Лабораторный источник питания на tl494 (ka7500)

Контроллер ШИМ импульсного блока питания TL494

Микросхема типа TL494CN, выпускае­мая фирмой TEXAS INSTRUMENT (США), выпускается так же фирмой SHARP (Япония) под названием IR3M02, фирмой SAMSUNG (Корея) — КА7500, фирмой FUJITSU (Япония) — МВ3759, так же есть и отечественный аналог — КР1114ЕУ4.

Микросхема широко применяется в импульсных блоках питания, в частности, в блоках питания персональных компью­теров, а так же в DC/DC преобразова­телях.

На рисунке 1 показана цоколевка микросхемы.

Рис. 1

Микросхема специально разработана для управления силовой частью ИБП и содержит в своем составе (рис.2):

Рис. 2

• генератор пилообразного напряжения Oscillator; частота которого определяется номиналами резистора и конденсатора, подключенных к 5-му и 6-му выводам, и рассчитывается по формуле: F=1,1/RtCt
• источник опорного стабилизированного напряжения Reference Regulator (Uref=+5B) с внешним выходом на выводе 14;
• компаратор «мертвой зоны» Deadtime Comparator;
• компаратор ШИМ PWM Comparator;
• усилитель ошибки по напряжению 1;
• усилитель ошибки по сигналу ограни­чения тока 2;
• два выходных транзистора Q1 и Q2 с открытыми коллекторами и эмиттерами;
• динамический двухтактный D-триггер в режиме деления частоты на 2 — Flip-Flop;
• вспомогательные логические элементы;
• источник постоянного напряжения с номиналом 12V;
• источник постоянного тока с номиналом 0,7mA.

ИМС запускается в том случае если на 12-вывод поступает питающее напряже­ние в пределах от +7 до 40V. Выводы 1 и 2 — соответственно прямой и инвертиру­ющий входы усилителя ошибки по сигналу обратной связи. Вывод 4 — вход регули­ровки «мертвой зоны» (это время, когда оба выходных транзистора микросхемы закрыты даже при максимальной потребляемой мощности). Выводы 5 и 6 служат для подключения внешних элемен­тов внутреннего генератора пилообраз­ного напряжения. Вывод 7 — общий, выводы 8 и 9 — коллектор и эмиттер первого транзистора, выводы 11 и 10 — коллектор и эмиттер второго транзистора. Вывод 13 — выбор режима работы (однотактный или двухтактный). Если на этом выводе положительное напряжение 2,4…5V двухтактный режим работы, тран­зисторы Q1 и Q2 открываются поочеред­но, выходные импульсы следуют друг относительно друга со сдвигом по фазе. Если на этом выводе напряжение состав­ляет 0…0,4 V — однотактный режим, при этом транзисторы можно включать парал­лельно для увеличения выходного тока. Вывод 14 — выход опорного напряжения (+5 V) от встроенного стабилизированного источника опорного напряжения, выводы 16 и 15 — соответственно, прямой и инвер­тирующий входы усилителя ошибки по сигналу ограничения тока.

По функциональным узлам, входящим в состав микросхемы, ее можно разделить на аналоговую и цифровую составляю­щие.

К аналоговой составляющей относятся усилители ошибок, компараторы, генера­тор пилообразного напряжения и вспомо­гательные источники.

Все остальные элементы, в том числе и выходные транзисторы следует отнести к цифровой части.

Из временных диаграмм приведенных на рис. 3 видно, что моменты появления выходных управляющих импульсов, а также их длительность определяется состоянием выхода логического элемента D1. Остальная логика выполняет лишь вспомогательную функцию, разделения выходных импульсов на два канала. Оба транзистора имеют открытые коллекторы и эмиттеры, поэтому их можно подключать двояко, как с общим эмиттером, так и с общим коллектором. Триггер Flip-Flop является двухтактным динамическим D-триггером. Принцип его работы в следую­щем. Каждый из выходных импульсов элемента D1 своим отрицательным фронтом переключает триггер и этим меняет канал прохождения следующего импульса, т. е . исключает появление двух отпирающих импульсов за один период работы.

Рис. 3

Типовая схема импульсного DC/DC преобразователя на основе TL494 показа­на на рисунке 4.

Рис. 4

Основные технические характеристики:

1. Диапазон напряжения питания……… ..42V;
2. Максимальное напряжение коллекторов выходных транзисторов………. 42V;
3. Максимальный ток коллектора выходных транзисторов…….. 0,2А;
4. Опорное напряжение…… 4,5…5,5V;
5. Мощность рассевания в непрерывном режиме в корпусе DIP-16 при температуре окружающей среды ниже 45°С…….. 1W;
6. Ток потребления не более…….. 10mA;
7. Частота генератора может быть задана в пределах……… 1…200 kHz;
8. Длительность фронта импульса выходного тока не более….. 200nS;
9. Длительность спада импульса выходного тока не более……. 100nS;
10. Сопротивление резистора RT может быть в пределах……. 1,8… 500 kOm;
11. Емкость конденсатора СТ может быть в пределах…… 0,0047…10 мкФ;
12. Рабочий диапазон температуры:

• TL494B…….. -40…+125°С;
• TL494C…….. 0…+70°С;
• TL494I ……… -40…+85°С.

Чем отличается от трансформаторного блока питания

Блок-схемы трансформаторного и импульсного блоков питания

Как работает трансформаторный блок питания

В линейном блоке питания основное преобразование происходит при помощи трансформатора. Его первичная обмотка рассчитана под сетевое напряжение, вторичная обычно понижающая. В случае классического трансформатора переменного тока, предложенного П. Яблочковым, он преобразует синусоиду входного напряжения в такое же синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки.

Следующий блок — выпрямитель, на котором синусоида сглаживается, превращается в пульсирующее напряжение. Этот блок выполнен на основе выпрямительных диодов. Диод может стоять один, может быть установлен диодный мост (мостовая схема). Разница между ними — в частоте импульсов, которые получаем на выходе. Дальше стоит стабилизатор и фильтр, придающие выходному напряжению нужный уровень и форму. На выходе имеем постоянное напряжение.

Самый простой линейный блок питания с двухполупериодным выпрямителем без стабилизации

Основной недостаток линейных источников питания — большие габариты. Они зависят от размеров трансформатора — чем выше требуется мощность, тем больше размеры блока питания. Нужен еще стабилизатор, который корректирует выходное напряжение, а это еще увеличивает габариты, снижает КПД. Зато это устройство не грозит помехами работающему рядом оборудованию.

Устройство импульсного блока питания и его принцип работы

В импульсном блоке питания преобразование сложнее. На входе стоит сетевой фильтр, задача которого не допустить в сеть высокочастотные колебания, вырабатываемые этим устройством. Они могут повлиять на работу рядом расположенных приборов. Сетевой фильтр в дешевых моделях стоит не всегда, и в этом зачастую кроется проблема с нестабильной работой каких-то устройств, которые мы часто списываем на «падение напряжения в сети».

Далее стоит сглаживающий фильтр, который выпрямляет синусоиду. Полученное на его выходе пилообразное напряжение подается на инвертор, преобразуется в импульсы, имеющие положительную и отрицательную полярность

Их параметры (частота и скважность) задаются при помощи блока управления. Частота обычно выбирается высокой — от 10 кГц до 50 кГц

Именно наличие этой ступени преобразования — генерации импульсов — и дало название этому типу преобразователей.

Блок-схема ИИП с формами напряжения в ключевых точках

Высокочастотные импульсы поступают на трансформатор, который является гальванической развязкой от сети. Трансформаторы эти небольшие, так как с возрастанием частоты сердечники нужны все меньше. Причем сердечник может быть набран из ферромагнитных пластин (в линейных БП должен быть из более дорогой электромагнитной стали).

На выходном выпрямителе биполярные импульсы превращаются в положительные, а выходной фильтр на их основе формирует постоянное напряжение. Основное достоинство ИБП в том, что существует обратная связь, которая позволяет регулировать работу устройства таким образом, чтобы напряжение на выходе было близко к идеалу. Это дает возможность получать стабильные параметры на выходе, независимо от того, что имеем на входе.

Достоинства и недостатки импульсных блоков питания

Для новичков не сразу становится понятным, почему лучше использовать импульсные выпрямители, а не линейные. Дело не только в габаритах и материалоемкости. Дело в более стабильных параметрах, которые выдают импульсные устройства. Качество напряжения на выходе не зависит от качества сетевого напряжения. Для наших сетей это актуально. Но не только это. Такое свойство позволяет использовать импульсный блок питания в сети разных стран. Ведь параметры сетевого напряжения в России, Англии и в некоторых странах Европы отличаются. Не кардинально, но отличается напряжение, частота. А зарядки работают в любой из них — практично и удобно.

Размер тоже имеет значение

Кроме того импульсники имеют высокий КПД — до 98%, что не может не радовать. Потери минимальны, в то время как в трансформаторных много энергии уходит на непродуктивный нагрев. Также ИБП меньше стоят, но при этом надежны. При небольших размерах позволяют получить широкий диапазон мощностей.

Но импульсный блок питания имеет серьезные недостатки. Первый — они создают высокочастотные помехи. Это заставляет ставить на входе сетевые фильтры. И даже они не всегда справляются с задачей. Именно поэтому некоторые устройства, особо требовательные к качеству электропитания, работают только от линейных БП. Второй недостаток — импульсный блок питания имеет ограничение по минимальной нагрузке. Если подключенное устройство обладает мощностью ниже этого предела, схема просто не будет работать.

блок питания лабораторный

Блок питания на три напряжения из компьютерного ATX блока питания

Дата: 23.02.2018 // 0 Комментариев

Сегодня у нас неоднозначная заметка. Многие сочтут эту статейку невостребованной, но данный материал рассчитан, прежде всего, на новичков, которые хотят собрать простой лабораторный блок питания из компьютерного блока на TL494.

Ковыряясь в плате старого блока питания ПК, изменяя цепочки обратной связи и удаляя ненужные детали, всегда присутствует риск удалить что-то лишнее. Сделав ошибку на монтаже платы, шансов получить годное устройство, практически нет, лишь многократно возрастает риск спалить безвозвратно блок.

Немного подумав, как можно легко сделать лабораторный блок питания своими руками, мы создали адаптер для ШИМ TL494, на такую же TL494. Звучит немного глупо, но адаптер включает в себя ШИМ с новой обвязкой, которая уже разведена для контроля выходного напряжения и тока, а ковырять сам блок абсолютно ненужно. Достаточно удалить микросхему, установить и подключить адаптер — лабораторный блок практически готов.

Где 12 вольт, а где 5? Разбираемся с цветовой маркировкой

Как узнать, на каких проводах какие напряжения формируются? Где, к примеру, 12 вольт на блоке питания компьютера? Для этого не понадобится тестер, поскольку все провода, выходящие из компьютерного блока питания, имеют строго определенную общепринятую расцветку. Поэтому вместо тестера мы вооружаемся табличкой, приведенной ниже.

Расцветка и назначение проводов блока питания ATX

Цвет	Назначение	Примечание
черный	GND	провод общий минус
красный	+5 В	основная шина питания
желтый	+12 В	основная шина питания
синий	-12 В	основная шина питания (может отсутствовать)
оранжевый	+3.3 В	основная шина питания
белый	-5 В	основная шина питания
фиолетовый	+5 VSB	дежурное питание
серый	Power good	питание в норме
зеленый	Power on	команда запустить БП

Табличка особых пояснений не требует. С зеленым проводом (Power on) мы познакомились в предыдущем разделе – на него материнская плата подает сигнал низким уровнем (замыканием на общий) на включение БП. Синий провод в новых моделях БП может отсутствовать, поскольку производители материнских плат отказались от интерфейса RS-232C (COM-порт), требующего -12 В.

Фиолетовый провод (+5 VSB ) – это как раз дежурные +5 В, питающие дежурные узлы материнской платы. По серому проводу (Power good) блок питания сообщает, что все напряжения в норме и компьютер можно включать. Если какое-то из напряжений в процессе работы выходит за допустимые пределы или пропадает, то сигнал снимается. Причем это происходит до того, как успеют разрядиться накопительные конденсаторы БП, давая процессору время на принятие экстренных мер по аварийной остановке системы. Остальные провода – это провода питания материнской платы и периферийных устройств – дисководов, внешних видеокарт и т. д.

Технические характеристики станка 1А62Г

Наименование параметра	1А62Г	1К62
Основные параметры
Класс точности по ГОСТ 8-82	Н	Н
Наибольший диаметр заготовки над станиной, мм	400	400
Наибольший диаметр заготовки над суппортом, мм	210	220
Наибольшая длина заготовки (РМЦ), мм	1000	710, 1000, 1400
Наибольшая длина обработки (точения), мм	900
Наибольший диаметр заготовки над выемкой, мм	600	нет
Наибольшая длина обработки (точения) над выемкой, мм	300	нет
Наибольшая масса заготовки в патроне, кг	290	500
Наибольшая масса заготовки в центрах, кг	1150	1500
Шпиндель
Диаметр сквозного отверстия в шпинделе, мм	38	47
Наибольший диаметр прутка, мм	36	45
Число ступеней частот прямого вращения шпинделя	21	24
Частота прямого вращения шпинделя, об/мин	11,5..1200	12,5..2000
Число ступеней частот обратного вращения шпинделя	12	12
Частота обратного вращения шпинделя, об/мин	18..1520	19..2420
Размер внутреннего конуса в шпинделе, М	Морзе 5	Морзе 6
Конец шпинделя по ГОСТ 12593-72	6К	6К
Суппорт. Коробка подач
Наибольшая длина продольного хода каретки суппорта, мм	900	640, 930, 1330
Наибольший поперечный ход суппорта, мм	280	250
Наибольший ход верхнего суппорта (резцовых салазок), мм	113	140
Число ступеней продольных подач	35	49
Пределы рабочих подач продольных, мм/об	0,082…1,59	0,07..4,16
Число ступеней поперечных подач	35	49
Пределы рабочих подач поперечных, мм/об	0,027..0,522	0,035..2,08
Скорость быстрых перемещений суппорта, продольных, м/мин	нет	3,4
Скорость быстрых перемещений суппорта, поперечных, м/мин	нет	1,7
Количество нарезаемых резьб метрических	19	44
Пределы шагов нарезаемых резьб метрических, мм	1..12	1..192
Количество нарезаемых резьб дюймовых	20	38
Пределы шагов нарезаемых резьб дюймовых	24..2	24..2
Количество нарезаемых резьб модульных	10	20
Пределы шагов нарезаемых резьб модульных	0,5..3	0,5..48
Количество нарезаемых резьб питчевых	24	37
Пределы шагов нарезаемых резьб питчевых	95..7	96..1
Вертикальное расстояние от оси шпинделя до основания резца, мм	25
Наибольшие размеры державки резца, мм	25 х 25
Цена деления лимба продольного перемещения суппорта, мм	1,0
Цена деления лимба поперечного перемещения суппорта, мм	0,05
Цена деления лимба поперечного перемещения верхнего суппорта (резцовых салазок), мм	0,05
Задняя бабка
Конус отверстия пиноли задней бабки по ГОСТ 2847-67	Морзе 5
Наибольшее перемещение пиноли, мм	150
Перемещение пиноли на одно деление лимба, мм	0,1	0,1
Величина поперечного смещения корпуса бабки, мм	±15	±15
Электрооборудование
Количество электродвигателей на станке	2	4
Электродвигатель главного привода, кВт	7,5	10
Электродвигатель быстрых перемещений, кВт	нет	0,8
Электродвигатель гидростанции, кВт	нет	1,1
Электродвигатель насоса охлаждения, кВт	0,125	0,125
Насос охлаждения (помпа)	ПА-22	ПА-22
Габариты и масса станка
Габариты станка (длина ширина высота) (РМЦ = 1000), мм	1295 х 2785 х 1500	2812 1166 1324
Масса станка (РМЦ = 1000), кг	1960	2140

Станок токарно-винторезный 1А62Г. Руководство по эксплуатации 1А62Г.00.000 РЭ, 1979

Ачеркан Н.С. Металлорежущие станки, Том 1, 1965

Денежный П.М., Стискин Г.М., Тхор И.Е. Токарное дело, 1972. (1к62)

Денежный П.М., Стискин Г.М., Тхор И.Е. Токарное дело, 1979. (16к20)

Батов В.П. Токарные станки., 1978

Модзелевский А. А., Мущинкин А.А., Кедров С. С., Соболь А. М., Завгородний Ю. П., Токарные станки, 1973

Тепинкичиев В.К. Металлорежущие станки, 1973

Схиртладзе А.Г., Новиков В.Ю. Технологическое оборудование машиностроительных производств, 1980

Чернов Н.Н. Металлорежущие станки, 1988

Конструкция

Мощность того блока питания, который я вытащил из-под кровати – 250Вт. Если я сделаю БП 5В/10А, то пропадает драгоценная моща! Не дело! Подымем напряжение до 25В, может сгодится, к примеру, для зарядки аккумуляторов – там нужно напряжение порядка 15В.

Для дальнейших действий нужно сначала найти схему на исходный блок. В принципе, все схемы БП известны и гуглятся. Что именно нужно гуглить – написано на плате.

Мне мою схему подкинул друг. Вот она. (Откроется в новом окне)

Да-да, нам придется лазить во всех этих кишках. В этом нам поможет даташит на TL494

Итак, первое, что нам нужно сделать – проверить, какое максимальное напряжение может выдать блок питания по шинам +12 и +5 вольт. Для этого удаляем предусмотрительно помещенную производителем перемычку обратной связи.

Резисторы R49-R51 подтянут плюсовой вход компаратора к земле. И, вуаля, у нас на выходе – максимальное напряжение.

Пытаемся стартовать блок питания. Ага, без компьютера не стартует. Дело в том, что его нужно включить, соединив вывод PS_ON с землей. PS_ON обычно подписан на плате, и он нам еще понадобится, поэтому не будем его вырезать. А вот непонятную схему на Q10, Q9 и Q8 отключим – она использует выходные напряжение и, после их вырезания не даст нашему БП запуститься. Мягкий старт у нас будет работать на резисторах R59, R60 и конденсаторе C28.

Итак, бп запустился. Появились выходные максимальные напряжения.

Внимание! Выходные напряжения – больше тех, на которые рассчитаны выходные конденсаторы, и, поэтому, конденсаторы могут взорваться. Я хотел поменять конденсаторы, поэтому мне их было не жалко, а вот глаза не поменяешь

Аккуратно!

Итак, подучилось по +12В – 24В, а по +5В – 9.6В. Похоже, запас по напряжению ровно в 2 раза. Ну и прекрасно! Ограничим выходное напряжение нашего БП на уровне 20В, а выходной ток – на уровне 10А. Таким образом, получаем максимум 200Вт мощи.

С параметрами, вроде бы, определились.

Теперь нужно сделать управляющую электронику. Жестяной корпус БП меня не удовлетворил(и, как оказалось, зря) – он так и норовит поцарапать что-то, да еще и соединен с землей (это помешает мерить ток дешевыми операционниками).

В качестве корпуса, я выбрал Z-2W, конторы Maszczyk

Я измерил излучаемый блоком питания шум – он оказался вполне небольшим, так что, вполне можно использовать пластиковый корпус.

После корпуса я сел за Corel Draw и прикинул, как должна выглядеть передняя панель:

Проверка работоспособности шим-контроллера.

                Шим-контроллер считают «сердцем» источников питания, но
предварительно нужно проверить и другие компоненты блока питания выполнив стандартную последовательность действий по
ремонту блока питания (БП):

1) В выключен­ном
состоянии источник внимательно осмотреть (особое внимание обра­тить на
состояние всех электролитических конденсаторов — они не должны быть вздуты). 2) Проверить
исправность предохранителя и элементов входного фильтра БП

2) Проверить
исправность предохранителя и элементов входного фильтра БП.

3) Прозвонить на
короткое замыкание или обрыв диоды выпрями­тельного моста (эту операцию, как и
многие другие, можно выполнить, не вы­паивая диоды из платы). При этом в
остальных случаях надо быть уверен­ным, что проверяемая цепь не шунтируется
обмотками трансформатора или резистором (в подозрительных случаях, элемент схемы
необходимо выпаивать и проверять отдельно).

4) Проверить
исправность выходных цепей: электролитических конденсаторов низкочастотных филь­тров,
выпрямительных диодов и диодных сборок.

5) Проверить
силовые транзисторы высокочастотного преобразователя и тран­зисторов каскада
управления. Обязательно проверить возвратные диоды, включенные параллельно
электродам коллектор-эмиттер силовых транзисторов.

Эти действия, дают положительный результат в обнаружении только
следствия неработоспособности всего блока, но причина неисправности в
большинстве случаев находится гораздо глубже. Например, неисправность силовых
транзисторов может быть следствием: неисправности цепей схемы за­щиты и
контроля, нарушения цепи обратной связи, неисправности ШИМ-преобразователя,
выхода из строя демпфирующих RC-цепочек
или, межвитковый пробой в силовом трансформаторе. Поэтому, если удается найти
неисправный элемент, то желательно пройти все этапы проверок, перечисленные
выше (т. к. предохранитель сам по себе ни­когда не сгорает, а пробитый диод в
выходном выпрямителе становится причиной «смерти» ещё и силовых транзисторов
высокочастотного преобразователя).

В качестве шим-контроллера («сердца» источников питания) долгое время
использовали микросхему  TL494, а затем и ее аналоги (MB3759, KA7500B … KA3511,
SG6105 и др.). Проверку
работоспособности такой микросхемы, например, TL494 (рис. 1) можно произвести, не
включая блок питания. При этом микросхему необходимо запитать от вне­шнего
источника напряжением +9В..+20В. Напряжение подается на вывод 12 относительно
выв. 7 — желательно через маломощный выпрямительный диод. Все измерения тоже
должны проводиться относительно выв. 7. При подаче питания на микросхему
контролируем напряжение на выв. 5. Оно должно быть +5В (±5%) и быть стабильным
при изменении напряжения питания на выв. 12 В пределах   +9В..+20В. В противном случае не исправен
внутренний стабилизатор напряжения микросхемы. Далее осциллогра­фом смотрим
напряжение на выв. 5. Оно должно быть пилообразной формы амплитудой 3,2 В (рис. 2). Если сигнал отсутствует или иной формы, то проверить целостность
конденсатора и резистора, подключенных к выв. 5 и выв. 6, соответственно. В
случае исправности этих элементов микросхему необходимо заменить. После этого
проверяем наличие управляющих сигна­лов на выходе микросхемы (выв. 8 и выв.
11). Они должны соответствовать осциллограммам, приведенным на рис. 2.
Отсутствие этих сигналов так же говорит о неисправности микросхемы. В случае
успешного прохождения ис­пытаний микросхема считается исправной.

Рис. 1

Рис. 2

Лабораторный блок питания из компьютерного блока на TL494

Схема адаптера для сборки лабораторного блока питания включает в себя минимальную обвязку ШИМ для ее работы.

Печатку этой для этой платы можно будет скачать в конце статьи. Она не содержит дефицитных компонентов и может быть собрана своими руками буквально за вечер.

За регулировку напряжение отвечает резистор R4, от позволяет регулировать выходное напряжение в диапазоне 0-17 В. Ток регулируется резистором R10 в пределах 0-10 А. В качестве шунта используются два резистора по 0,1 Ом х 10 Вт. По сути, с панели, где стояла микросхема, берется питание для адаптера, а возвращаются в блок лишь сигналы для транзисторов раскачки.

Если использовать три резистора по 0,1 Ом х 10 Вт в качестве шунта, то максимальный выходной ток будет достигать 15 А.

Вот так выглядит наш тестовый образец адаптера, установленный вместо стандартной микросхемы.

Плата-адаптер подойдет практически к любому блоку на основе TL494 в независимости от наличия дополнительных супервизоров, которые могут быть установлены производителем. При желании ненужные компоненты в блоке можно удалить, но если берут сомнения в правильности действий, то можно их и оставить.

Тесты лабораторного блока питания

Ну, и на закуску — финальные тесты после подключения вольтамперметра. Максимальное напряжение 17,1 В, а ток 9,89 А.

Важно! Необходимо учесть при сборке блока пару моментов:

1. Штатные выходные конденсаторы по шине +12 В имеют максимально рабочее напряжение 16 В, их следует заменить, поставить новые с рабочим напряжением 25 В.
2. Силовые диоды на очень старых и дешевых блоках могут не выдержать ток 10 А, это надо учесть, и при необходимости их заменить.

Выше описанный переходник по нашим наброскам изготовил и предоставил фотоматериалы Виталий Ликин из Волгограда. Скачать печатку в формате lay можно тут:

Схема

Импульсный БП состоит из следующих функциональных блоков:

• фильтр. Не пропускает помехи из сети и обратно (генерируются самим БП);
• выпрямитель со сглаживающим конденсатором. Обычный диодный мост, дает на выходе почти ровное (с низким коэффициентом пульсаций) постоянное напряжение, равное действующему значению переменного селевого напряжения — 311 В;
• инвертор. Состоит из быстро переключающихся силовых ключевых транзисторов и управляющей ими микросхемы. На выходе дает прямоугольный переменный ток. Процесс преобразования в инверторе называют широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), а микросхему — ШИМ-контроллером. В рабочем режиме реализована обратная связь, потому в зависимости от мощности подключенной к БП загрузки, контроллер регулирует продолжительность открытия транзисторов, то есть ширину импульсов. Также благодаря обратной связи, компенсируются скачки напряжения на входе и броски, обусловленные коммутацией мощных потребителей. Это обеспечивает высокое качество выходного напряжения;
• импульсный высокочастотный трансформатор. Понижает напряжение до требуемых 12 или 24 В;
• выпрямитель со сглаживающим конденсатором. Преобразует высокочастотное переменное напряжение в постоянное.

Дроссель переменного тока

Основной элемент сетевого фильтра — дроссель. Его сопротивление (индуктивное) возрастает с увеличением частоты тока, потому высокочастотные помехи нейтрализуются, а ток частотой 50 Гц проходит свободно. Дроссель работает тем эффективнее, чем больше размеры магнитопровода, толщина проволоки и больше витков. Дополнительно установленные конденсаторы улучшают фильтрацию, закорачивая высокочастотные помехи и отводя их на «землю».

Также емкостные сопротивления не позволяют в/ч помехам, генерируемым БП, поступать в сеть. Высокочастотный трансформатор отличается от обычного материалом магнитопровода: используются ферриты или альсифер. Выпрямитель после трансформатора собирается на диодах Шоттки, отличающихся высоким быстродействием.

Существует два способа генерации высокочастотного переменного тока:

1. однотактная схема. Применяется в БП небольшой мощности — до 50 Вт (зарядки телефонов, планшетов и т.п.). Конструкция простая, но у нее велика амплитуда напряжения на первичной обмотке трансформатора (защищается резисторами и конденсаторами);
2. двухтактная схема. Сложнее в устройстве, но выигрывает в экономичности (выше КПД). Двухтактная схема делится на три разновидности:
   1. двухполупериодная. Самый простой вариант;
   2. двухполярная. Отличается от предыдущей присутствием 2-х дополнительных диодов и сглаживающего конденсатора. Реализован обратноходовый принцип работы. Такие схемы широко применяются в усилителях мощности. Важная особенность: продлевается срок службы конденсаторов за счет того, что через них протекают меньшие токи;
   3. прямоходовая. Используется в БП большой мощности (В ПК и т.п. устройствах). Выделяется наличием габаритного дросселя, накапливающего энергию импульсов ШИМ (направляются на него через два диода, обеспечивающих одинаковую полярность).

2-тактные БП отличаются схемой силового каскада, есть три модификации:

1. полумостовая: чувствительна к перегрузкам, потому требуется сложная защита;
2. мостовая: более экономична, но сложна в наладке;
3. пушпульная. Наиболее экономична и потому весьма востребована, особенно в мощных БП. Отличается присутствием среднего вывода у первичной и вторичной обмоток трансформатора. В течение периода работает то одна, то другая полуобмотка, подключаемая соответствующим ключевым транзистором.

Стабилизации выходного напряжения добиваются следующими способами:

• применением дополнительной обмотки на трансформаторе. Это самый простой способ, но и наименее действенный. Снимаемое с нее напряжение корректирует сигнал на первичной обмотке;
• применением оптопары. Это более эффективный способ. Основные элементы оптопары — светодиод и фототранзистор. Схема устроена так, что протекающий через светодиод ток пропорционален выходному напряжению. Свечение диода управляет работой фототранзистора, подающего сигналы ШИМ-контроллеру.

Таким образом, в данной методике контролируется непосредственно напряжение на вторичной обмотке, при этом отсутствует гальваническая связь с генератором ключевого каскада.

При подключении последовательно с оптопарой стабилитрона качество стабилизации становится еще выше.

Второй вариант доработки БП

Также добавлю другую проверенную схему.

Недостатком этого решения является использование двух дополнительных диодов и удвоение потерь выпрямителя. После замены резистора вывода 1 TL494 с 24 кОм на 36 кОм, можете снимать примерно до 40 В на выходе.

Ещё приведу фотографии импульсного трансформатора и что с ним делать:

Согласно модификации это должно быть так:

Ш-образные ферриты тут EI33, конечно и с EI28 будет работать, но более 5 A из них не вытянуть.

Что касается родной защиты источников питания AT / ATX, к сожалению большинство из них не имеют защиты от перегрузки по току, единственными средствами защиты являются перенапряжение и пониженное напряжение, а также превышение максимальной мощности, а как мы знаем мощность является произведением тока и напряжения, поэтому если источник питания имеет ограничение 300 Вт и максимум в линии 12 В 10 А, в таком БП до срабатывания защиты, ограничивающей максимальную мощность, произойдёт попытка выдать 25 А, а это приведет к насыщению дросселя и взрыву транзисторов.

Здесь же источник питания переключается в режим регулирования тока при коротком замыкании выхода, и не имеет значения, происходит ли короткое замыкание при низком или максимальном напряжении. Сделан тест — ток транзисторов ограничен коэффициентом трансформации 4 и сглажен на дросселе. Ток мгновенного срабатывания первичной обмотки не должен превышать 2 А, токовый вывод зависит от резистора, поэтому для 100 Ом это будет 1,6 А, для 47 Ом 3,4 А, в любом случае максимальный мгновенный ток силовых транзисторов не должен превышать 6 А.

Функции выводов входных сигналов

Как и любое другое электронное устройство. рассматриваемая микросхема имеет свои входы и выходы. Мы начнем с первых. Выше уже было дан перечень этих выводов TL494CN. Описание на русском языке их функционального назначения будет далее приведено с подробными пояснениями.

Вывод 1

Это положительный (неинвертирующий) вход усилителя сигнала ошибки 1. Если напряжение на нем ниже, чем напряжение на выводе 2, выход усилителя ошибки 1 будет иметь низкий уровень. Если же оно будет выше, чем на контакте 2, сигнал усилителя ошибки 1 станет высоким. Выход усилителя по существу, повторяет положительный вход с использованием вывода 2 в качестве эталона. Функции усилителей ошибки будут более подробно описаны ниже.

Вывод 2

Это отрицательное (инвертирующий) вход усилителя сигнала ошибки 1. Если этот вывод выше, чем на выводе 1, выход усилителя ошибки 1 будет низким. Если же напряжение на этом выводе ниже, чем напряжение на выводе 1, выход усилителя будет высоким.

Вывод 15

Он работает точно так же, как и № 2. Зачастую второй усилитель ошибки не используется в TL494CN. Схема включения ее в этом случае содержит вывод 15 просто подключенный к 14-му (опорное напряжение +5 В).

Вывод 16

Он работает так же, как и № 1. Его обычно присоединяют к общему № 7, когда второй усилитель ошибки не используется. С выводом 15, подключенным к +5 В и № 16, подключенным к общему, выход второго усилителя низкий и поэтому не имеет никакого влияния на работу микросхемы.

Вывод 3

Этот контакт и каждый внутренний усилитель TL494CN связаны между собой через диоды. Если сигнал на выходе какого-либо из них меняется с низкого на высокий уровень, то на № 3 он также переходит в высокий

Когда сигнал на этом выводе превышает 3,3 В, выходные импульсы выключаются (нулевая скважность). Когда напряжение на нем близко к 0 В, длительность импульса максимальна

В промежутке между 0 и 3,3 В, длительность импульса составляет от 50% до 0% (для каждого из выходов ШИМ-контроллера — на выводах 9 и 10 в большинстве устройств).

Если необходимо, контакт 3 может быть использован в качестве входного сигнала или может быть использован для обеспечения демпфирования скорости изменения ширины импульсов. Если напряжение на нем высокое (> ~ 3,5 В), нет никакого способа для запуска ИБП на ШИМ-контроллере (импульсы от него будут отсутствовать).

Вывод 4

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.

Вывод 5

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).

Вывод 6

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

f = 1,1 : (Rt х Ct).

Вывод 7

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

Вывод 12

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.

Вывод 13

Это вход режима работы. Его функционирование было описано выше.