TL494 Smps Kontrol Entegresi Hakkında

Bir çoğumuzun tanıdığı süper bir anahtarlamalı güç kaynağı kontrol entegresi TL494 bu entegre hakkında Türkçe bilgiler tasarımlarınızda yapacağınız devrelerde ya da benzer sistemleri çözmenizde işinize yarayabilir ayrıca benzer kontrol entegrelerini çözmenizde yardımcı olacaktır örnegin SG3525 SG3524 vb.

TL494 için Texas Instruments firmasının hazırladığı detaylı uygulama notlarındaki bilgiler ve içinde bulunan 32 volt Girişli 5 volt 10 amper çıkışlı 20 KHz bir Regülatör devresi üzerinden çözebildiğim kadarı ile bilgi verilecek elimden geldiği kadar detaylı açıklama yapmaya çalıştım.

Entegre bir çok bölümden oluşmakta bir bütün olarak bakıldığında her entegre gibi çözülmesi zor ama iç açılıma bakın her şey ortada Karışıklık olmaması için yazıdaki hazırladığım şemalarda (amplifikatörler) böümleri tek tek belirttim

İngilizce Kaynak TL494 Application Report

Sizlerinde katkıları ile eksikler kapatılırsa bu entegre tam olarak çözülür :) hatırlıyorumda bir ara sadece Osilatör kapasitör ve direnç hesaplaması nasıl yapılıyor diye uzun süre araştırmıştım umarım yazının az çok faydası dokunur fazla uzatmadan başlayalım :)

TL494 Hakkında Özet Bilgi

TL494 ile ilk tanışmam bilgisayar güç kaynakları sayesinde oldu ilk tasarım kimindir bilmiyorum ama bir dönem sonra sadece at,atx güç kaynakları için milyonlarca üretilmiştir ne kadar eski klasik olsada hala iş görüyor ve uzun süre piyasada tutunacak tahminimce. Bir çok üretici farklı isimlerde piyasaya sürüyor bildiklerim : DBL494, MB3759, KA7500, S494

TL494 Görünümü

İç yapısı bağlantı pin bilgileri

Besleme voltajı en az 7 volt en yüksek 42 volt ideal voltaj 12..15 volt 2 çıkışı bulunmakta kanal başına 200ma güç verebiliyor hata amplifikatörü ve 5 volt kararlı referans regülatörü bulunmakta bjt ve mosfet transistörleri kontrol edebilir fiyatı ucuz ve piyasada bolca bulunmakta

Osilatör Hesaplaması

Çalışmala Frekansı Osilatör 5 numaralı CT ve 6 numaralı RT pinlerine bağlanan pasif elemanlar ile sağlanır

Benim pc güç kaynaklarında gördüğüm değerler genelde 1nf ve 12k…16k arası

RT direnci 10k Olarak Belirlenip CT kondansatör değerleri aşağıdaki tabloya göre değiştirilirse çalışma frekansı :

CT 1nf 50 KHz
CT 1.5nf 40 KHz
CT 2.2nf 25 KHz

CT timing kondansatör genelde düşük değerler olur 1nf 1.5nf (uygulama notlarında 1nf sabit olarak belirlenip RT direnç hesabı yapılmış)

20 KHz için CT timing kapasitör 1nf RT timing rezistör 50k

Oscillator : Connecting an external capacitor and resistor to pins 5 and 6 controls the TL494 oscillator frequency. The oscillator is set to operate at 20 kHz, using the component values calculated by equations 8 and 9:

Hata Kuvvetlendirici Bölümü (Error Amplifier)

Şimdi entegreyi bir bütün olarak değil parça parça inceleyelim en basitinden opamlar transistörler ile yapılmış devre olarak düşünün

Devremizin çıkış gerilimi 5 volt Error Amplifier devresi 5 volt çıkış gerilimini karşılaştırarak çıkış gerilimi için Pals genişligini kontrol eder yayınladığım pc güç kaynağı modifiye devrelerinde pin 1 üzeindeki direnç değerlerini değiştirerek çıkış voltajını ayarlıyordum

Resimde gördüğünüz Çıkış bölümünden 5.1k 2 adet direnç ile 2.5v seviyesine düşürülen gerilimden pin 1 (non inverting giriş) bilgi alıyor iki direncin ortasındaki değer 2.5v ben bu iş için daha önce tanıttığım MiscEl programını kullanıyorum işimi kolaylaştırıyor bakınız : Süper Elektronik Hesaplama Programı MiscEl

Simple Circuit bölümünden Voltage Divider seçilir Analyze bölümünde R1 ve R2 değerleri giriş voltajı eklenir sonuç tüm detayları ile çıkar (Unloaded Vout:) Şaseye karşı bağlı olan R2 5.1k direnci yerine ayarlı direnç takılarak çıkış voltajı ayarlanabilir

Çıkış voltajımız 12v olsaydı direnç değerleri 12v ile 2.5v referans voltajı almak için ayarlanacaktı

TL494 içinde bulunan 5 volt referans regülatöründeki 5 volt gerilim (pin 14) aynı yöntem ile 5.1k dirençler ile bölünür ve 2.5v elde edilir Pin 2 ya bağlanır stabilisyonun artması için hata amplifikatör çıkışından inverting girişe 51k (R4) direnç ile geri besleme yapılmıştır devrenin DC kazancı 100 dür.

Error Amplifier

The error amplifier compares a sample of the 5-V output to the reference and adjusts the PWM to maintain a constant output current

Error-Amplifier Section

The TL494 internal 5-V reference is divided to 2.5 V by R3 and R4. The output-voltage error signal also is divided to 2.5 V by R8 and R9. If the output must be regulated to exactly 5.0 V, a 10-kΩ potentiometer can be used in place of R8 to provide an adjustment. To increase the stability of the error-amplifier circuit, the output of the error amplifier is fed back to the inverting input through R7, reducing the gain to 100.

Akım Sınırlama (Current limit Amplifier)

10 Amperlik çıkış akımı için Limitleme devresi aşağıda görülmektedir

10 amper yük akımı 1.5 amper indüktör akımı belirlenmiştir

R1 ve R2 dirençleri pin 14 Vref (5volt) ucundan aldığı voltajı 1 volt civarında sabitler R3 direnci şaseye seri bağlanır yani devreye bağlanan yüke – R3 üzerinden gider direnç üzerinden 10 amper akım geçtiğinde ucrarında düşecek olan 1 volt Akım sınırlamanın non inverting girişine (pin 16) gelecek ve çıkış darbe genişligi kısılacak R3 akım sınırlama direncidir genelde yüksek güçlü olur taş direnç ya da değeri çok düşük olduğu için tel kullanılır hesabı ise

Current-Limiting Amplifier

The power supply was designed for a 10-A load current and an IL swing of 1.5 A; therefore, the short-circuit current should be:

Current-Limiting Circuit

Resistors R1 and R2 set the reference of about 1 V on the inverting input of the current-limiting amplifier. Resistor R11, in series with the load, applies 1 V to the noninverting terminal of the current-limiting amplifier when the load current reaches 10 A. The output-pulse width is reduced accordingly. The value of R11 is:

R11= 1V/10A=0.1 ohm

Soft Start

TL494 entegresinin çıkışlarını iletime yavaş geçirmek için Soft Start ramp osilatör devresi kullanılır bazı smps besleme devrelerinde ilk çalışmada çıkış voltajı kısa bir süre sonra gelir işte bunu sağlamak için soft start kullanılır genelde C2 2.2uf …4.7 uf arası RT 4.7k….10k arası R6 1k…4.7k arası

Aşağıdaki evre şemasında eğrilere bakıldığında pals genişliginin yavaş yavaş arttığı görülüyor genelde Soft start zamanı 25 ile 100 clock saat darbesi kadar R6 direnci sabit 1k olarak belirlenip 50us baz alınarak çalışma frekansı ile C2 kondansatörü hesaplanabilir

The soft-start circuit allows the pulse width at the output to increase slowly applying a negative slope waveform to the dead-time control input (pin 4). Initially, capacitor C2 forces the dead-time control input to follow the 5-V regulator, which disables the outputs (100% dead time). As the capacitor charges through R6, the output pulse width slowly increases until the control loop takes command. With a resistor ratio of 1:10 for R6 and R7, the voltage at pin 4 after start-up is 0.1 × 5 V, or 0.5 V. The soft-start time generally is in the range of 25 to 100 clock cycles. If 50 clock cycles at a 20-kHz switching rate is selected, the soft-start time is:

t= 1/f = 1/20 KHz = 50us per us clock clyce

The value of the capacitor then is determined by:

C2 soft−start time /R6 (50 us X 50 cycles) 1 k = 2.5 us

Şimdilik bu kadar ne yazıkki ülkemizde üretimde çok gerideyiz bir çok firma Türkçe data sheet çıkartmaz bir çok dilde entegrelerin transişstörlerin bir çok farklı elektronik malzemenin uygulama notları bulumakta bizde elimizdeki ile yetinelim az çok teori ve uygulamalar ile sorunları çözebiliriz TL494 için en iyi kaynak pc güç kaynakları neredeyse tüm kombinasyonlar bu devrelerde uygulanmış

Örnek pc güç kaynağı devre şemaları

ATX DTK Computer PTP-2007-MACRON Power-ATX9912

ATX Wintech Electronics Corp WIN-235PE

ATX PC power supply EC-200X

Power Master 230W ATX