Меню

Регулировка сварочного тока на tl494



Микросхема 494 схема подключения в сварочном аппарате

TL494CN: схема включения, описание на русском, схема преобразователя

Импульсные блоки питания (ИБП) очень распространены. Компьютер, который вы используете сейчас, имеет ИБП с несколькими выходными напряжениями (+12, -12, +5, -5 и + 3,3 В, по крайней мере). Практически все такие блоки имеют специальную микросхему ШИМ-контроллера, как правило, типа TL494CN. Аналог ее – отечественная микросхема М1114ЕУ4 (КР1114ЕУ4).

Производители

Рассматриваемая микросхема относится к перечню наиболее распространенных и широко применяемых интегральных электронных схем. Предшественником ее была серия UC38хх ШИМ-контроллеров компании Unitrode. В 1999 г. эта фирма была куплена компанией Texas Instruments, и с тех пор началось развитие линейки этих контроллеров, приведшее к созданию в начале 2000-х гг. микросхем серии TL494. Кроме уже отмеченных выше ИБП, их можно встретить в регуляторах постоянного напряжения, в управляемых приводах, в устройствах плавного пуска, – словом везде, где используется ШИМ-регулирование.

Среди фирм, клонировавших данную микросхему, значатся такие всемирно известные бренды, как Motorola, Inc, International Rectifier, Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Все они дают подробное описание своей продукции, так называемый TL494CN datasheet.

Документация

Анализ описаний рассматриваемого типа микросхемы от разных производителей показывает практическую идентичность ее характеристик. Объем сведений, приводимых разными фирмами, практически одинаков. Более того, TL494CN datasheet от таких брендов, как Motorola, Inc и ON Semiconductor повторяют друг друга в своей структуре, приводимых рисунках, таблицах и графиках. Несколько отличается от них изложение материала у фирмы Texas Instruments, однако при внимательном его изучении становится ясно, что имеется в виду идентичное изделие.

Назначение микросхемы TL494CN

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 В;
  • схема регулировки «мертвого времени»;
  • выходные транзисторные ключи на ток до 500 мА;
  • схема выбора одно- или двухтактного режима работы.

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:

  1. Напряжение питания: 42 В.
  2. Напряжение на коллекторе выходного транзистора: 42 В.
  3. Ток коллектора выходного транзистора: 500 мА.
  4. Диапазон входного напряжения усилителя: от — 0,3 В до +42 В.
  5. Рассеиваемая мощность (при t

3,5 В), нет никакого способа для запуска ИБП на ШИМ-контроллере (импульсы от него будут отсутствовать).

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 В, 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 В), нет никакого способа для запуска ИБП на TL494CN. Схема включения ее зачастую содержит № 4, подключенный напрямую к земле.

    Важно запомнить! Сигнал на выводах 3 и 4 должен быть ниже

3,3 В. А что будет, если он близок, например, к + 5 В? Как тогда поведет себя TL494CN? Схема преобразователя напряжения на ней не будет вырабатывать импульсы, т.е. не будет выходного напряжения от ИБП.

Служит для присоединения времязадающего конденсатора Ct, причем второй его контакт присоединяется к земле. Значения емкости обычно от 0,01 μF до 0,1 μF. 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).

Для подключения врямязадающего резистора Rt, причем второй его контакт присоединяется к земле. Величины Rt и Ct определяют частоту ГПН.

Он присоединяется к общему проводу схемы устройства на ШИМ-контроллере.

Он замаркирован литерами VCC. К нему присоединяется «плюс» источника питания TL494CN. Схема включения ее обычно содержит № 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 В и № 7 заземлен, ГПН и ИОН микросхемы будут работать.

Это вход режима работы. Его функционирование было описано выше.

Функции выводов выходных сигналов

Выше они же были перечислены для TL494CN. Описание на русском языке их функционального назначения будет ниже приведено с подробными пояснениями.

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 В). Тем не менее в схемах некоторых устройств он используется в качестве выхода, и можно увидеть на нем меандр (как и на № 11).

Это эмиттер транзистора 1. Он управляет мощным транзистором ИБП (полевым в большинстве случаев) в двухтактной схеме либо напрямую, либо через промежуточный транзистор.

Это эмиттер транзистора 2. В однотактном режиме работы сигнал на нем такой же, как и на № 9. В двухтактном режиме сигналы на №№ 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 №№ 3 и 4).

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).

Это выход ИОН, также описанный выше.

Принцип работы

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 поочердно 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 сигнала 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.

Первые шаги по работе с микросхемой

Прежде чем делать какое-либо полезное устройство, рекомендуется изучить, как работает TL494CN. Как проверить ее работоспособность?

Возьмите свою макетную плату, установите на нее микросхему и подключите провода согласно нижеприведенной схеме.

Если все подключено правильно, то схема будет работать. Оставьте выводы 3 и 4 не свободными. Используйте свой осциллограф, чтобы проверить работу ГПН – на выводе 6 вы должны увидеть пилообразное напряжение. Выходы будут нулевыми. Как же определить их работоспособность в TL494CN. Проверка ее может быть выполнена следующим образом:

  1. Подключите выход обратной связи ( № 3) и выход управления «мертвым временем» (№ 4) к общему выводу (№ 7).
  2. Теперь вы должны обнаружить прямоугольные импульсы на выходах микросхемы.

Как усилить выходной сигнал?

Выход TL494CN является довольно слаботочным, а вы, конечно же, хотите большей мощности. Таким образом, мы должны добавить несколько мощных транзисторов. Наиболее просто использовать (и очень легко получить — из старой материнской платы компьютера) n-канальные силовые МОП-транзисторы. Мы должны при этом проинвертировать выход TL494CN, т. к. если мы подключим n-канальный МОП-транзистор к нему, то при отсутствии импульса на выходе микросхемы он будет открытым для протекания постоянного тока. При этом МОП-транзистор может попросту сгореть… Так что достаем универсальный npn-транзистор и подключаем согласно нижеприведенной схеме.

Мощный МОП-транзистор в этой схеме управляется в пассивном режиме. Это не очень хорошо, но для целей тестирования и малой мощности вполне подходит. R1 в схеме является нагрузкой npn-транзистора. Выберите его в соответствии с максимально допустимым током его коллектора. R2 представляет собой нагрузку нашего силового каскада. В следующих экспериментах он будет заменен трансформатором.

Если мы теперь посмотрим осциллографом сигнал на выводе 6 микросхемы, то увидите «пилу». На № 8 (К1) можно по-прежнему видеть прямоугольные импульсы, а на стоке МОП-транзистора такие же по форме импульсы, но большей величины.

А как поднять напряжение на выходе?

Теперь давайте получим некоторое напряжение повыше при помощи TL494CN. Схема включения и разводки используется та же самая – на макетной плате. Конечно, достаточно высокого напряжения на ней не получить, тем более что нет какого-либо радиатора на силовых МОП-транзисторах. И все же, подключите небольшой трансформатор к выходному каскаду, согласно этой схеме.

Первичная обмотка трансформатора содержит 10 витков. Вторичная обмотка содержит около 100 витков. Таким образом, коэффициент трансформации равен 10. Если подать 10В в первичную обмотку, вы должны получить около 100 В на выходе. Сердечник выполнен из феррита. Можно использовать некоторый среднего размера сердечник от трансформатора блока питания ПК.

Будьте осторожны, выход трансформатора под высоким напряжением. Ток очень низкий и не убьет вас. Но можно получить хороший удар. Еще одна опасность — если вы установите большой конденсатор на выходе, он будет накапливать большой заряд. Поэтому после выключения схемы, его следует разрядить.

На выходе схемы можно включить любой индикатор вроде лампочки, как на фото ниже. Она работает от напряжения постоянного тока, и ей необходимо около 160 В, чтобы засветиться. (Питание всего устройства составляет около 15 В – на порядок ниже.)

Схема с трансформаторным выходом широко применяется в любых ИБП, включая и блоки питания ПК. В этих устройствах, первый трансформатор, подключенный через транзисторные ключи к выходам ШИМ-контроллера, служит для гальванической развязки низковольтной части схемы, включающей TL494CN, от ее высоковольтной части, содержащей трансформатор сетевого напряжения.

Регулятор напряжения

Как правило, в самодельных небольших электронных устройствах питание обеспечивает типовой ИБП ПК, выполненный на TL494CN. Схема включения БП ПК общеизвестна, а сами блоки легкодоступны, поскольку миллионы старых ПК ежегодно утилизируются или продаются на запчасти. Но как правило, эти ИБП вырабатывают напряжения не выше 12 В. Этого слишком мало для частотно-регулируемого привода. Конечно, можно было бы постараться и использовать ИБП ПК повышенного напряжения для 25 В, но его будет трудно найти, и слишком много мощности будет рассеиваться на напряжении 5 В в логических элементах.

Однако на TL494 (или аналогах) можно построить любые схемы с выходом на повышенную мощность и напряжение. Используя типичные детали из ИБП ПК и мощные МОП-транзисторы от материнской платы, можно построить ШИМ-регулятор напряжения на TL494CN. Схема преобразователя представлена на рисунке ниже.

На ней можно увидеть схему включения микросхемы и выходной каскад на двух транзисторах: универсальном npn- и мощном МОП.

Основные части: T1, Q1, L1, D1. Биполярный T1 используется для управления мощным МОП-транзистором, подключенным упрощенным способом, так наз. «пассивным». L1 является дросселем индуктивности от старого принтера HP (около 50 витков, 1 см высота, ширина 0,5 см с обмотками, открытый дроссель). D1 — это диод Шоттки от другого устройства. TL494 подключена альтернативным способом по отношению к вышеописанному, хотя можно использовать любой из них.

С8 – конденсатор малой емкости, чтобы предотвратить воздействие шумов, поступающих на вход усилителя ошибки, величина 0,01uF будет более или менее нормальной. Большие значения будут замедлять установку требуемого напряжения.

С6 — еще меньший конденсатор, он используется для фильтрации высокочастотных помех. Его емкость — до нескольких сотен пикофарад.

Схема инвертора на ШИМ контроллере TL494

Простой преобразователь 12В на 220В собран на известной всем микросхеме TL494. ШИМ контроллер нагружен на комплементарные транзисторы серии BC547 и BC557, те в свою очередь раскачивают полевые транзисторы IRF540, нагрузкой которой является силовой трансформатор AC. На выходе трансформатора получаем модифицированный синусоидальный сигнал с напряжением 220В.

Применение микросхемы ШИМ TL494 не только делает конструкцию чрезвычайно экономичной с ее минимальными деталями, но также весьма эффективной и точной. Подстройка частоты от 60Гц до 50Гц производиться резистором 100К и конденсатором 220nF подключенные к 5-ой и 6-ой ножки микросхемы. Мощность инвертора будет определяется мощностью используемого трансформатора и емкостью аккумулятора. Для изготовления трансформатора применяется любой подходящий ферритовый сердечник, который способен разместить две обмотки.

Первичная обмотка состоит из 5 х 5 витков с центральным отводом, намотаны параллельно, диаметр проводов 2мм. Вторичная обмотка имеет от 200 до 300 витков провода диаметром 0,5мм. При включении инвертора схема сразу начинает работать, стоит лишь подстроить частоту равную частоте электрической сети. В большинстве случаев схема инвертора подойдёт для питания электрических ламп, нагревательных элементов небольшой мощности и т.д.

Как сделать сварочный инвертор своими руками

  • Инструменты и материалы
  • Технология сборки сварочного инвертора
  • Ремонт неисправностей сварочного инвертора

Часто сварочные аппараты изготавливаются по инверторной схеме, это предполагает применение мощных полевых транзисторов в роли силовых переключателей. Такое решение позволяет уменьшить вес и размеры конструкции. Сегодня легко можно найти сварочный инвертор, своими руками его можно изготовить, только зная принцип действия и особенности функционирования в нем внутренних схем.

Принципиальная схема инвертора.

Инструменты и материалы

  • блок питания;
  • драйверы силовых ключей;
  • малярный скотч;
  • силовая часть.

Вернуться к оглавлению

Рисунок 1. Схема силовой части инвертора.

Сварочный инвертор своими руками должен быть собран из элементов, среди которых: блок питания, драйверы силовых ключей и силовая часть. В примере будет рассмотрена технология сборки аппарата, который обладает характеристиками:

  • напряжение сети 220 В;
  • ток сварки до 250 А;
  • потребляемый максимальный ток в 32 А.

Подобное устройство способно с легкостью варить электродом с длиной дуги до 1 см. При этом коэффициент полезного действия будет не меньше, чем у заводских аппаратов.

Поможет выровнять напряжение осуществление обмотки по ширине каркаса. Их должно быть 4: первичная — ПЭВ 0,3 мм, 100 витков; вторичная (2) — ПЭВ 1 мм, 15 витков; вторичная (3) — ПЭВ 0,2 мм, 15 витков; вторичная (4) — ПЭВ 0,3 мм, 20 витков. Фиксировать плату, на которой будет расположен блок питания, необходимо отдельно. Металлический лист станет отделять ее от силовой части, лист будет подсоединен электрически к корпусу сварки.

Предназначенные для управления затворками проводники следует припаивать максимально близко к транзисторам, а между собой их необходимо скрутить попарно. Сечение не существенно, но длина проводников не должна превысить 150 мм.

При изготовлении сварочного инвертора схема силовой части будет нужна, ее можно увидеть на рис. 1.

В качестве блока питания выступит традиционный флайбэк. Экранирующая обмотка будет накрывать первичную обмотку трансформаторного блока. Важно обеспечить перекрытие наложенными витками первичных витков в полном объеме, кроме того, они должны совпадать по направлению. Следует между ними сделать изоляцию, применив малярный скотч или лакоткань.

Для того чтобы произвести настройку блока питания инвертора, следует подобрать сопротивление, чтобы напряжение, подаваемое на питание реле, было равно пределу 20-25 В. Важно для входных выпрямителей использовать мощные и качественные радиаторные элементы. Отлично справятся с задачей модели, встраиваемые в старые компьютеры, процессоры которых имели название Pentium 4, а также Alton 64. Приобрести их в отделах вторичных комплектующих есть возможность по $5.

Схема обратной связи по напряжению TL494 в компьютерном блоке питания.

Термический датчик следует расположить во внутреннее пространство корпуса радиатора, температура его нагревания будет максимальна.

Блок управления инвертора нуждается в наличии ШИМ-контроллера, модель которого имеет обозначение TL494. Этот контроллер использует лишь один канал регулирования, именно он и отвечает за стабилизацию тока в дуге. Конденсатор C1 станет определять напряжение ШИМ, от которого будет зависеть величина тока сварки. На рис. 2 представлена схема обратной связи по напряжению TL494 в компьютерном блоке питания, но этот вариант является лишь одним из множества.

Вернуться к оглавлению

Инвертор (рис. 3) следует уметь не только изготовить самостоятельно, но и осуществлять его ремонт. При возникновении неисправности важно ее обнаружить и определить причину. Сварочный инвертор для начала следует внешне осмотреть. В тех местах, где был обнаружен некачественный контакт, следует отсоединить элементы, чтобы появилась возможность их зачистить, а после вновь соединить.

Следует помнить, что у сварочного инвертора есть одно из наиболее слабых мест — это колодка клеммы, именно к ней производится подсоединение сварочного кабеля.

Рисунок 3. При возникновении неполадок, первым делом необходимо найти некачественный контакт.

Повышенное значение тока и плохой контакт могут стать причинами критического повышения температуры на проводах в областях соединения, это приводит к разрушению и выходу их из строя (рис. 4).

Инвертор может иметь и иные неисправности, среди которых: сварочный ток недостаточно хорошо отрегулирован, спонтанное отключение аппарата, обрыв сварочной дуги, значение сварочного тока невелико для работы, повышенная шумность трансформатора, избыточное потребление тока при отсутствующей нагрузке.

Если в сети нет нагрузки, однако инвертор все еще потребляет значительное количество тока, это может указывать на то, что на катушках оказались замкнуты витки. Избавить аппарат от подобной неисправности позволит перемотка или наладка изоляционного слоя.

Периодическое пропадание сварочной дуги и невозможность ее повторного зажигания указывает на пробои обмотки. При этом на сварочную цепь будет подаваться избыточное напряжение, а повторное зажигание дуги в данном случае, как правило, сопровождается искрами.

Рисунок 4. Повышенное значение тока и плохой контакт могут стать причинами критического повышения температуры на проводах.

Иногда неисправности инверторных устройств вызваны неправильной регулировкой сварочного тока. Разные инверторы требуют определенной регулировки тока, по этой причине, чтобы избавиться от проблемы, следует использовать подробную схему для конкретной модели. В ряде случаев в качестве причины неисправности может выступать винт, отвечающий за регулировку тока, часто происходит замыкание на зажимах или в дроссельной катушке. Для решения проблемы предстоит демонтировать кожух, что позволит осмотреть механизм.

При невысоком значении сварочного тока причиной может стать падение напряжения в электрической сети. Еще одной частой проблемой становится неисправность регулятора.

Иногда устройство начинает избыточно нагреваться. В роли частой причины выступает установление значения сварочного тока выше требуемого, кроме того, аппарат может продолжительно и беспрерывно эксплуатироваться, а в его работе могут использоваться чрезмерно толстые электроды. Так, следует использовать те электроды, с которыми аппарат должен работать.

Сам аппарат может перегреваться, это приводит к сгоранию изоляции на катушках, что вызывает короткое замыкание. Последнее может стать причиной сгорания аппарата. Ситуацию исправит восстановление изоляции, однако в ряде случаев возникает необходимость производить перемотку катушек.

Если вы заметили, что при работе аппарат издает чрезмерно громкие гудящие звуки, то это может стать следствием ослабления креплений, соединяющих элементы магнитопровода, в некоторых случаях к гудению приводит плохое крепление механизмов перемещения. Замыкание тоже приводит к возникновению гула. Устранить проблему позволит подтяжка болтов, восстановление крепежа, а также изоляции на сварочном кабеле.

Устройство может начать отключаться, это становится следствием замыкания в цепи, что активирует механизм защиты. Поможет в данном случае прозвон электрической цепи, что позволит обнаружить поврежденный участок, а после осуществить его восстановление.

Сделать самому сварочный инвертор можно, однако предварительно лучше проконсультироваться со специалистом, если вы не профессионал в этой области.

Схема простого сварочного инвертора

Порядок вывода комментариев: По умолчанию Сначала новые Сначала старые

-11 lubitelmp (05.03.2014 18:08)

А трасформатор тока на чём и сколько?Обмотка размагничивания сколько витков?

02 evpalgunov (02.10.2014 13:12) А можешь продать готовую? Мой е-мейл [email protected]
03 Dimm3898 (03.01.2015 19:08)

А данные по остальным обмоткам?

04 khabarov (24.01.2015 22:44)

рисунок печатной платы можно пожалуйста?

0Спам5 mudrovski (17.10.2015 13:53)

Собрал эту схему ,правда пришлось доработать-ввел отрицательное смещение,избавился от демпферной RC цепи -заменив ее на 2D1C цепь.Все заработало-варил 5 электродов 4мм подряд неотрывно-выдержал не сгорел

06 mudrovski (17.10.2015 13:58)

в своих новейших разработках использую новейшие SiC транзистор C2M0040120D -Китайский 400руб ,и SiC диоды на 1200вольт-200руб —они у меня всегда есть -вышлю куда угодно- связь [email protected] тел 89283631930 Юрий

0Спам7 хахол (08.04.2016 08:05)

А трасформатор тока на чём и сколько?Обмотка размагничивания сколько витк А данные по остальным обмоткам?ов? рисунок печатной платы можно пожалуйста?

Источник

Читайте также:  Схема регулировки оборотов асинхронного трехфазного двигателя
Adblock
detector