TL494 PWM Ayarlı güç kaynağı devresi

[guclusat]

TL494 tabanlı tasarımların "zirvesi" diyebileceğimiz, oldukça kapsamlı ve profesyonel bir Yüksek Güçlü DC-DC Konvertör devresi. Önceki şemalara göre çok daha fazla güvenlik ve kontrol katmanı içeriyor.

Devre Analizi: Neden Bu Şema Daha Profesyonel?​

1. Gelişmiş Güç Katı (TIP35C ve TIP127): * Devrede TIP35C gibi yüksek akımlı (25A kapasiteli) transistörler kullanılmış.
   
   • TIP127 (Darlington) transistörler ise bu devasa güç transistörlerini sürmek için "buffer" görevi görerek TL494'ün yükünü hafifletiyor. Bu yapı, devrenin çok yüksek akımlarda bile kararlı kalmasını sağlar.
2. Akıllı Soğutma Sistemi (NTC Kontrollü):
   
   • Şemanın sol alt kısmında NTC1 (sıcaklık sensörü) ve OP1 (Op-Amp) ile kurulan bir devre var. Bu bölüm, transistörler ısındığında fanı otomatik olarak devreye sokan bir termal kontrol ünitesidir.
3. Çift Çıkış Filtresi (L1 - L2):
   
   • Çıkışta iki adet 35µH bobin ve çok sayıda Low ESR kondansatör kullanılmış. Bu, yüksek akımda bile çıkıştaki paraziti (ripple) minimuma indirerek hassas cihazlar için tertemiz bir enerji sağlar.
4. Hassas Koruma ve İzleme:
   
   • OP2 Op-Amp katı, akım sınırını (CC) veya bir hata durumunu izleyerek LED1 ve LED2 üzerinden kullanıcıya görsel geri bildirim veriyor.
   • Giriş katındaki 7812 regülatörü, kontrol devresinin voltajını sabitleyerek ana giriş voltajındaki (20-45V) dalgalanmalardan devreyi koruyor.

Forum İçin Teknik İpucu (Usta Notu)​

"Arkadaşlar, bu devre 20V ile 45V arası geniş bir giriş aralığına sahip. Özellikle yüksek güçlü güneş panellerini veya 36V'luk trafoları ayarlı bir laboratuvar güç kaynağına dönüştürmek için birebir. Çıkışta kullanılan 0.02 Ohm (R18) direnci çok kritiktir; üzerinden yüksek akım geçeceği için mutlaka 5W veya 10W taş direnç kullanılmalıdır."

---

Genel Değerlendirme​

Usta, paylaştığın şemalar içinde en komplike ama en güvenilir olanı bu. Eğer elinde güçlü bir trafo varsa ve atölyende ağır hizmet tipi (yüksek amperli motorlar veya araç teypleri test etmek gibi) bir güç kaynağı istiyorsan, kesinlikle bu devreyi kurmalısın.




Daha güçlü çift transistörlü ve çift bobin yapısına sahip devre şeması

 

[Kanak vala]

Yes

 

[guclusat]

TL494 tasarımları içinde en "akıllı" ve en modern olanı diyebilirim. Bu devre sadece bir güç kaynağı değil, içinde galvanik izolasyon (GDT) ve gelişmiş bir hata kontrol mekanizması barındıran profesyonel bir güç ünitesidir.

Miandra V3.7 Teknik Analizi​

1. GDT (Gate Drive Transformer) Kullanımı: * Şemanın merkezindeki Tr1 (12T/9T) trafosu çok kritiktir. Mosfetleri (IRF3205) doğrudan sürmek yerine bir trafo üzerinden sürerek, kontrol katı (TL494) ile güç katı arasında elektriksel bir izolasyon ve empedans uyumu sağlar. Bu, yüksek frekansta çok daha temiz bir anahtarlama demektir.
2. Hassas Referans (TL431 + TIP122): * Sol alt köşede kontrol katının beslemesi için TL431 hassas voltaj referansı ve TIP122 kullanılarak tam +12.8V üretilmiş. Bu, giriş voltajı ne kadar dalgalanırsa dalgalansın TL494'ün hata payını sıfıra indirir.
3. Gelişmiş Fan ve Isı Kontrolü (LM358): * OP1.2 (LM358) ve NTC ikilisi, soğutucu sıcaklığını takip ederek fanı (M 12V) sadece ihtiyaç olduğunda çalıştırır. Ayrıca D4 (5V Zener) ile fana giden voltajın dengelenmesi sağlanmış.
4. Hata Takip Sistemi (Status LEDs):
   
   • OP1.1 üzerinden kontrol edilen Kırmızı (RED) ve Yeşil (GREEN) LED'ler; devrenin normal çalışma (CV) veya akım sınırlama (CC) modunda olduğunu, ya da bir hata durumunu anında gösterir.

Forum İçin Uygulama Notları​

• Mosfet Seçimi: Şemada kullanılan IRF3205, çok düşük iç dirence ($R_{DS(on)}$) sahip olduğu için 110 Amper'e kadar teorik kapasitesi vardır. Ancak bu devrede 20-30 Amper civarında çok verimli ve soğuk çalışacaktır.
• Shunt Direnci (R35 - 0.01R): Akım okuma için kullanılan bu direnç çok düşük değerlidir ($0.01\Omega$). Buradaki lehim kalitesi, akım sınırlamanın hassasiyetini doğrudan etkiler.
• Bobin (L1 - 50uH): Çıkış filtresi için kullanılan bu bobin, yüksek akım geçeceği için kalın emaye tel ile sarılmalıdır.

Genel Değerlendirme​

Bu şema artık "hobi" seviyesini aşmış, endüstriyel standartlara yakın bir tasarım. Eğer atölyende hem çok güçlü hem de çok güvenli bir DC-DC ünitesi istiyorsan, V3.7 versiyonu şu ana kadarki en stabil seçenek.

Bu devre ise mosfet ile tasarlanmış olan sürümüdür.

 

[guclusat]

Stabilizatörün çalışma frekansı 30 ila 120 kHz arasında değişebilir ve malzeme seçimine ve depolama bobininin boyutlarına bağlıdır. Stabilize edilmiş çıkış voltajının ayar aralığı, giriş voltajının +1V ile %92'si arasındadır. Çıkış akımı sınırlamasının ayar aralığı - 0,05-10A.


Stabilizatör devresi (Şekil 1), yaygın olarak kullanılan yabancı yapım elektronik bileşenler üzerinde yapılmıştır ve pratik olarak kıt parçalar içermez. TL494CN (U1) mikro devresi, tek döngülü anahtarlama seçeneğinde SHI denetleyicisi olarak kullanılır. Bu durumda, mikro devrenin çıkış transistörleri (bu durumda, açık bir toplayıcı ile) negatif polaritenin faz içi kontrol darbeleri oluşturur ve darbelerin görev döngüsü neredeyse% 0 ila 99 arasında değişebilir. Mikro devrenin tüm pimleri standart kapanımlarda kullanılır ve amaçlarına uygun olarak kullanılır. Besleme voltajı (+12 + 15V), pin 1'e (U1) bir TIP122 kompozit transistör (Q1), bir VZ2 zener diyot (13-16V stabilizasyon voltajı ile) ve bir TIP122 üzerine monte edilmiş bir parametrik stabilizatörün çıkışından sağlanır. direnç R3, zener diyodu için gerekli stabilizasyon akımı değerini sağlar. Kapasitör C3, dengeleyicinin yumuşatma özelliklerini geliştirir ve mikro devrenin güç devresinde daha küçük bir kapasitör (C4) kullanmanıza izin verir. Stabilizatörün girişine takılan direnç R2, transistörün maksimum giriş voltajında "boşaltılması" için hizmet eder ve Q1'in yeterli soğutması olan veya düşük voltajlı bir kaynaktan güç verildiğinde bir jumper ile değiştirilebilir. Q1 tarafından +12V besleme devresine verilen akım tüketimi küçüktür ve U1 çıkış transistörlerinin çalışması dikkate alındığında 80mA'dan fazla değildir. Ancak, Q1 tarafından dağıtılan maksimum elektrik gücü neredeyse 4W olabilir. U1 mikro devresinin negatif güç veri yolu, pim 7 ile dengeleyici devresinin ortak kablosuna bağlanır. Ana osilatör U1'in RC-çifti, R1 elemanları tarafından oluşturulur, PR1, C1 (PR1 kullanarak jeneratörün frekansını değiştirme imkanı ile) terminal 5 ve 6 (U1) ile bağlantılı olarak. Pim 4 (U1), darbe genişliği 0'dan pim 1, 2, 15, 16'da ayarlanan voltaj değerleri ile sınırlı bir değere yükseldiğinde yumuşak bir başlatma düzenlemek için kullanılır. 0 ayarlanan değer) çıkış değerleri artacaktır (gerilim, akım) dengeleyici. Çıkış değerlerinin set değerlerine yükselme süresi R13, C7 elemanları tarafından belirlenir. Çıkış voltajı aralığı, dirençli bölücü R15, R16 tarafından belirlenir ve bu dirençlerin değerlerinin yanı sıra sabit değeri (+5V) olan referans voltaj ayar devresine monte edilen direnç R11 seçilerek ayarlanır. pim 14'ten (U1) alınmıştır. Çıkış voltajının ayarlanması PR3 potansiyometresi ile yapılır, pim 2'deki (U1) voltajı düzenleyerek. PR2 potansiyometresi kullanılarak, çıkış akımının gerekli değeri, akım sensörünün R13 direnci ve R7 direncinin değeri tarafından belirlenen aralık içinde ayarlanır. Darbeler, mikro devrenin (U1) çıkış transistörlerinin toplayıcılarından, bir seviye dönüştürücü görevi gören Q2 transistörünün yayıcısına beslenir. Q2'nin bu dahil edilmesi, çıkış transistörleri U1'in (nispeten düşük voltaj), voltajla ilgili olarak U1 transistörlerinin tasarlandığından daha büyük bir değerle güç anahtarını (Q4, Q5) kontrol etmesini sağlar. Yani, Q2'nin bu şekilde kullanılması, stabilizatörün artan giriş voltajlarıyla çalışmasını sağlarken, özel sürücüler ve optokuplörler olmadan yapmayı mümkün kılar. Yani, örneğin, güç tuşlarının kullanımı (Q4, Q5) ve uygun çalışma voltajlarına sahip Q2 transistörü, 100V ve daha yüksek voltaj kaynağına sahip bir regülatörün kullanımına izin verecektir. P-yapılı MOSFET anahtarlarının terminolojisi maalesef n-yapısına kıyasla oldukça zayıf görünüyor ve regülatör, kullanımı regülatörün yüksek girişte kullanılmasına izin vermeyen mevcut bileşenlerden oluşturmaya odaklanıyor. voltajlar. En az 80V çalışma voltajı, 1A akım ve 1V'a kadar doyma voltajı ile ilgili iletkenliğe sahip hemen hemen her transistör Q2 olarak kullanılabilir. Transistörün kazancı kritik değildir, ancak devreye 40'tan h21e'li transistörler yerleştirilmiştir.Gerekirse, Q2 transistörünün çalışma modu direnç R5 ile seçilebilir. Güç anahtarı kapanışları (Q4, Q5) devre boyunca U1 mikro devresinin açık transistörleri aracılığıyla kilit açma voltajına şarj edilir: R5, verici-toplayıcı Q2, D2, R9 (R10). Geçit voltajı (kaynak - kapı), zener diyodu VZ1 ile sınırlıdır. Zener diyodundan geçen akım, direnç R5, transistör Q2 boyunca bir miktar voltaj düşüşü ve kontrol darbelerinin genişliği ile sınırlıdır. Transistör Q3, Q4, Q5 kapılarını şarj etme anında - negatif bir darbe ile kapatılır. Kapıların boşalması ve Q4, Q5'in kapanması, U1, Q2 transistörlerinin kapatıldığı ve Q3 transistörünün R4 direnci üzerinden akım tarafından kilidinin açıldığı anda gerçekleşir. Q5 - negatif bir dürtü ile kapatıldı. Kapıların boşalması ve Q4, Q5'in kapanması, U1, Q2 transistörlerinin kapatıldığı ve Q3 transistörünün R4 direnci üzerinden akım tarafından kilidinin açıldığı anda gerçekleşir. Q5 - negatif bir dürtü ile kapatıldı. Kapıların boşalması ve Q4, Q5'in kapanması, U1, Q2 transistörlerinin kapatıldığı ve Q3 transistörünün R4 direnci üzerinden akım tarafından kilidinin açıldığı anda gerçekleşir.

Çıkış voltajı, kontrol darbelerinin genişliği ve "ağ geçidi" elemanlarının parametreleri (boğma teli L1, kapasitör C9) tarafından belirlenir. Kontrol darbelerinin genişliği, amplifikatörlerin girişlerindeki voltaj seviyelerindeki farka bağlıdır (hata çıkışları U1 1, 2 ve 16, 15). Tersine çevirmeyen (doğrudan) girişlerde daha büyük bir değerle, Q4, Q5 tuşları açıktır ve "ağ geçidinin" giriş voltajı kaynağından C9'daki değere, voltajların çakışmasıyla belirlenen değere yüklenmesini sağlar. hata yükselticilerinden birinin evirici ve doğrudan girişlerinin girişleri. Bu durumda, güç anahtarları kilitlenir ve L1 / C9 ağ geçidi, her iki hata yükseltici U1'in eviren girişlerindeki voltaj doğrudan girişlerinden daha düşük bir değere ulaşana kadar yüke boşaltılır. C9 kondansatörünün şarj akımı, L1 indüktörünün endüktansı ve Q4, Q5 açık anahtarlarının süresi ile belirlenir. Deşarj, yük direnci ile belirlenir. ANAHTAR-GAZ KELEBEĞİ-KAPASİTOR bağlantısının çalışma süreci, elbette, burada mümkün olduğunca yüzeysel olarak açıklanmaktadır, ancak bu tür işlemler, güç elektroniği literatüründe yeterince ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Gaz kelebeği hesaplanmadı ve U1 jeneratörünün frekansı değiştirilerek "ağ geçidinin" seçilen elemanları için dengeleyicinin normal çalışma modları seçildi. Bobinin endüktansı 22 ila 47uH (microHenry) arasında değişmiştir ve test sırasında, çekirdeklerin gerekli ağırlık ve boyut göstergelerine ve yeterli bir sargı teli bölümüne sahip hazır bobinler seçilmiştir. Bu bobinlerin çoğu bilgisayar PSU'larında kullanılır. Stabilizatörün verimliliği, güç anahtarlarının ısınması ve gaz kelebeği büyük ölçüde indüktörün parametrelerine bağlı olacaktır.

Stabilizatör için 56X70mm ebadında çift taraflı baskılı devre kartı geliştirilmiş ve üretilmiştir. Güç anahtarları Q4, Q5, dengeleyici transistör Q1 ve diyot tertibatı D5, eğer dengeleyici ise, en az 50 cm2 soğutma alanına sahip uygun boyutlarda ortak bir radyatöre monte edilebilecek şekilde arka arkaya düzenlenmiştir. uzun süreli veya sürekli çalışma için tasarlanmıştır. İndüktörün (projeksiyon) panoya yerleştirilebilmesi için maksimum boyutları 16X24mm olabilir. Pano, bıçak terminalleri (giriş ve çıkış voltajları) için montaj yerleri, yedek ve 1,2 mm çapa kadar teller için delikler ile donatılmıştır. Pano üzerine kurulum için ayar potansiyometreleri (akım, gerilim) dikey çok turlu olarak kullanılır, ancak panodan çıkarıldığında (minimum uzunlukta iletkenlerle) ve diğer potansiyometre türlerinde kullanılabilir. Direnç R2 (en az 2W gücünde) karttan en az 5 mm yükseklikte lehimlenmelidir. Direnç R5, 0,25-0,5W güce sahip olabilir. Direnç R18, 3-5W güce sahip olmalı ve kart yüzeyinden en az 10mm yükseklikte olmalıdır. Transistörler Q2, Q3 yerli üretim olabilir: KT817G, KT961A. Chip U1 lehim tarafına monte edilmiştir.

Montaj ve ayarlama zor değildir ve stabilizatör montajdan hemen sonra çalışmaya başlar.

Dengeleyiciyi açtıktan sonra, dengeleyici bilgisayar güç kaynaklarından gelen bobinlerle birlikte kullanılıyorsa, PR1 kullanılarak U1 üretim frekansını 40-60 kHz'e ayarlamak gerekir. Bir voltmetre bağlayarak, PR3 direncini bir yönde veya başka bir yönde değiştirerek çıkış voltajının ayar aralığını belirlemek gerekir (önceden uygun güçte 100-200 Ohm'luk bir direnç takmış olan C9 kondansatörünün boşalmasını hızlandırmak için) paralel olarak). Çıkış voltajı ayar aralığı, R11 dirençleri, R15, R16 dirençlerinin oranı ile seçilebilir. Akım sınırı ayar aralığı, direnç R7 tarafından seçilir.

Transistör Q1, TIP122 ile değiştirilebilir; Q2 - KT817G, 2SC2383, ME13003'te; Q3 - KT961A, KT817, BD139; Q4-Q5 - IRF5210PBF'de. Devrenin yerleşiminde bu transistörlerin tamamı kullanılmış.

Usta, haklısın. Miandra V3.7 gibi profesyonel bir devrede malzeme listesi sadece ana kompanentlerden ibaret olamaz. Devrenin kararlı çalışması için pasif bileşenlerin (kondansatörler, zenerler, potlar) detayları çok kritiktir.

Özellikle yüksek frekansta (30-120kHz) çalışırken kondansatörlerin voltaj ve tip seçimleri devrenin ömrünü belirler. İşte foruma ekleyebileceğin, hiçbir detayı atlanmamış Tam Malzeme Listesi:

Tam Bileşen Listesi (Full BOM)​

1. Yarı İletkenler (Semiconductors)​

• U1: TL494CN (PWM Denetleyici)
• Q1: TIP122 (veya KT829A) - Besleme Regülatörü
• Q2: KT817G (veya 2SC2383 / MJE13003) - Seviye Dönüştürücü
• Q3: BD139 (veya KT961A) - Deşarj Transistörü
• Q4, Q5: IRF5210 (veya IRF4905) - P-Kanal Güç MOSFET (Soğutuculu)
• D5: MBR20100 veya MBR30100 (Dual Schottky Diyot - Soğutuculu)
• VZ1, VZ2: 13V - 16V arası Zener Diyot (1W)
• D2: 1N4148 (Hızlı Sinyal Diyodu)

2. Dirençler (Resistors - %5 Tolerans, 0.25W aksi belirtilmedikçe)​

• R1: 1.8 kΩ
• R2: 100 Ω (2W - 5W Taş Direnç)
• R3: 4.7 kΩ
• R4: 2 kΩ
• R5: 100 Ω - 220 Ω (Çalışma moduna göre seçilir)
• R6, R8, R14, R17: 2.2 kΩ
• R7: 51 kΩ - 130 kΩ (Akım sınırını belirler)
• R9, R10: 47 Ω
• R11: 3.3 kΩ (veya 4.7 kΩ)
• R12: 3.9 kΩ
• R13: 22 kΩ (veya 47 kΩ)
• R15: 9.1 kΩ
• R16: 620 Ω (Hassas ayar için gerekirse değiştirilir)
• R18 (Shunt): 0.01 Ω - 0.1 Ω (5W Taş Direnç veya Şönt Direnç)
• R19: 270 kΩ

3. Potansiyometreler (Hassas Ayar İçin Çok Turlu Önerilir)​

• PR1: 100 kΩ (Frekans Ayarı)
• PR2: 10 kΩ (Akım Sınırı - CC)
• PR3: 10 kΩ (Voltaj Ayarı - CV)

4. Kondansatörler (Capacitors)​

• C1: 1nF (Seramik veya Polyester - Frekans Belirleyici)
• C2, C9: 1000µF / 100V (Düşük ESR'li Elektrolitik)
• C3, C4: 47µF - 100µF / 25V (Elektrolitik)
• C5, C6: 1µF / 50V (Polyester veya Seramik)
• C7: 10µF - 47µF / 25V (Soft Start Kondansatörü)
• C8: 1µF / 100V (Filtreleme)

5. Manyetik Bileşenler ve Diğerleri​

• L1 (Bobin): 22µH - 47µH (En az 10A-15A kapasiteli, kalın tel sarımlı toroid)
• Soğutucu: En az 50cm² yüzey alanına sahip alüminyum blok.
• Fan: 12V DC Fan (NTC kontrollü devre için).

Montaj Tüyoları:​

1. C1 Kondansatörü: Devrenin çalışma frekansını belirlediği için ısıdan etkilenmeyen kaliteli bir NPO seramik veya Polyester kondansatör seçilmeli.
2. R18 (Shunt): Eğer yüksek akım çekecekseniz bu direnç çok ısınacaktır. PCB'den 1-2 cm havada lehimleyin ki kartı yakmasın.
3. Yollar: Yüksek akım geçen yolların (Giriş+, Çıkış+, Mosfet ayakları) üzerinden kalın lehim geçilmeli veya ek bakır tel ile güçlendirilmelidir.

 

[guclusat]

Bu resimleri paylaşmamızın sebebi farklı devreler üyelerimiz hepsine ulaşabilsin.

 

[guclusat]

TL494 PWM Ayarlı Güç Kaynağı Devre Şemaları ve PCB Tasarımı​

TL494 Denetleyicisi ile Yüksek Verimli Voltaj ve Akım Regülasyonu​

Güç elektroniğinde yaygın olarak kullanılan TL494CN entegresi, tek döngülü anahtarlama özelliği sayesinde stabil bir PWM kontrolü sağlar. Bu sayfada paylaştığımız devre, 30 kHz ile 120 kHz frekans aralığında çalışabilen, yüksek çıkış akımı (0.05-10A) ve ayarlanabilir voltaj çıkışı sunan profesyonel bir güç kaynağı tasarımıdır.

Mosfet ve Çift Transistörlü Gelişmiş Şema Seçenekleri​

Projelerinizde ihtiyaca göre kullanabileceğiniz farklı varyasyonlar eklenmiştir:

• Mosfet Sürümü: Daha düşük ısı kaybı ve yüksek verimlilik sağlayan Miandra V3.7 tasarımı.
• Çift Transistörlü Yapı: Yüksek güç gerektiren uygulamalar için çift bobin desteğine sahip devre şeması.

Uygulama Videosu ve Test Süreçleri​

Hazırladığımız videoda, devrenin stabilizasyon testlerini, osilatör frekans ayarlarını ve çıkış voltaj aralığının nasıl kalibre edildiğini izleyebilirsiniz. (v2.11.77 ve benzeri kontrolcülerle uyumlu mantık şeması).

Bileşen Listesi ve Teknik Montaj Notları​

• Q1 Transistörü: TIP122 kompozit transistör ile voltaj stabilizasyonu sağlanır.
• L1 Bobini (Şok Bobini): Bilgisayar güç kaynaklarından (PSU) sökülen 22uH-47uH arası bobinler tercih edilebilir.
• Soğutma: Q4, Q5 ve D5 bileşenlerinin en az 50 cm² soğutma alanına sahip bir radyatöre monte edilmesi önerilir.

 

[guclusat]

Tam detaylı açıklamaları ve resimler ile pcb eklentide yer almaktadır.