite uma faixa de modo comum de entrada de -0,3 V a VI - 2 V.

Ambos os amplificadores de erro são configurados internamente para funcionar como amplificadores de fonte única de terminação única, em que cada saída tem apenas capacidade alta ativa. Devido a essa capacidade, os amplificadores são capazes de ativar independentemente para satisfazer uma demanda PWM estreita.

Uma vez que as saídas dos dois amplificadores de erro são amarradas como Portões OR com o nó de entrada do comparador PWM, o amplificador que pode trabalhar com saída de pulso mínimo domina.

Os amplificadores têm suas saídas polarizadas com um dissipador de corrente baixo para que a saída IC garanta PWM máximo quando os amplificadores de erro estão no modo não funcional.

Entrada de controle de saída

Este pino do IC pode ser configurado para permitir que a saída do IC funcione em um modo de terminação única que é ambas as saídas oscilando juntas em paralelo ou em modo push pull produzindo saídas alternadamente oscilantes.

O pino de controle de saída funciona de forma assíncrona, permitindo que tenha um controle direto sobre a saída do IC, sem afetar o estágio do oscilador interno ou o estágio de direcionamento de pulso do flip-flop.

Este pino é normalmente configurado com um parâmetro fixo de acordo com as especificações do aplicativo. Por exemplo, se as saídas IC devem funcionar em paralelo ou de maneira simples, o pino de controle de saída é conectado à linha de aterramento permanentemente. Devido a isso, o estágio de direção de pulso dentro do IC é desabilitado e o flip-flop alternativo para nos pinos de saída.

Além disso, neste modo, os pulsos que chegam ao controle de tempo morto e ao comparador PWM são transportados juntos por ambos os transistores de saída, permitindo que a saída ligue / desligue em paralelo.

Para obter uma operação de saída push pull, o pino de controle de saída simplesmente precisa ser conectado ao pino de referência de saída de + 5V (REF) do IC. Nessa condição, cada um dos transistores de saída liga alternadamente através do estágio flip-flop de direção de pulso.

Transistores de saída

Como pode ser visto no segundo diagrama visto de cima, o chip é composto por dois transistores de saída, os quais possuem terminais emissor e coletor não comprometidos.

Ambos os terminais flutuantes são classificados para absorver (receber) ou fornecer (fornecer) uma corrente de até 200 mA.

O ponto de saturação dos transistores é menor que 1,3 V quando configurado no modo emissor comum, e menor que 2,5 V no colecionador comum modo.

Eles são protegidos internamente contra curto-circuito e sobrecarga de corrente.

Circuitos de Aplicação

Conforme explicado acima, o TL494 é principalmente um IC controlador PWM, portanto, os principais circuitos de aplicação são principalmente circuitos baseados em PWM.

Alguns exemplos de circuitos são discutidos abaixo, os quais podem ser modificados de várias maneiras de acordo com os requisitos individuais.

Carregador solar usando TL494

O design a seguir mostra como o TL494 pode ser configurado de maneira eficaz para criar uma fonte de alimentação chaveada de 5-V / 10-A.

Nesta configuração, a saída funciona em modo paralelo e, portanto, podemos ver que o pino de controle de saída 13 está conectado ao aterramento.

Os dois amplificadores de erro também são usados ​​de forma muito eficiente aqui. Um amplificador de erro controla o feedback de tensão via R8 / R9 e mantém a saída constante na taxa desejada (5V)

O segundo amplificador de erro é usado para controlar a corrente máxima via R13.

Inversor TL494

Aqui está um circuito inversor clássico construído em torno do IC TL494. Neste exemplo, a saída é configurada para funcionar no modo push-pull e, portanto, o pino de controle de saída aqui é conectado com a referência de + 5V, que é obtida a partir do pino # 14. Os primeiros pinos também são configurados exatamente como descrito na folha de dados acima.

Conclusão

O IC TL494 é um IC de controle PWM com saída altamente precisa e recursos de controle de feedback, garantindo um controle de pulso ideal para qualquer aplicação de circuito PWM desejada.

É similar à SG3525 de várias maneiras, e pode ser usado como um substituto eficaz para ele, embora os números dos pinos possam ser diferentes e não exatamente compatíveis.

Se você tiver alguma dúvida relacionada a este IC, sinta-se à vontade para perguntar por meio dos comentários abaixo. Terei todo o gosto em ajudar!

Referência: Folha de dados TL494