Visokiuose savos gamybos prietaisuose dažniausiai naudojamas įšorinis maitblokis (sieninis transformatoriukas- kubelis). Bet jis duoda max 15 … 16V. O jei reikia įžiebti kokį elekroliuminiscencinį indikatorių? (dar vadinama VFD). Aišku galima susirasti koki transformatoriuką duodanti virs 25 … 50V, bet tada kaip maitinti kitus elementus? Čia mums padės antrinis įtampos šaltinis. Aišku galima panaudoti specialią mikroschemą, bet galima panaudoti second-hand čipuką TL494. Likusios detalės irgi iš senų kompų. Tai bus standartinis step-up impulsinis stabilizatorius.

Čia schemutė.

Nuspauskite ant paveikslėlio arba čia, kad pamatyti didesnę schemą.

Pagrindinės detalės be TL494 tai: T1, Q1, L1, D1. T1 valdo galingą mosfetą (nėra jis toks galingas) ir invertuoja signalą. Mosfetas pajungtas pasyvaus įjungimo schema. Nes mažas galingumas. L1 tai kažkos senas induktyvumas iš seno HP printerio (apie 50 vijų laido ant mažos 1cm dydžio feritinės “šeivutės”. D1 tai greitas šotki diodas- irgi rastas kažkokioje plokštėje. Reikia tik žiūrėti, kad VFD indikatoriaus įtampa jo nepramuštu. TL494 pajungta kie netipiškai- panaudotas kitas įėjimo komparatorius, galima jungti ir standartiškai, kaip parašyta senesnėse žinutėse.

Testuodami įrenginius ne perkraukit jų, stenkitės apkrovimą daryti kiek galima labiau simetrišką. Kai su oscilografu testuojį schemą pageidautina atjungti neoninę lemputę ir vietoje jos, prie transformatoriaus apvijos prijungiam paprasta rezistorių.

Čia guli mažas (~500kb XVid AVI) filmukas su oscilogramomis. Atkreipiam dėmesį į tai, kad kai tranzas ir išjungtas, ant jo vistiem matosi kitos fazės impulsas. O jei dar bloga apkrova, blogai sukonstruota schema dar atsiranda ir visokių trugdžių kurie tikrai gali susprogdinti galios mosfetus. Kurdami tokios schemas reikia numatyti viską- pradedant topologija, baigiant plokštės darymą. Kai kada, parazitinius generavimus galima užgesinti pajungiant “snublerius”- paprastutes RC grandines, kurios užtrumpina tuos aukšto dažnio signalus.

O dabar išmintis iš interneto (laisvas vertimas vogto teksto):

	Half-bridge and full-bridge	Push-pull	Forward converter
minimalus mosfeto itampos reikalavimai	maitinimo itampa plius rezervas 230VAC*1,414 + 50V => 400V mosfets	dviguba maitinimo itampa plius didelis rezervas 2*230VAC*1,414+100V => 800V mosfets	dviguba maitinimo itampa plius didelis rezervas 2*230VAC*1,414+100V => 800V mosfets
kiti mosfetu parametrai	vidutines itampos mosfetai 400V , ir <0.2 Ohm vidine varža => didele srove, mažai nuostuoliu	aukštos itampos fetai 800V, >2.0 Ohm vidine varža => mažos sroves , daug nuostoliu	aukštos itampos fetai 800V, >2.0 Ohm vidine varža => mažos sroves , daug nuostoliu
vidinis mosfetu diodas:	turi buti išjungtas, nes kitaip sprogs jei maitinimas <50VDC: vienas atvirkšcias šotki diodas jei maitinimas >50VDC: labiau komplikuota – nuosekliai mažos itampos dideles sroves šotki diodas, vienas lygiagreciai aukštos itampas, ultragreitas diodas. (<250ns)	gali buti ignoruojamas	gali buti ignoruojamas
realios galios reikšmes	daug kW	keli 100W	keli 100W
kas apriboja galios lygi	base-feed transformer core power handling capability (saturation, induced currents causing core heating) mosfet current ratings (paralleling more than two fets, the right way, is tricky) mosfet switching and conduction losses	primary leakage inductance, huge voltage spikes (up to kV range) at increasing power levels, makes use of snubber circuits imperative (=>high heating losses and low efficiency, and high circuit complexity) >=800V fets are expensive and can’t handle much current	(same as for push-pull)
transformer design	needs only one primary transformer design non-critical	needs two identical and well coupled primaries, critical design – requires skills! ;o)	critical design, only one primary only the first quadrant of the ferrite cores’ B-H curve is used, i.e. "transformer core running at only half of what it could handle".
base feed transformer volt-seconds (Vs) imbalance:	full-bridge: minimal danger of saturation, Vs imbalance mainly due to slight differences in mosfet channel on-resistances half-bridge: if the primary has a series coupling capacitor, then Vs imbalance is no big problem	major problems with Vs imbalance as fully identical pri windings are almost impossible to make. The driver circuit absolutely must have pulse-by-pulse current limiting.
tuneable down to DC / 0Hz	yes, by using a primary series coupling capacitor	no (short-circuit at 0 Hz)	no (short-circuit at freq towards 0 Hz)
problems	grief with gate drive transformers or floating channel mosfet driver ICs or optocoupler-tweaking	grief with mosfets constantly dying on overvoltage, gate drive noise	(same as for push-pull)

…

Viskas veikia ir su pasyviu valdymu. Bet jei pakelti perjunginėjimo dažnį ar prikabinti galingesnius mosfetus (o ypač keletą mosfetų) prasideda bėdos. Aišku srovė per vartų ar užtvaros (gate) grandinę neteka, bet ten yra nedidelis kondensatorius. O kai greitai junginėjam, talpa reikia greitai pakrauti ir iškrauti. Pasyvus valdymas turi savo limitus. Bet yra aktyvaus valdymo schemutė. Ši schema dar turi ir signalo inverterį:

Totem pole mosfetų valdymas (push-pull)

Keletas komentarų apie schemą. R5 yra TL494 įšėjimo apkrova. Nereikia didelės srovės, nes sekantis kaskada paprasčiausias tranzistorius. Užtenka ir 1K. Q1 atlieka signalo invertoriaus vaidmenį. R2 apriboja sroves tekančias į “totem pole” sujungtų tranzistorių bazes. Q2 ir Q3 yra poriniai tranzistoriai. R3 naudojamas kai jungiami keli mosfetai- apsaugai nuo savaiminių generavimų. Šis rezistorius tik keli omai. Q1 ir Q3- C945, Q3- A733. Visi tranzistoriai išlupti iš seno kompiuterio maitblokio. R4 simuliuoja apkrovą.

(C945- npn tranzistorius, ~50V, 100mA, 200mW; A733- pnp, ~50V, 100mA, 200mW)

Surinkit porą tokių schemučių ir priderink transformatorių kaip senesnėje žinutėje. Beja, galite pastebėti nežymų schemos efektyvumo padidėjimą. Tik neapkraukit labai stirpriai šią schemą- čia labai daug prazitinių generavimų.

Sekanti pamokėlė 🙂

Tl494 mikroschemos išėjimas ganėtinai silpnas, o mes norim stumdyti dideles sroves. Todėl reikia pajungti galingesnius tranzistorius. Lengviausia (ir kogero pigiausia, nulupti nuo senų kompiuterių motininių plokščių) naudoti n-kanalo lauko tranzistorius (mosfetus). Mums tenka invertuoti TL494 įšėjimą, nes pirmiausia “išjungta” mikroschema atidarys mosfetus ir pastovi srovė viską aplink iškeps ir priedo visas impulso pločio moduliavimas bus atvirkščias. Taigi, iš to pačio kompiuterio maitblokio išlupam “bendrini” npn tranzistorių (rodos ten C945 stovi?) ir sumontuojam šią schemutę:

Įšėjimo kaskadas su mosfetais ir pasiviu jungimu.

Mosfetas junginėjimas pasyviu režimu. Tai nėra labai gerai, bet mūsų eksperimentams ir mažom galiom to užteks. Schemoje R1 yra npn tranzistoriaus apkrova. Parinkit ją pagal maksimalią tranzistoriaus srovę. R2 simuliuoja galios raktų apkrovą. Sekančiuose eksperimentuose čia bus trafo apvijos.

O dabar pažiūrėkim į realias oscilogramas…

Pjūklo formos signalas ant CT išvado.

Švelnaus starto animacija. Oscilografas pajungtas prie C1, TL494 įšėjimo kojos.

Švelnaus starto animacija. Oscilografas pajungtas prie mosfeto įšėjimo.

Sekanti pamokėlė 🙂

Pašnekėkim apie mikroschemos kojas.

GND (7 koja) ir Vcc (12 koja) yra įprastos maitinimo kojos. Maksimali Vcc reikšmė apie 40V.

RT (6 koja) ir CT (5 koja) yra naudojamos nustatyti vidinio generatoriaus dažniui (1 … 300kHz). Dažnis nustatomas pagal datasheet’e nurodytą lentelę ar formules. dažnis keičiamas keičiant rezistoriaus (1.8 … 500 kΩ) ir kondensatoriaus (0.47 … 10000nF) reikšmes. Naudoant kelias mikroschemas ar esant reikalui, galima isjungti vidinį generatorių ir naudoti išorinį pjūklo formos signalą. Tai reikalinga, kai reikia sinchronizuoti kelias mikroschemas. RT pajungiamas prie REF įšėjimo, o į CT paduodamas išorinis signalas.

REF (14 koja) yra mažo galingumo (~10mA) 5V stabilizatorius naudojamas kaip atraminė įtampa palyginimams.

FEEDBACK (3 koja) naudojamas impulso pločio kontrolei. Kai įėjime yra nulis, impulso plotis dydžiausias. Kai priartėja prie atraminių 5V (REF) išėjimas išjungiamas. Prašom neviršyti įėjimo įtampos.

Įšėjimo priklausomybė nuo FEEDBACK

DTC (4 koja) tai panašus įėjimas kaip ir FEEDBACK, bet naudojamas švelniam startui. Tai Dead Time Control- išvertus mirusio laiko kontrolė. Reiškia, kol čia vyksta reguliavimas, išėjimas bus ne didesnis nei reikia neatsižvelgiant į FEEDBACK norus. Jei čia bus ~5V išėjimas bus išjungtas, o jei nulis- tai išėjimas bus toks, koks gaunasi reguliuojant per FEEDBACK įėjimą. Labai patogu per šią koją padaryti švelnaus stato grandinę. Įsivaizduokit, kad išėjime stovi didžiūliai kondikai, jei juos iš karto bandytume prikrauti, sprogtu mūsų keitiklio tranzistoriai. Šį koja leidžia švelniai statuoti ir prikrauti kondikus po truputi. Štaip pavyzdukas:

Paprasčiausias švelnus startas

Konstruktyviai yra nedidelis skirtumas tarp DTC ir FEEDBACK. Ji galima išsiaiškinti paskaičius datasheet’a.

C1 (8 koja) tai pirmo įšėjimo tranzistoriaus kolektorius.
E1 (9 koja) tai pirmo įšėjimo tranzistoriaus emiteris.

C2 (11 koja) ir E2 (10 koja) yra taip pat kaip ir C1 ar E1, bet tik antram tranzistoriui.

Maksimali tranzistoriaus srovė yra apie 200mA.

OUTPUT CTRL (13 koja) nustatomas išėjimo tipas. Jei tai aukštas lygis (=REF), tai išėjimas yra dviejų fazių. Jei čia paduodamas nulis (GND), išėjimas yra vienfazis ir įšėjimo tranzistorius galima lygiagretinti. Taip gaunam didesnę galimą srovę.

Likusios kojos priklauso klaidų kontrolei. Jos naudojamos konstruojant įvairias apsaugas ar distancinius paleidimus. Jas aptarsime vėliau.

Sekanti pamokėlė 🙂

Laikas nuo laiko, naujienų grupėse, forumuose ir www puslapiuose pasirodo įvairios schemos apie įtampos kovertavimą. Žmonės gamina visokius auto garso stiprintuvus, DC-DC , DC-AC keitiklius, step-up ir step-down konverterius. Šios schemos naudojamos nuo galingų audio stiprintuvų iki rankinių elektrošokų ar dienos šviesos lempų maitblokių. Panašias schemas galima panaudoti ir variklio apsukų reguliavimui.
Daugybė schemų, ypač iš rusiško interneto padarytos ant paprastų TTL mikroschemų, tranzistorių ir kitokių detalių. Bet kam išradinėti dviratį, kai yra senai išrasta TL494 (ar jos analogai) mikroschema. Ji labai pigi ir ją galima rasti bet kuriam kompiuterio maitinimo šaltinyje. Pagal techninę dokumentaciją tai “impulso pločio valdymo kontroleris”. Tingiu versti jums datasheetą, bet ten trumpai aprašoma gerosios mikroschemos pusės:

The TL494 incorporates all the functions required in the construction of a pulse-width-modulation (PWM) control
circuit on a single chip. Designed primarily for power-supply control, this device offers the flexibility to tailor the
power-supply control circuitry to a specific application.
The TL494 contains two error amplifiers, an on-chip adjustable oscillator, a dead-time control (DTC)
comparator, a pulse-steering control flip-flop, a 5-V, 5%-precision regulator, and output-control circuits.
The error amplifiers exhibit a common-mode voltage range from –0.3 V to VCC – 2 V. The dead-time control
comparator has a fixed offset that provides approximately 5% dead time. The on-chip oscillator can be bypassed
by terminating RT to the reference output and providing a sawtooth input to CT, or it can drive the common
circuits in synchronous multiple-rail power supplies.
The uncommitted output transistors provide either common-emitter or emitter-follower output capability. The
TL494 provides for push-pull or single-ended output operation, which can be selected through the
output-control function. The architecture of this device prohibits the possibility of either output being pulsed twice
during push-pull operation.
The TL494C is characterized for operation from 0°C to 70°C. The TL494I is characterized for operation from
–40°C to 85°C.

Prieš konstruojant kokį nors įrenginį (ypač kokį nors su galingais ir brangiais raktiniais tranzais) rekomenduoju pasinagrinėti mikroschemos veikimą. Ypač žinant, kad schemos internete dažnai būna su klaidom. Tai bus tokios mini TL494 pamokos.

Čiumpam savo maketinę plokštę, laidų gniutūlą ar ką ten labiau mėgstam ir sumontuojam šią schemą:

TL494 testavimo schema

Jei viskas teisingai surinkta ir detalės bent jau panašios į nurodytas schemoje, įrenginys turi veikti. Palikim kojas 3 ir 4 ore. Pasinaudokit savo oscilografu ir pažiūrėkit ar veikia pjūklo formos signalo generatorius. Signalas randamas ant CT kojos (5 koja). Išėjimas dar turi būti nulinis. Pajungiam FEEDBACK (3 koja) ir DTC (4 koja) į žemę. Dabar turim aptikti stačiakampius impulsus išėjimuose. Sekančiose žinutės aš truputi detaliau aprašysiu kiekvieną koją ir kam ji reikalinga.

TL494 maketavimo plokštėje

Sekanti pamokėlė 🙂