Микросхема TL494: расчет частоты

Микросхема TL494 представляет собой генератор прямоугольных импульсов, широко применяемый в схемотехнике импульсных источников питания. Благодаря встроенному компаратору, частота генерации легко задается с помощью внешней RC-цепи. Достаточно подобрать значения резистора RT и конденсатора CT, чтобы получить требуемую частоту. Простота расчета частоты - основное и очень важное преимущество микросхемы TL494. Она позволяет относительно быстро настроить генератор на нужную частоту работы в схеме источника питания или же даже и на другом устройстве.

Принцип работы микросхемы TL494

Внутри TL494 расположен генератор на основе компаратора, формирующий прямоугольные импульсы. Частота генерации задается с помощью внешней RC-цепочки, подключенной к выводам RT и CT. Конденсатор CT заряжается током, определяемым резистором RT, а разряжается через выходной каскад. Таким образом, период следования импульсов определяется значением RT и CT.

Формула для расчета частоты

Для расчета частоты генерации f используется следующая формула:

f = 1.1 / (RT * CT)

Где RT задает значение зарядного тока в Омах, а CT - емкость конденсатора в Фарадах. Коэффициент 1.1 учитывает потери при разряде.

Пример расчета

Давайте рассмотрим пример расчета частоты для RT = 10 кОм и CT = 1000 пФ:

f = 1.1 / (10000 * 0.001e-6) = 110 кГц

Таким образом, установив RT = 10 кОм и CT = 1000 пФ, можно получить частоту генерации 110 кГц.

Другие области применения TL494

Кроме источников питания, микросхема TL494 часто используется и в:

• Схемах зарядных устройств;
• Инверторах напряжения;
• Преобразователях постоянного тока;
• Усилителях мощности;
• Генераторах сигналов.

Благодаря довольно гибкой настройке частоты и простому удобству расчетов, TL494 позволяет создавать высоконадежные схемы в совершенно различных областях электроники.

Выбор значений R1 и C1

При выборе конкретных значений R1 и C1 для заданной частоты следует помнить и учитывать следующие важные моменты:

• Желательно выбирать стандартные номиналы из ряда E12
• Сопротивление R1 должно быть в пределах 1-100 кОм
• Емкость C1 - от 100 пФ до 0.1 мкФ

Эти важные параметры позволят подобрать оптимальное сочетание R1 и C1, удобное для монтажа схемы.

Стабильность частоты

Частота генератора на TL494 зависит от температуры, а так же и напряжения питания. Для повышения стабильности частоты применяют следующие методы:

• Использование температурно-стабильных резисторов и конденсаторов
• Введение отрицательной температурной коррекции частоты
• Применение стабилизированного источника опорного напряжения

Это позволяет добиться стабильности частоты в пределах 1% и менее.

Использование в бп

Благодаря простоте формирования импульсов с заданной частотой и скважностью, TL494 широко используется в импульсных блоках питания. Схема генератора на TL494 позволяет довольно легко изменять параметры выходного напряжения бп.

Подключение TL494

При использовании TL494 в схеме необходимо правильно выполнить подключение выводов микросхемы. Основные главные моменты тут в следующем:

• Питание TL494 осуществляется от стабилизированного источника 5В
• Необходимо обеспечить надежное заземление
• Выводы RT и CT подключают внешнюю RC цепочку

При соблюдении рекомендаций производителя в описании TL494 обеспечивается четкая и стабильная работа генератора.

Применение в автоусилителях

Генератор на основе TL494 используется в автомобильных усилителях для формирования прямоугольных импульсов управления усилительным каскадом. Частота импульсов выбирается из расчета минимизации помех в звуковом диапазоне. TL494 обеспечивает стабильность частоты и необходимую мощность управляющих импульсов.

Выбор других микросхем-генераторов

Помимо TL494, для построения генераторов часто используются микросхемы серии КР1006, ICL8038, NE555. Они имеют свои особенности, заключающиеся в следующем:

• КР1006 - генератор прямоугольных импульсов, аналог TL494 отечественного производства
• ICL8038 - прецизионный генератор с низким уровнем фазовых шумов
• NE555 - универсальный таймер, позволяет получать разные формы сигнала

Таким образом, в зависимости от требований к генератору, можно выбрать оптимальный вариант микросхемы.

Меры предосторожности при монтаже

Чтобы избежать проблем при монтаже генератора на TL494, строго рекомендуется придерживаться следующих правил:

• Тщательная фильтрация напряжения питания микросхемы
• Использование элементов с необходимым запасом по напряжению и току
• Печатная плата с развязкой цепей питания и сигнальных цепей
• Экранирование микросхемы от электромагнитных помех

Соблюдение перечисленных правил и приведет к обеспечению стабильной работы схемы.

Проверка работы генератора

Для проверки работоспособности схемы генератора на TL494 можно использовать следующее:

• Осциллограф - позволяет проверить форму выходного сигнала
• Частотомер - для измерения частоты генерации
• Вольтметр - контроль амплитуды выходных импульсов

Такая многоуровневая проверка поможет убедиться в правильности функционирования генератора и прямом соответствии его параметров всем расчетным значениям.

Применение микросхем К140УД12 и К154УД2

Вместо TL494 можно использовать и отечественные аналоги - К140УД12 и К154УД2. Это позволяет сильно упростить разработку изделий для нужд промышленности России. Принцип работы и особенности применения К140УД12 и К154УД2 аналогичны TL494.

Влияние температуры на частоту

Нельзя не упомянуть, что температура оказывает существенное влияние на частоту генерации схемы на TL494. Причинами влияния являются:

• Изменение сопротивления резистора RT с температурой
• Температурная зависимость емкости конденсатора CT
• Влияние температуры на внутренние узлы микросхемы

Для компенсации температурных эффектов можно применять термокомпенсированные резисторы, можно использовать корректирующие цепочки, вводить отрицательную обратную связь по частоте.

Помехи от генератора

Работа генератора на TL494 может создавать электромагнитные помехи. Причинами для этого могут быть:

• Высокочастотные переходные процессы в схеме
• Наводки от импульсных токов в цепях питания
• Излучение на гармониках частоты генерации

Для подавления возникающих помех следует применять фильтры, экраны, заземление, помехоподавляющие цепи в питании.

Регулировка скважности импульсов

Скважность импульсов генератора на TL494 можно регулировать с помощью внешнего делителя напряжения, подключенного к выводу CT. Это позволяет гибко управлять длительностью импульсов без изменения частоты.

Синхронизация нескольких генераторов

Для синхронной работы нескольких генераторов на TL494 их выходы можно объединить через резисторы. Также синхронизация возможна подачей общего опорного сигнала на вход SYNC микросхем.

Перестраиваемый генератор на TL494

Для перестройки частоты в широком диапазоне можно использовать схему генератора, где вместо резистора RT установлен цифроаналоговый преобразователь. Управление с него позволяет плавно менять частоту.