(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.
Параметры микросхемы TL494
Поскольку первичная и вторичная обмотки взаимно скручены, вторичные обмотки приводятся в действие этим переменным магнитным полем. Если у вас возникли проблемы с пониманием того, как можно обматывать провода без какого-либо прямого соединения, посмотрите на него как на предметы в стиральной машине. Элементы на внешнем периметре корзины не касаются мешалки, но они все еще остаются трясет вокруг него. Вода в стиральной машине аналогична магнитному полю, окружающему первичную и вторичную обмотки.
Они просто переключают источники питания. Основание шасси является основным заземлением для импульсного источника питания. Если вам предлагается использовать клемму заземления шасси в качестве эталона, вы помещаете датчик черного метра на землю шасси. Много раз, источник питания переключения будет иметь провод заземления, который соединяется с радиатором на печатной плате. «Иногда» этот провод напрямую подключается к заземлению шасси, но много раз он подключается через конденсатор или через резистор и конденсатор параллельно.
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.
Не используйте этот провод для справки при измерении напряжения или сопротивления. Удаленный терминал - это терминал, используемый для включения или выключения питания. Выше было указано, что следы были по существу плоскими. Ранние схемы касались плат как печатных монтажных плат.
Выбор ядра: Выбор основного ядра важен при проектировании трансформатора. В выборе есть много переменных, которые играют определенную роль. Как вы знаете, провод имеет сопротивление. Когда вы пропускаете ток через это сопротивление, провод будет рассеивать тепло. Чем больше ток, тем больше тепла. Чтобы уменьшить тепло, увеличьте поперечное сечение медного проводника. Чтобы определить количество меди, в которой вы нуждаетесь, вы можете использовать число циркулярных мил меди на ампер тока. Существует множество факторов, определяющих круговые милы на ампер.
- 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;
- компаратор ШИМ DA2;
- 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.
Затем вы должны учитывать рабочий цикл электропитания в целом. Это относится к количеству времени, в течение которого питание подается на полную мощность. Источник питания, который непрерывно подает свой выход на что-то вроде фиктивного нагрузочного резистора, будет работать со 100% -ным рабочим циклом. Источник питания, управляющий аудиоусилителем, будет работать на чем-то более близком к 50% -ному циклу заполнения. Если бы этот усилитель в течение длительного периода времени подвергался жесткому отсечению, эффективный рабочий цикл мог быть ближе 75 или 80%.
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 .
Предупреждаем , от правильного изготовление трансформатора сильно зависит роботоспособность блока преобразователя. Он мотается на феритовом кольце марки 2000НМ размерами 40*25*11 мм. Сначала нужно напильником закруглить все грани, обмотать его полотняной изолентой. Первичная обмотка намотана жгутом который состоит из 5 жил толщиной 0,7мм и содержит 2*6 витков, то есть 12. Мотается она так: берем одну жилу и мотаем ею 6 витков равномерно распределенных по кольцу, потом следующую мотаем вплотну к первой и так все 5 жил. На выводах жилы скручиваются. Потом на свободной от проводов части кольца начинаем мотать вторую половину первичной обмотки таким же образом. Получаем две равноценных обмотки. После этого обматываем кольцо изолентой и мотаем вторичную обмотку проводом 1,5мм 2*18 витков так же как и первичку. Чтобы при первом пуске ничего не сгорело, надо включать через резисторы Ом на 100 в каждом плече, а первичку трансформатора через лампу на 40-60 Ватт и все будет гуд даже при случайных ошибках. Небольшое дополнение: в схеме блока фильтров есть небольшой дефект, детали с19 r22 следует поменять местами, так как при вращении фазы на осциллографе появляется затухание амплитуды сигнала. В общем этот повышающий преобразователь напряжения можно смело рекомендовать для повторения, так как успешно собран он был уже многими радиолюбителями.
Описание ее по традиции начнем с назначения и перечня внутренних устройств. Она представляет собой ШИМ-контроллер с фиксированной частотой, предназначенный преимущественно для применения в ИБП, и содержащий следующие устройства: генератор пилообразного напряжения (ГПН); усилители ошибки; источник эталонного (опорного) напряжения +5 вольт; схема регулировки «мертвого времени»; выходные транзисторные ключи на ток до 0,5 ампер; схема выбора одно-или двухтактного режима работы.
Это примерно 123 ампер тока. Это просто не практично для аудиоусилителя. Много раз первичная и вторичная будут иметь примерно такое же количество меди на первичной, как на вторичной. Это означает, что ядро должно удерживать примерно вдвое медь, используемую только для первичного. Для тороидальных сердечников коэффициент «обмотки» обычно равен 2.
Он может быть более или менее, но обычно это используется в различных расчетах. Область окна или обмотки - это область внутри тороидального сердечника. Это коэффициент замотки всего 5%. Это означает, что ядро немного больше, чем должно быть. Это не является серьезной проблемой здесь. Если бы это был коммерческий проект, в котором счетчики бобов искали самое дешевое возможное решение, то вы, скорее всего, выбираете немного меньший сердечник. Другие производители ядра используют указатели чисел. Выше было использовано понятие «проницаемость».
Предельные параметры
Как и у любой другой микросхемы, у TL494CN описание в обязательном порядке должно содержать перечень предельно допустимых эксплуатационных характеристик. Дадим их на основании данных Motorola, Inc: Напряжение питания: 42 вольт. Напряжение на коллекторе выходного транзистора: 42 вольт. Ток коллектора выходного транзистора: 500 мА. Диапазон входного напряжения усилителя: от — 0,3 вольт до +42 вольт. Рассеиваемая мощность (при t< 45 C): 1 ватт. Диапазон температур хранения: от -55 до +125 С. Диапазон рабочих температур окружающей среды: от 0 до +70 С. Следует отметить, что параметр 7 для микросхемы TL494IN несколько шире: от –25 до +85 С.
Это значение указывает на относительную величину индуктивности, которую вы получите, когда используете материал в качестве сердечника в катушке провода. Первоначальная проницаемость - это проницаемость, которую материал будет иметь, когда сигнал низкого уровня используется для определения проницаемость. Когда ядро подвергается более сильному магнитному полю, проницаемость падает.
Принцип работы TL494
Возможно, вы захотите спроектировать свои силовые трансформаторы для работы в температурном диапазоне, где потеря является самой низкой. Это означает, что трансформатор должен быть сконструирован немного более консервативно. Они прочны и относительно просты в управлении. Есть и другие, которые имеют гораздо более высокий ток, но им гораздо труднее управлять.
TL494CN Описание на русском языке выводов ее корпуса приведено на рисунке, расположенном ниже.
Микросхема помещена в пластиковый (на это указывает литера N в конце ее обозначения) 16-контактный корпус с выводами pdp-типа.
Внешний вид микросхемы
TL494CN: схема функциональная
Итак, задачей данной микросхемы является широтноимпульсная модуляция (ШИМ, или англ. Pulse Width Modulated (PWM)) импульсов напряжения, вырабатываемых внутри как регулируемых, так и нерегулируемых ИБП. В блоках питания первого типа диапазон длительности импульсов, как правило, достигает максимально возможной величины (~ 48% для каждого выхода в двухтактных схемах, широко используемых для питания автомобильных аудио усилителей). Микросхема TL494CN имеет в общей сложности 6 выводов для выходных сигналов, 4 из них (1, 2, 15, 16) являются входами внутренних усилителей ошибки, используемых для защиты ИБП от токовых и потенциальных перегрузок. Контакт No 4 – это вход сигнала от 0 до 3 вольт для регулировок скважности выходных прямоугольных импульсов, а No 3 является выходом компаратора и может быть использован несколькими способами. Еще 4 (номера 8, 9, 10, 11) представляют собой свободные коллекторы и эмиттеры транзисторов с предельно допустимым током нагрузки 250 мА (в длительном режиме не более 200 мА). Они могут соединяться попарно (9 с 10, а 8 с 11) для управления мощными полевыми транзисторами (MOSFET-транзисторов) с предельно допустимым током 500 мА (не более 400 мА в длительном режиме).
Это обеспечит надежную поставку, если они будут правильно управляться. Радиаторы сильно анодированы, поэтому анодирование действует как электрический изолятор, но очень эффективно передает тепло. Если вы используете что-то вроде силиконовых резиновых прокладок, есть еще больше переменных. Тепловая эффективность на основе кремния зависит от его состава. Это также зависит от силы зажима. Слюдяные изоляторы с термическим соединением - хороший изолятор, как и пленка Каптона. Поскольку текущий рейтинг падает с повышением температуры, радиатор с большей массой за транзисторами, как правило, производит более надежную поставку.
Микросхема имеет встроенный источник опорного напряжения (ИОН) +5 В (No 14). Он обычно используется в качестве эталонного напряжения (с точностью ± 1%), подаваемого на входы схем, потребляющих не более 10 мА, например, на вывод 13 выбора одно-или двухтактного режима работы микросхемы: при наличии на нем +5 В выбирается второй режим, при наличии на нем минуса напряжения питания – первый. Для настройки частоты генератора пилообразного напряжения (ГПН) используют конденсатор и резистор, подключаемые к контактам 5 и 6 соответственно. И, конечно, микросхема имеет выводы для подключения плюса и минуса источника питания (номера 12 и 7 соответственно) в диапазоне от 7 до 42 вольт. Из схемы видно, что имеется еще ряд внутренних устройств в TL494CN.
Если вы используете конденсатор с высоким температурным коэффициентом и конструкцией поставки является незначительным, значительное изменение температуры может привести к сбою питания. Размер провода: мы покрывали размер провода, и было указано, что этот источник питания использует 3 нити 14 г для Главная. Если вы создадите источник питания примерно на 600 Вт, а провод рассчитан на высокие температуры, и поток воздуха над трансформатором, это количество меди будет производить надежный трансформатор. Опять же, если вы хотите построить поставку немного более консервативно, вы можете использовать больше меди. Это может использоваться для любого источника питания до 800 Вт и быть надежным. Плотность насыщения насыщения: при проектировании трансформатора вам необходимо найти параметр плотности насыщения потока материала сердечника.
Описание на русском языке их функционального назначения будет дано ниже:
Как и любое другое электронное устройство, данная микросхема имеет свои входы и выходы. Мы начнем с первых. Выше уже было дан перечень этих выводов TL494CN.
Описание на русском языке их функционального назначения будет далее приведено с подробными пояснениями.
Вывод 1
Это положительный (не инвертирующий) вход усилителя сигнала ошибки 1. Если напряжение на нем ниже, чем напряжение на выводе 2, выход усилителя ошибки 1 будет иметь низкий уровень. Если же оно будет выше, чем на контакте 2, сигнал усилителя ошибки 1 станет высоким. Выход усилителя по существу, повторяет положительный вход с использованием вывода 2 в качестве эталона. Функции усилителей ошибки будут более подробно описаны ниже.
Вывод 2
Это отрицательное (инвертирующий) вход усилителя сигнала ошибки 1. Если этот вывод выше, чем на выводе 1, выход усилителя ошибки 1 будет низким. Если же напряжение на этом выводе ниже, чем напряжение на выводе 1, выход усилителя будет высоким.
Вывод 15
Он работает точно так же, как и No 2. Зачастую второй усилитель ошибки не используется в TL494CN. Схема включения ее в этом случае содержит вывод 15 просто подключенный к 14-му (опорное напряжение +5 В).
Вывод 16
Он работает так же, как и No 1. Его обычно присоединяют к общему No 7, когда второй усилитель ошибки не используется. С выводом 15, подключенным к +5 вольт и No 16, подключенным к общему, выход второго усилителя низкий и поэтому не имеет никакого влияния на работу микросхемы.
Вывод 3
Этот контакт и каждый внутренний усилитель TL494CN связаны между собой через диоды. Если сигнал на выходе какого-либо из них меняется с низкого на высокий уровень, то на No 3 он также переходит в высокий. Когда сигнал на этом выводе превышает 3,3 вольт, выходные импульсы выключаются (нулевая скважность). Когда напряжение на нем близко к 0 В, длительность импульса максимальна. В промежутке между 0 и 3,3 вольт, длительность импульса составляет от 50% до 0% (для каждого из выходов ШИМ-контроллера — на выводах 9 и 10 в большинстве устройств). Если необходимо, контакт 3 может быть использован в качестве входного сигнала или может быть использован для обеспечения демпфирования скорости изменения ширины импульсов. Если напряжение на нем высокое (> ~ 3,5 вольт), нет никакого способа для запуска ИБП на ШИМ-контроллере (импульсы от него будут отсутствовать).
Вывод 4
Он управляет диапазоном скважности выходных импульсов (англ. Dead-Time Control). Если напряжение на нем близко к 0 В, микросхема будет в состоянии выдавать как минимально возможную, так и максимальную ширину импульса (что задается другими входными сигналами). Если на этот вывод подается напряжение около 1,5 вольт, ширина выходного импульса будет ограничена до 50% от его максимальной ширины (или ~ 25% рабочего цикла для двухтактного режима ШИМ-контроллера). Если напряжение на нем высокое (> ~ 3,5 вольт), нет никакого способа для запуска ИБП на TL494CN. Схема включения ее зачастую содержит No 4, подключенный напрямую к земле. Важно запомнить! Сигнал на выводах 3 и 4 должен быть ниже ~ 3,3 вольт. А что будет, если он близок, например, к + 5 вольт? Как тогда поведет себя TL494CN? Схема преобразователя напряжения на ней не будет вырабатывать импульсы, т.е. не будет выходного напряжения от ИБП.
Вывод 5
Служит для присоединения время задающего конденсатора Ct, причем второй его контакт присоединяется к земле. Значения емкости обычно от 0,01 F до 0,1 F. Изменения величины этого компонента ведут к изменению частоты ГПН и выходных импульсов ШИМ-контроллера. Как правило, здесь используются конденсаторы высокого качества с очень низким температурным коэффициентом (с очень небольшим изменением емкости с изменением температуры).
Вывод 6
Для подключения время задающего резистора Rt, причем второй его контакт присоединяется к земле. Величины Rt и Ct определяют частоту ГПН. f = 1,1: (Rt х Ct).
Вывод 7
Он присоединяется к общему проводу схемы устройства на ШИМ-контроллере.
Вывод 12
Он замаркирован литерами VCC. К нему присоединяется «плюс» источника питания TL494CN. Схема включения ее обычно содержит No 12, соединенный с коммутатором источника питания. Многие ИБП используют этот вывод, чтобы включать питание (и сам ИБП) и выключать его. Если на нем имеется +12 вольт и No 7 заземлен, ГПН и ИОН микросхемы будут работать.
Вывод 13
Это вход режима работы. Его функционирование было описано выше.
Это говорит о максимальной плотности потока, которую материал может выдерживать. Вы должны намотать сердечник так, чтобы плотность потока не достигала плотности потока насыщения. Это гарантирует, что ядро никогда не достигнет насыщения. Если ядро достигает насыщения, есть очень хороший шанс, что источник питания будет расти в пламени. На следующем рисунке показано, как он рассчитан. Он также доступен в техническом описании для используемого ядра.
Основные размерные свойства. Большая часть приведенной ниже информации представлена в технических описаниях для различных ядер, но если у вас нет данных, может оказаться полезной следующая информация. Эффективная площадь поперечного сечения: расчеты из измеренных размеров будут немного больше фактической эффективной площади из-за радиусов, но это приблизит вас к большинству расчетов.
Функции выводов выходных сигналов
Выше они же были перечислены для TL494CN. Описание на русском языке их функционального назначения будет ниже приведено с подробными пояснениями.
Вывод 8
На этой микросхеме есть 2 npn-транзистора, которые являются ее выходными ключами. Этот вывод – коллектор транзистора 1, как правило, подключенный к источнику постоянного напряжения (12 вольт). Тем не менее в схемах некоторых устройств он используется в качестве выхода, и можно увидеть на нем меандр (как и на No 11).
Вывод 9
Это эмиттер транзистора 1. Он управляет мощным транзистором ИБП (полевым в большинстве случаев) в двухтактной схеме либо напрямую, либо через промежуточный транзистор.
Вывод 10
Это эмиттер транзистора 2. В однотактном режиме работы сигнал на нем такой же, как и на No 9. В двухтактном режиме сигналы на NoNo 9 и 10 противофазны, т. е. когда на одном высокий уровень сигнала, то на другом он низкий, и наоборот. В большинстве устройств сигналы с эмиттеров выходных транзисторных ключей рассматриваемой микросхемы управляют мощными полевыми транзисторами, приводимыми в состояние ВКЛЮЧЕНО, когда напряжение на выводах 9 и 10 высокое (выше ~ 3,5 В, но он никак не относится к уровню 3,3 В на NoNo 3 и 4).
Вывод 11
Это коллектор транзистора 2, как правило, подключенный к источнику постоянного напряжения (+12 В). Примечание: В устройствах на TL494CN схема включения ее может содержать в качестве выходов ШИМ-контроллера как коллекторы, таки эмиттеры транзисторов 1 и 2, хотя второй вариант встречается чаще. Есть, однако, варианты, когда именно контакты 8 и 11 являются выходами. Если вы найдете небольшой трансформатор в цепи между микросхемой и полевыми транзисторами, выходной сигнал, скорее всего, берется именно с них (с коллекторов).
Вывод 14
Это выход ИОН, также описанный выше.
Принцип работы
Длина магнитного пути: длина магнитного пути - это длина по центру тороидального сердечника. Плотность потока: формула для расчета плотности потока показана на следующем рисунке. Источник питания имеет рабочую частоту 30 кГц. Трансформатор имеет в общей сложности 8 первичных оборотов.
Если вы не понимаете, как вы получаете вдвое больше напряжения зарядной системы, вернитесь к тому, на котором показаны первичные и вторичные обмотки. Основная математика диктует, что увеличение чего-либо на дне фракции снижает плотность магнитного потока. Увеличение чего-либо на вершине фракции увеличивает плотность магнитного потока. Используя эту простую связь, вы можете легко увидеть, как связаны все переменные. Ядро получило бы больше потерь, но это может не вызвать никаких проблем. Если конструкция трансформатора не была настолько консервативной, вам придется сделать несколько изменений.
Рассмотрим как же работает микросхема TL494CN. Описание порядка ее работы дадим по материалам Motorola, Inc. Выход импульсов с широтной модуляцией достигается путем сравнения положительного пилообразного сигнала с конденсатора Ct с любым из двух управляющих сигналов. Логические схемы ИЛИ-НЕ управления выходными транзисторами Q1 и Q2, открывают их только тогда, когда сигнал на тактовом входе (С1) триггера (см. функциональную схему TL494CN) переходит в низкий уровень. Таким образом, если на входе С1 триггера уровень логической единицы, то выходные транзисторы закрыты в обоих режимах работы: однотактном и двухтактном. Если на этом входе присутствует сигнал тактовой частоты, то в двухтактном режиме транзисторные ключи открываются поочередно по приходу среза тактового импульса на триггер. В однотактном режиме триггер не используется, и оба выходных ключа открываются синхронно. Это открытое состояние (в обоих режимах) возможно только в той части периода ГПН, когда пилообразное напряжение больше, чем управляющие сигналы. Таким образом, увеличение или уменьшение величины управляющего сигналом вызывает соответственно линейное увеличение или уменьшение ширины импульсов напряжения на выходах микросхемы. В качестве управляющих сигналов может быть использовано напряжение с вывода 4 (управление «мертвым временем»), входы усилителей ошибки или вход сигнала обратной связи с вывода 3.
Увеличение числа первичных оборотов потребует другого трансформатора, но это уменьшит плотность потока. Также необходимо будет изменить количество оборотов вторичного устройства, чтобы увеличить вторичное напряжение. Нет реального преимущества использования более 10 В, и ему сложно управлять воротами при использовании большего напряжения. Размер сердечника: не выбирайте слишком большое ядро. Если сердечник слишком велик, вероятно, будет плохая связь между первичной и вторичной обмотками. Если вы можете как можно меньше уменьшить индуктивность утечки, будет легче контролировать пики.