دارة العاكس Pwm باستخدام TL494

العاكس هو دائرة تحول التيار المباشر (DC) إلى التيار المتردد (AC). إن العاكس PWM هو نوع من الدوائر التي تستخدم موجات مربعة معدلة لمحاكاة تأثيرات التيار المتردد (AC) ، وهو مناسب لتشغيل معظم أجهزتك المنزلية. أقول أكثر من ذلك لأنه يوجد بشكل عام نوعان من العاكسات ، النوع الأول هو ما يسمى بعاكس الموجة المربعة المعدل ، حيث يشير الاسم إلى أن الإخراج عبارة عن موجة مربعة وليست موجة جيبية ، وليس موجة جيبية نقية. ، إذا حاولت تشغيل محركات التيار المتردد أو TRIACS ، فسوف يتسبب ذلك في مشاكل مختلفة.

النوع الثاني يسمى عاكس موجة جيبية نقية. لذلك يمكن استخدامه لجميع أنواع أجهزة التكييف دون أي مشكلة. تعرف على المزيد حول أنواع مختلفة من العاكس هنا.

لكن في رأيي ، لا يجب عليك بناء العاكس كمشروع DIY. إذا كنت تسأل لماذا؟ ، ثم ركب على طول !، وفي هذا المشروع ، سأقوم ببناء دائرة عاكس PWM ذات موجة مربعة بسيطة معدلة باستخدام شريحة TL494 الشهيرة وشرح إيجابيات وسلبيات مثل هذه المحولات وفي النهاية ، سنرى لماذا لا نقوم بعمل دائرة عاكس ذات موجة مربعة معدلة كمشروع DIY.

تحذير! تم إنشاء هذه الدائرة وعرضها للأغراض التعليمية فقط ، ولا يُنصح مطلقًا ببناء واستخدام هذا النوع من الدوائر للأجهزة التجارية.

الحذر! إذا كنت تقوم بعمل هذا النوع من الدوائر ، فيرجى توخي الحذر الشديد بشأن ارتفاع الجهد والجهد المسامير الناتجة عن الطبيعة غير الجيبية لموجة الإدخال.

كيف يعمل العاكس؟

تم عرض مخطط أساسي للغاية لدائرة العاكس أعلاه. يتم توصيل الجهد الموجب بالدبوس الأوسط للمحول ، والذي يعمل كمدخل. ويرتبط الطرفان الآخران بوحدات MOSFET التي تعمل كمفاتيح.

الآن إذا قمنا بتمكين MOSFET Q1 ، فمن خلال وضع جهد عند طرف البوابة ، سيتدفق التيار في اتجاه واحد من السهم كما هو موضح في الصورة أعلاه. وبالتالي ، سيتم أيضًا إحداث تدفق مغناطيسي في اتجاه السهم وسيقوم قلب المحول بتمرير التدفق المغناطيسي في الملف الثانوي ، وسنحصل على 220 فولت عند الإخراج.

الآن ، إذا قمنا بتعطيل MOSFET Q1 وقمنا بتمكين MOSFET Q2 ، فسوف يتدفق التيار في اتجاه السهم الموضح في الصورة أعلاه ، وبالتالي عكس اتجاه التدفق المغناطيسي في القلب. تعرف على المزيد حول عمل MOSFET هنا.

الآن ، نعلم جميعًا أن المحول يعمل عن طريق تغير التدفق المغناطيسي. لذا ، فإن تشغيل وإيقاف تشغيل كل من MOSFETs ، أحدهما مقلوب إلى الآخر والقيام بذلك 50 مرة في الثانية ، سيولد تدفقًا مغناطيسيًا متذبذبًا لطيفًا داخل قلب المحول وسيؤدي التدفق المغناطيسي المتغير إلى إحداث جهد في الملف الثانوي مثل نعرفه بقانون فاراداي. وهذه هي الطريقة التي يعمل بها العاكس الأساسي.

العاكس IC TL494

الآن قبل إنشاء الدائرة بناءً على وحدة التحكم TL494 PWM ، دعنا نتعلم كيف تعمل وحدة التحكم PWM TL494.

يحتوي TL494 IC على 8 كتل وظيفية موضحة وموصوفة أدناه.

1. منظم مرجعي 5-V

خرج المنظم المرجعي الداخلي 5 فولت هو دبوس REF ، وهو دبوس 14 من IC. المنظم المرجعي موجود لتوفير مصدر ثابت للدوائر الداخلية مثل flip-التوجيهي النبضي ، والمذبذب ، ومقارن التحكم في الوقت الميت ، ومقارن PWM. يستخدم المنظم أيضًا لقيادة مضخمات الخطأ المسؤولة عن التحكم في الإخراج.

ملحوظة! تمت برمجة المرجع داخليًا بدقة أولية تبلغ ± 5٪ ويحافظ على الاستقرار على مدى جهد دخل من 7 فولت إلى 40 فولت. بالنسبة لجهد الدخل أقل من 7 فولت ، يشبع المنظم في حدود 1 فولت من الإدخال ويتتبعه.

2. مذبذب

يقوم المذبذب بتوليد وتوفير موجة سن المنشار لجهاز التحكم في الوقت الميت ومقارنات PWM لإشارات التحكم المختلفة.

تردد مذبذب يمكن تعيين عن طريق اختيار العناصر توقيت R T و C T.

يمكن حساب تردد المذبذب بالصيغة أدناه

Fosc = 1 / (RT * CT)

للتبسيط ، قمت بعمل جدول بيانات يمكنك من خلاله حساب التردد بسهولة بالغة.

ملحوظة! تردد المذبذب يساوي تردد الخرج فقط للتطبيقات أحادية الطرف. بالنسبة لتطبيقات الدفع والسحب ، يكون تردد الخرج هو نصف تردد المذبذب.

3. الوقت الميت تحكم المقارنة

الوقت الميت أو القول ببساطة التحكم في الوقت غير المناسب يوفر الحد الأدنى من الوقت الميت أو وقت الراحة. يحظر ناتج مقارنة الوقت الميت تبديل الترانزستورات عندما يكون الجهد عند الإدخال أكبر من جهد المنحدر للمذبذب. يمكن أن يفرض تطبيق الجهد على دبوس DTC وقتًا ميتًا إضافيًا ، وبالتالي توفير وقت توقف إضافي من 3٪ كحد أدنى إلى 100٪ حيث يختلف جهد الدخل من 0 إلى 3 فولت. بعبارات بسيطة ، يمكننا تغيير دورة العمل لموجة الخرج دون تعديل مضخمات الخطأ.

ملحوظة! يضمن الإزاحة الداخلية البالغة 110 مللي فولت حدًا أدنى للوقت الميت قدره 3٪ مع تأريض إدخال التحكم في الوقت الميت.

4. مضخمات الخطأ

يتلقى كل من مضخمات الخطأ عالية الكسب انحيازهما من سكة إمداد VI. يسمح هذا بنطاق جهد دخل عادي من -0.3 فولت إلى 2 فولت أقل من VI. يتصرف كلا المضخمين بشكل مميز لمكبر العرض أحادي الطرف ، حيث أن كل مخرج يكون نشطًا بدرجة عالية فقط.

5. إخراج التحكم الإدخال

يحدد إدخال التحكم في الإخراج ما إذا كانت ترانزستورات الإخراج تعمل في وضع موازٍ أو وضع دفع وسحب. عن طريق توصيل دبوس التحكم في الخرج وهو pin-13 بالأرض ، يضبط ترانزستورات الإخراج في وضع التشغيل المتوازي. ولكن من خلال توصيل هذا الدبوس بمسمار 5V-REF ، يتم تعيين ترانزستورات الإخراج في وضع الدفع والسحب.

6. إخراج الترانزستورات

يحتوي IC على اثنين من ترانزستورات الإخراج الداخلية الموجودة في تكوينات مجمعة مفتوحة وباعثًا مفتوحًا ، والتي يمكن من خلالها مصدر أو غرق أقصى تيار يصل إلى 200 مللي أمبير.

ملحوظة! الترانزستورات لها جهد تشبع أقل من 1.3 فولت في تكوين الباعث المشترك وأقل من 2.5 فولت في تكوين الباعث-التابع.

المميزات

دارة كاملة للتحكم في الطاقة PWM
المخرجات غير الملتزم بها لحوض 200 مللي أمبير أو تيار المصدر
يحدد التحكم في الإخراج عملية أحادية الطرف أو عملية دفع وسحب
تحظر الدوائر الداخلية النبض المزدوج في أي من المخرجات
يوفر الوقت الميت المتغير التحكم في النطاق الكلي
يوفر المنظم الداخلي مستقرًا 5-V
توريد مرجعي مع تسامح 5٪
تسمح بنية الدوائر بالمزامنة السهلة

ملحوظة! يتم أخذ معظم الوصف التخطيطي والعملياتي الداخلي من ورقة البيانات وتعديله إلى حد ما من أجل فهم أفضل.

المكونات مطلوبة

SL. لا	القطع	نوع	كمية
1	TL494	IC	1
2	IRFZ44N	موسفيت	2
3	مأخذ المسمار	برغي محطة 5mmx2	1
4	مأخذ المسمار	برغي محطة 5mmx3	1
5	0.1 فائق التوهج	مكثف	1
6	50 ألف ، 1٪	المقاوم	2
7	560R	المقاوم	2
8	10 آلاف ، 1٪	المقاوم	2
9	150 ألف ، 1٪	المقاوم	1
10	مجلس يرتدون	Generic 50x 50mm	1
11	المشتت الحراري PSU	عام	1

مخطط الدائرة العاكس TL494

بناء الدائرة العاكس TL494CN

بالنسبة لهذا العرض التوضيحي ، تم إنشاء الدائرة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور محلي الصنع ، بمساعدة ملفات التصميم التخطيطي وثنائي الفينيل متعدد الكلور. يرجى ملاحظة أنه إذا تم توصيل حمولة كبيرة بإخراج المحول ، فسوف تتدفق كمية هائلة من التيار عبر آثار PCB ، وهناك احتمال أن تحترق الآثار. لذلك ، لمنع آثار PCB من الاحتراق ، قمت بتضمين بعض وصلات العبور التي تساعد على زيادة التدفق الحالي.

العمليات الحسابية

لا توجد العديد من الحسابات النظرية لهذه الدائرة العاكس باستخدام TL494. ولكن هناك بعض الحسابات العملية التي سنقوم بها في اختبار قسم الدائرة.

لحساب تردد المذبذب ، يمكن استخدام الصيغة التالية.

Fosc = 1 / (RT * CT)

ملحوظة! للتبسيط ، يتم توفير جدول بيانات يمكنك من خلاله بسهولة حساب تردد المذبذب.

اختبار حلبة العاكس TL494 PWM

من أجل اختبار الدائرة ، يتم استخدام الإعداد التالي.

بطارية الرصاص الحمضية 12 فولت.
محول يحتوي على 6-0-6 صنبور و 12-0-12 صنبور
100W المصباح المتوهج كحمل
Meco 108B + TRMS Multimeter
ميكو 450B + TRMS المتعدد
راسم الذبذبات Hantek 6022BE
و Test-PCB حيث قمت بتوصيل مجسات الذبذبات.

إدخال MOSFET

بعد إعداد شريحة TL494 ، قمت بقياس إشارة الإدخال PWM إلى بوابة MOSFET ، كما ترون في الصورة أدناه.

شكل الموجة الناتج للمحول بدون تحميل (لقد قمت بتوصيل محول ثانوي آخر لقياس شكل الموجة الناتج)

كما ترى في الصورة أعلاه ، فإن النظام يرسم حوالي 12.97 واط دون تحميل أي حمل.

لذلك من الصورتين أعلاه ، يمكننا بسهولة حساب كفاءة العاكس بسهولة بالغة.

الكفاءة حوالي 65٪

هذا ليس سيئًا ولكنه ليس جيدًا أيضًا.

لذا كما ترون ، ينخفض جهد الخرج إلى نصف ما يدخله التيار المتردد التجاري.

لحسن الحظ ، يحتوي المحول الذي أستخدمه على تسجيل 6-0-6 ، جنبًا إلى جنب مع 12-0-12.

لذلك ، فكرت لماذا لا تستخدم التسجيل 6-0-6 لزيادة جهد الخرج.

كما ترى من الصورة أعلاه فإن استهلاك الطاقة بدون تحميل هو 12.536 واط

الآن الجهد الناتج للمحول في مستويات قاتلة

الحذر! كن حذرًا جدًا عند العمل بجهد كهربائي عالي. هذا المقدار من الجهد يمكن أن يقتلك بالتأكيد.

مرة أخرى ، أدخل استهلاك الطاقة عند توصيل لمبة 100 وات كحمل

في هذه المرحلة ، لم تكن المجسات الصغيرة للمقياس المتعدد كافية بما يكفي للمرور عبر تيار 10.23Amps ، لذلك قررت وضع 1.5sqmm من الأسلاك مباشرة في المحطات الطرفية متعددة المقاييس.

كان استهلاك طاقة الإدخال 121.94 واط

مرة أخرى ، استهلاك طاقة الخرج عند توصيل لمبة 100 وات كحمل

كانت طاقة الخرج التي يستهلكها الحمل 80.70 واط. كما ترون ، كان المصباح متوهجًا للغاية ، ولهذا وضعته بجانب طاولتي.

مرة أخرى إذا قمنا بحساب الكفاءة ، فستكون حوالي 67٪

والآن يبقى سؤال المليون دولار

لماذا لا تصنع دائرة عاكس موجة مربعة معدلة كمشروع DIY؟

الآن بعد عرض النتائج أعلاه ، يجب أن تفكر في أن هذه الدائرة جيدة بما يكفي ، أليس كذلك؟

دعني أخبرك أن هذا ليس هو الحال على الإطلاق لأنه

بادئ ذي بدء ، الكفاءة ضعيفة جدًا حقًا.

وهذا يتوقف على الحمل، و الجهد الناتج ، و تيرة الانتاج، و شكل موجة التغييرات حيث لا يوجد ردود الفعل تعويض تردد و أي مرشح LC في الإخراج إلى الأشياء نظيفة حتى.

في هذه اللحظة، وأنا غير قادر على قياس المسامير الانتاج لان المسامير سوف تقتل بلدي الذبذبات و الكمبيوتر المحمول المتصل. واسمحوا لي أن أخبركم أن هناك بالتأكيد ارتفاعات ضخمة يتم إنشاؤها بواسطة المحول الذي أعرفه من خلال مشاهدة فيديو Afrotechmods. هذا يعني أن توصيل خرج العاكس بمحطة 6-0-6 V كان يصل إلى ذروة إلى ذروة الجهد أكثر من 1000V وهذا يهدد الحياة.

الآن، مجرد التفكير في توفير الطاقة حتى مصباح CFL، و شاحن الهاتف، أو المصباح الكهربائي 10W مع هذا العاكس، وسوف تهب على الفور حتى.

تحتوي العديد من التصميمات التي وجدتها على الإنترنت على مكثف عالي الجهد عند الإخراج كحمل ، مما يقلل من ارتفاعات الجهد ، ولكن هذا أيضًا لن يعمل. نظرًا لأن المسامير 1000 فولت يمكن أن تهب المكثفات على الفور. إذا قمت بتوصيله بشاحن كمبيوتر محمول أو بدائرة SMPS ، فسوف ينفجر متغير أكسيد المعدن (MOV) بداخله على الفور.

ومع ذلك ، يمكنني الاستمرار في التعامل مع السلبيات طوال اليوم.

كان هذا هو السبب في أنني لا أوصي ببناء هذه الأنواع من الدوائر والعمل معها لأنها غير موثوقة وغير محمية ويمكن أن تؤذيك إلى الأبد. على الرغم من أننا في السابق نبني عاكسًا ليس جيدًا أيضًا بما يكفي للتطبيقات العملية. بدلاً من ذلك ، سأخبرك بإنفاق القليل من المال وشراء العاكس التجاري الذي يحتوي على الكثير من ميزات الحماية.

مزيد من التحسين

التحسين الوحيد الذي يمكن القيام به لهذه الدائرة هو التخلص منها تمامًا ، وتعديلها بتقنية تسمى SPWM (تعديل عرض النبضات الجيبية) ، وإضافة تعويض تردد التغذية الراجعة المناسب وحماية ماس كهربائى والمزيد لكن هذا موضوع لمشروع آخر قريبًا بالمناسبة.

تطبيقات دارة العاكس TL494

بعد قراءة كل هذا إذا كنت تفكر في التطبيقات ، فسأخبرك في حالات الطوارئ ، يمكن استخدامه لشحن الكمبيوتر المحمول بهاتفك وأشياء أخرى.

أتمنى أن تكون قد أحببت هذا المقال وتعلمت شيئًا جديدًا. استمر في القراءة ، واستمر في التعلم ، واستمر في البناء ، وسأراكم في المشروع التالي.