Cách sử dụng IC điều khiển độ rộng xung TL494

02/08/23

Chuyên mục: Điện Dân Dụng

Cách sử dụng IC điều khiển độ rộng xung TL494

TL494 là IC điều khiển PWM dùng trong các mạch điện tử công suất. IC có hai bộ khuếch đại lỗi (error amplifier) trên chip, một bộ dao động có thể điều chỉnh tần số, một đầu ra flip-flop điều khiển xung nhịp và một mạch điều khiển đầu ra có phản hồi.

Bộ khuếch đại lỗi bù điện áp từ –0,3V đến VCC –2V ở cấu hình common-voltage. Bộ so sánh điều khiển dead-time với độ lệch cố định. Bộ tạo dao động bên ngoài có thể cấp tín hiệu tần số tham chiếu vào IC TL494. Người dùng có thể bỏ qua bộ dao động trên chip bằng cách kết nối chân RT với chân đầu ra tham chiếu.

TL494 là mạch tích hợp tạo hoặc điều khiển tín hiệu PWM được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Chúng tôi đã thiết kế mô phỏng trên proteus về cách tạo tín hiệu PWM và cách thiết kế bộ chuyển đổi buck. IC có thể được sử dụng trong các mạch chuyển đổi điện DC sang DC và trong các mạch biến đổi sóng sin thuần. Dưới đây là một số project điện tử công suất:

Biến đổi sóng sin thuần sử dụng vi điều khiển PIC
Biến đổi sóng sin thuần một pha sử dụng Arduino
Biến đổi sóng sin ba pha sử dụng Arduino
Biến đổi sóng sin dựa trên vi điều khiển PIC
Biến đổi, điều chỉnh sóng sin sử dụng vi điều khiển PIC
Biến đổi điện năng lượng mặt trời sử dụng SG3525

Giới thiệu IC điều khiển PWM TL494

Là vi mạch điều khiển PWM hoàn chỉnh, có thể sử dụng ở cấu hình single-end hoặc push-pull. IC có giá trị dead-time xác định phạm vi tối đa của tín hiệu PWM. IC có tất cả các chức năng cần thiết để thiết kế một mạch cung cấp điện. Sơ đồ khối của TL494 được hiển thị dưới đây:

Giới thiệu IC điều khiển PWM TL494

Là IC điều chỉnh PWM và cố định tần số. Độ rộng xung được thay đổi bằng cách so sánh dạng sóng răng cưa (sawtooth waveform) của hai bộ dao động bên trong trên tụ định thời (timing capacitor) với bất kỳ một tín hiệu điều khiển. Đầu ra sẽ ở mức cao khi tín hiệu điều khiển có giá trị thấp hơn điện áp của dạng sóng răng cưa. Nên xem datasheet của IC điều khiển PWM TL494 để biết chi tiết thông tin và nguyên lý hoạt động.

Sơ đồ IC TL494

Sơ đồ chân và mô tả chi tiết chân của TL494 được đưa ra dưới đây.

Sơ đồ IC TL494

Số chân	Tên chân	Cấu hình chân
1	1IN +	Đầu vào 1 của bộ khuếch đại error 1(Không đảo)
2	1IN-	Đầu vào 2 của bộ khuếch đại error 1 (Đảo)
3	FEEDBACK	Chân tín hiệu phản hồi kết nối với các đầu ra
4	DTC	Đầu vào bộ so sánh điều khiển dead-time
5	CT	Đầu mắc tụ điện để đặt tần số
6	RT	Đầu mắc điện trở để đặt tần số
7	GND	Chân nối đất
8	C1	Chân collector của đầu ra 1
9	E1	Chân emitter của đầu ra 1
10	E2	Chân emitter của đầu ra 2
11	C2	Chân collector của đầu ra 2
12	VCC	Chân cấp nguồn dương
13	OUTPUT CTR	Chọn chế độ đầu ra với ba tùy chọn
14	REF	Điện áp tham khảo của bộ điều chỉnh điện áp 5V
15	2IN-	Đầu vào 1 cho bộ khuếch đại error 2 (Đảo)
16	2IN +	Đầu vào 1 cho bộ khuếch đại error 2 (Không đảo)

Các tính năng của TL494

Kênh điều khiển PWM được tích hợp
Dòng source và sink định mức: 200mA
Hoạt động lựa chọn đầu ra kép: Single-end hoặc push-pull
Tính năng điều khiển dead-time: Phạm vi thay đổi giá trị
Đồng bộ dễ dàng với các mạch khác
2 đầu ra PWM
Bộ dao động tần số cố định

Thông số kỹ thuật Điện

Điện áp cấp (Vcc) lên đến 41V
Dòng điện đầu ra tối đa của cả hai PWM: 250mA
Điện áp đầu ra tại các chân collector: 41V
Dải nhiệt độ hoạt động từ -65 đến 150 độ

Để biết thêm thông tin về sơ đồ thời gian và đặc điểm kỹ thuật điện, hãy tham khảo datasheet dưới đây

Cách hoạt dộng của IC điều khiển PWM

IC là mạch điều khiển PWM kép tần số cố định với chu kỳ xử lý thay đổi. Nó không yêu cầu thêm linh kiện bên ngoài để hoạt động ngoại trừ một vài điện trở và tụ điện cho bộ dao động. Dao động này có nhiệm vụ tạo ra một song dạng răng cưa phụ thuộc vào tụ định thời (CT). IC TL494 tạo ra tín hiệu bằng cách so sánh dạng sóng răng cưa với hai tín hiệu điều khiển của 2 bộ khuếch đại error. Tín hiệu đầu ra sẽ bật trong 1 khoảng thời gian khi điện áp răng cưa lớn hơn điện áp đầu ra của bộ khuếch đại error.

Tín hiệu đầu ra ở mức thấp: nếu điện áp răng cưa nhỏ hơn điện áp của tín hiệu điều khiển
Tín hiệu đầu ra ở mức cao: nếu điện áp răng cưa lớn hơn điện áp tín hiệu điều khiển

Flip-Flop chuyển tín hiệu đầu ra PWM đến các transistor đầu ra.

Cách chọn tần số dao động

Bộ dao động chịu trách nhiệm chính trong việc tạo dạng sóng răng cưa. Dạng sóng răng cưa này được sử dụng để điều khiển dead-time và bộ khuếch đại so sánh PWM. Do đó, tần số của bộ dao động sẽ xác định tần số tín hiệu đầu ra. Bây giờ, hãy xem cách chọn tần số của bộ dao động.

Có thể chọn tần số bằng cách chọn các giá trị phù hợp của điện trở RT và tụ điện CT. Có thể chọn theo công thức sau:

Tần số = 1 / RT x CT

Các ví dụ mạch của TL494

Đầu tiên, hãy xem một ví dụ đơn giản tạo tín hiệu PWM từ IC này. Sau đó, là một ví dụ thực tế của bộ chuyển đổi điện áp Buck.

Sơ đồ mạch tạo tín hiệu PWM

Sơ đồ mạch bên dưới có thể được sử dụng để tạo ra 2 tín hiệu PWM. Chiều rộng của mỗi xung PWM có thể được điều chỉnh thông qua các biến trở.

Kết quả mô phỏng của hai tín hiệu PWM được hiển thị dưới đây:

Sơ đồ mạch bộ chuyển đổi điện áp Buck

Đầu vào bộ chuyển đổi buck là 25V và đầu ra nằm trong khoảng từ 7 đến 19V. Có thể thay đổi điện áp đầu ra bằng biến trở được hiển thị trong sơ đồ mạch bên trên. TIP127 được sử dụng để chuyển mạch.

Để biết nguyên lý hoạt động chi tiết của bộ chuyển đổi buck, hãy xem video mô phỏng. Trong video này, tôi đã giải thích nguyên lý hoạt động của thiết kế bộ chuyển đổi buck bằng cách sử dụng IC điều khiển điều chế độ rộng xung này.

Tôi đã sử dụng một biến trở để điều chỉnh chu kỳ độ rộng xung. Một biến trở khác được sử dụng để điều khiển dòng điện. Điện áp đầu vào là 25V và điện áp đầu ra nằm trong khoảng từ 5 vôn đến 19V.

Khi chu kỳ xử lý là tối đa thì điện áp đầu ra sẽ là 19V và khi chu kỳ xử lý ở mức tối thiểu, điện áp đầu ra sẽ là 5V. Mạch phân áp được sử dụng để đo điện áp phản hồi và một điện trở shunt được sử dụng để đo dòng phản hồi.

https://www.youtube.com/watch?v=e4AyInuPOM4