उच्च शक्ति उच्च दक्षता हिरन सर्किट tl494 का उपयोग कर

एक हिरन कनवर्टर (स्टेप-डाउन कनवर्टर) एक डीसी-टू-डीसी स्विचन कनवर्टर कि वोल्टेज उठाए जाने वाले कदम, जबकि एक निरंतर बिजली संतुलन को बनाए रखने है। हिरन कनवर्टर की मुख्य विशेषता दक्षता है, जिसका अर्थ है बोर्ड पर हिरन कनवर्टर के साथ, हम विस्तारित बैटरी जीवन, कम गर्मी, छोटे आकार और बेहतर दक्षता की उम्मीद कर सकते हैं। हमने पहले कुछ सरल बक कनवर्टर सर्किट बनाए और इसकी मूल बातें और डिजाइन दक्षता बताई।

इसलिए, इस लेख में, हम लोकप्रिय TL494 IC के आधार पर एक उच्च-दक्षता वाले हिरन कनवर्टर सर्किट को डिजाइन, गणना और परीक्षण करने जा रहे हैं और अंत में, सर्किट के कामकाजी और परीक्षण भाग को दिखाने वाला एक विस्तृत वीडियो होगा, इसलिए बिना आगे की हलचल, चलो शुरू करते हैं।

एक बक कन्वर्टर कैसे काम करता है?

उपरोक्त आंकड़ा एक बहुत ही मूल हिरन कनवर्टर सर्किट दिखाता है । एक हिरन कनवर्टर कैसे काम करता है, यह जानने के लिए, मैं सर्किट को दो स्थितियों में विभाजित करने जा रहा हूं। ट्रांजिस्टर चालू होने पर पहली स्थिति, ट्रांजिस्टर बंद होने पर अगली स्थिति।

ट्रांजिस्टर ऑन स्टेट

इस परिदृश्य में, हम देख सकते हैं कि डायोड ओपन सर्किट स्थिति में है क्योंकि यह रिवर्स-बायस्ड अवस्था में है। इस स्थिति में, कुछ प्रारंभिक करंट लोड के माध्यम से प्रवाह करना शुरू कर देगा, लेकिन वर्तमान को प्रारंभ करनेवाला द्वारा प्रतिबंधित किया जाता है, इस प्रकार प्रारंभ करनेवाला भी धीरे-धीरे चार्ज करना शुरू कर देता है। इसलिए, सर्किट के ऑन-टाइम के दौरान, संधारित्र चक्र द्वारा चार्ज चक्र का निर्माण करता है, और यह वोल्टेज पूरे भार को दर्शाता है।

ट्रांजिस्टर ऑफ स्टेट

जब ट्रांजिस्टर एक ऑफ स्थिति में होता है, तो प्रारंभ करनेवाला L1 में संग्रहीत ऊर्जा ढह जाती है और डायोड D1 के माध्यम से वापस प्रवाहित होती है जैसा कि तीर के साथ सर्किट में दिखाया गया है। इस स्थिति में, प्रारंभ करनेवाला का वोल्टेज रिवर्स पोलरिटी में होता है और इसलिए डायोड आगे-बायस स्थिति में होता है। अब प्रारंभक के चुंबकीय क्षेत्र के ढहने के कारण, लोड के माध्यम से प्रवाह जारी रहता है जब तक कि प्रारंभ करनेवाला चार्ज से बाहर नहीं निकल जाता है। यह सब तब होता है जब ट्रांजिस्टर बंद स्थिति में होता है।

एक निश्चित अवधि के बाद जब प्रारंभ करनेवाला संग्रहीत ऊर्जा से लगभग बाहर हो जाता है, तो लोड वोल्टेज फिर से गिरना शुरू हो जाता है, इस स्थिति में, संधारित्र C1 वर्तमान का मुख्य स्रोत बन जाता है, संधारित्र वहाँ है जब तक कि अगले चक्र शुरू होने तक प्रवाह चालू रहता है फिर।

अब स्विचिंग आवृत्ति और स्विचिंग समय को अलग करके, हम 0 से विन तक एक हिरन कनवर्टर से कोई भी आउटपुट प्राप्त कर सकते हैं।

IC TL494

अब TL494 बक कन्वर्टर बनाने के लिए जाने से पहले, आइए जानें कि PWM कंट्रोलर TL494 कैसे काम करता है।

TL494 IC में 8 कार्यात्मक ब्लॉक हैं, जिन्हें नीचे दिखाया और वर्णित किया गया है।

1. 5-वी संदर्भ नियामक

5 वी आंतरिक संदर्भ नियामक आउटपुट आरईएफ पिन है, जो आईसी का पिन -14 है। संदर्भ नियामक आंतरिक ऊर्जा के लिए पल्स-स्टीयरिंग फ्लिप-फ्लॉप, थरथरानवाला, डेड-टाइम कंट्रोल तुलनित्र और पीडब्लूएम तुलनित्र जैसी स्थिर आपूर्ति प्रदान करने के लिए है। नियामक का उपयोग त्रुटि एम्पलीफायरों को चलाने के लिए भी किया जाता है जो आउटपुट को नियंत्रित करने के लिए जिम्मेदार हैं।

ध्यान दें! संदर्भ आंतरिक रूप से and 5% की प्रारंभिक सटीकता के लिए प्रोग्राम किया गया है और 7V से 40 V के इनपुट वोल्टेज रेंज पर स्थिरता बनाए रखता है। 7V से कम इनपुट वोल्टेज के लिए, नियामक इनपुट के 1V के भीतर संतृप्त होता है और इसे ट्रैक करता है।

2. थरथरानेवाला

थरथरानवाला उत्पन्न करता है और विभिन्न नियंत्रण संकेतों के लिए डेड टाइम कंट्रोलर और पीडब्लूएम तुलनित्र को एक सायोटोथ तरंग प्रदान करता है।

थरथरानवाला की आवृत्ति समय घटकों आर टी और सी टी का चयन करके निर्धारित की जा सकती है ।

थरथरानवाला की आवृत्ति की गणना नीचे दिए गए सूत्र द्वारा की जा सकती है

फोक = 1 / (आरटी * सीटी)

सादगी के लिए, मैंने एक स्प्रेडशीट बनाई है, जिसके द्वारा आप आवृत्ति की गणना बहुत आसानी से कर सकते हैं।

ध्यान दें! थरथरानवाला आवृत्ति केवल एकल-समाप्त अनुप्रयोगों के लिए आउटपुट आवृत्ति के बराबर है। पुश-पुल अनुप्रयोगों के लिए, आउटपुट आवृत्ति ऑसिलेटर आवृत्ति का एक आधा है।

3. मृत-समय नियंत्रण तुलनित्र

मृत समय या बस ऑफ-टाइम नियंत्रण को न्यूनतम मृत समय या ऑफ-टाइम प्रदान करने का कहना है। जब इनपुट पर वोल्टेज ऑसिलेटर के रैंप वोल्टेज से अधिक होता है, तो मृत समय तुलनित्र ब्लॉकिंग ट्रांजिस्टर को आउटपुट करता है। DTC पिन पर वोल्टेज लागू करने से अतिरिक्त डेड टाइम लगाया जा सकता है, इस प्रकार यह अतिरिक्त डेड टाइम को न्यूनतम 3% से 100% प्रदान करता है क्योंकि इनपुट वोल्टेज 0 से 3V तक भिन्न होता है। सरल शब्दों में, हम त्रुटि एम्पलीफायरों को बिना घुमाए आउटपुट आउटपुट तरंग के कर्तव्य चक्र को बदल सकते हैं।

ध्यान दें! 110 mV की एक आंतरिक ऑफसेट 3% की न्यूनतम मृत समय सुनिश्चित करता है जिसमें डेड-टाइम कंट्रोल इनपुट ग्राउंडेड होता है।

4. त्रुटि एम्पलीफायरों

दोनों उच्च लाभ त्रुटि एम्पलीफायर VI आपूर्ति रेल से अपने पूर्वाग्रह प्राप्त करते हैं। यह एक सामान्य-मोड इनपुट वोल्टेज सीमा -0.3 V से 2 V से कम VI की अनुमति देता है। दोनों एम्पलीफायरों ने एकल-समाप्त एकल-आपूर्ति एम्पलीफायर के चरित्रगत रूप से व्यवहार किया, जिसमें प्रत्येक आउटपुट केवल उच्च स्तर पर सक्रिय है।

5. आउटपुट-कंट्रोल इनपुट

आउटपुट-कंट्रोल इनपुट निर्धारित करता है कि आउटपुट ट्रांजिस्टर समानांतर या पुश-पुल मोड में संचालित होता है या नहीं। आउटपुट कंट्रोल पिन को कनेक्ट करके जो पिन -13 को ग्राउंड में आउटपुट ट्रांजिस्टर को समानांतर ऑपरेशन मोड में सेट करता है। लेकिन इस पिन को 5V-REF पिन से जोड़कर आउटपुट ट्रांजिस्टर को पुश-पुल मोड में सेट करता है।

6. आउटपुट ट्रांजिस्टर

आईसी में दो आंतरिक आउटपुट ट्रांजिस्टर होते हैं जो ओपन-कलेक्टर और ओपन-एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में होते हैं, जिसके द्वारा यह अधिकतम 200mA तक स्रोत या सिंक कर सकता है।

ध्यान दें! ट्रांजिस्टर में आम एमिटर कॉन्फ़िगरेशन में 1.3 वी से कम और उत्सर्जक-अनुयायी कॉन्फ़िगरेशन में 2.5 वी से कम की संतृप्ति वोल्टेज होती है।

TL494 आईसी की सुविधाएँ

• पूर्ण PWM पावर-कंट्रोल सर्किटरी
• 200-एमएए सिंक या स्रोत करंट के लिए अनकम्यूटेड आउटपुट
• आउटपुट कंट्रोल सिंगल-एंडेड या पुश-पुल ऑपरेशन का चयन करता है
• आंतरिक सर्किटरी या तो आउटपुट में डबल पल्स को रोकती है
• परिवर्तनीय मृत समय कुल रेंज पर नियंत्रण प्रदान करता है
• आंतरिक नियामक एक स्थिर 5-V प्रदान करता है
• 5% सहिष्णुता के साथ संदर्भ आपूर्ति
• सर्किट आर्किटेक्चर आसान सिंक्रनाइज़ेशन की अनुमति देता है

ध्यान दें! अधिकांश आंतरिक योजनाबद्ध और संचालन विवरण डेटाशीट से लिया गया है और बेहतर समझ के लिए कुछ हद तक संशोधित किया गया है।

अवयव आवश्यक

1. TL494 आईसी - 1
2. TIP2955 ट्रांजिस्टर - 1
3. पेंच टर्मिनल 5 मिमी 2 - 2
4. 1000uF, 60V संधारित्र - 1
5. 470uF, 60V संधारित्र - 1
6. 50K, 1% रेसिस्टर - 1
7. 560 आर रेसिस्टर - 1
8. 10K, 1% रेसिस्टर - 4
9. 3.3K, 1% रेसिस्टर - 2
10. 330R रेसिस्टर - 1
11. 0.22uF कैपेसिटर - 1
12. 5.6 के, 1 डब्ल्यू रिसिस्टर - 1
13. 12.1 वी जेनर डायोड - 1
14. MBR20100CT Schottky डायोड - 1
15. 70uH (27 x 11 x 14) मिमी इंडक्टर - 1
16. पोटेंशियोमीटर (10K) ट्रिम-पॉट - 1
17. 0.22R वर्तमान सेंस रेसिस्टर - 2
18. क्लैड बोर्ड जेनेरिक 50x 50 मिमी - 1
19. पीएसयू हीट सिंक जेनेरिक - 1
20. जम्पर तारों जेनेरिक - 15

योजनाबद्ध आरेख

उच्च दक्षता बक कन्वर्टर के लिए सर्किट आरेख नीचे दिया गया है।

सर्किट निर्माण

इस उच्च वर्तमान हिरन कनवर्टर के प्रदर्शन के लिए, हस्तनिर्मित पीसीबी में सर्किट का निर्माण योजनाबद्ध और पीसीबी डिजाइन फ़ाइलों की मदद से किया जाता है; कृपया ध्यान दें कि यदि आप एक बड़े लोड को आउटपुट बक कन्वर्टर से जोड़ रहे हैं तो भारी मात्रा में करंट पीसीबी के निशान से गुजरेगा, और एक मौका है कि निशान बाहर जल जाएगा। इसलिए, पीसीबी के निशान को जलने से रोकने के लिए मैंने कुछ जंपर्स को शामिल किया है जो वर्तमान प्रवाह को बढ़ाने में मदद करते हैं। इसके अलावा, मैंने ट्रेस प्रतिरोध को कम करने के लिए सोल्डर की मोटी परत के साथ पीसीबी के निशान को मजबूत किया है।

प्रारंभ करनेवाला का निर्माण समानांतर 0.45 वर्ग मिमी तामचीनी तार के 3 किस्में के साथ किया गया है।

गणना

प्रारंभ करनेवाला और संधारित्र के मूल्यों की सही गणना करने के लिए मैंने टेक्सस उपकरणों से एक दस्तावेज का उपयोग किया है।

उसके बाद, मैंने गणना को आसान बनाने के लिए एक Google स्प्रेडशीट बनाई है

इस हाई वोल्टेज स्टेप-डाउन कनवर्टर का परीक्षण

सर्किट का परीक्षण करने के लिए निम्नलिखित सेटअप का उपयोग किया जाता है। जैसा कि ऊपर की छवि में दिखाया गया है कि इनपुट वोल्टेज 41.17 V है और नो-लोड करंट है।.015 A जो नो-लोड पावर को 0.6W से कम करता है।

इससे पहले कि आप में से कोई भी कूदता है और कहता है कि प्रतिरोधक का एक कटोरा मेरी परीक्षण तालिका में क्या कर रहा है।

आपको बता दें, प्रतिरोधकों को पूरी लोड स्थिति के साथ सर्किट का परीक्षण करने के दौरान बहुत गर्म हो जाता है, इसलिए मैंने अपने काम की मेज को जलने से रोकने के लिए पानी का एक कटोरा तैयार किया है

सर्किट का परीक्षण करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण

1. 12V लीड-एसिड बैटरी।
2. एक ट्रांसफार्मर जिसमें 6-0-6 टैप और 12-0-12 टैप होता है
3. 5 10W 10r प्रतिरोध एक लोड के रूप में समानांतर में
4. मेको 108 बी + टीआरएमएस मल्टीमीटर
5. मेको 450B + TRMS मल्टीमीटर
6. हंटेक 6022BE ओस्सिलोस्कोप

हाई पावर बक कन्वर्टर के लिए इनपुट पावर

जैसा कि आप ऊपर की छवि से देख सकते हैं, इनपुट वोल्टेज लोड की स्थिति में 27.45V तक गिर जाता है और इनपुट वर्तमान 3.022 ए है जो 82.9539 डब्ल्यू की इनपुट शक्ति के बराबर है।

निर्गमन शक्ति

जैसा कि आप ऊपर की छवि से देख सकते हैं आउटपुट वोल्टेज 12.78V है और 5.614A का आउटपुट करंट ड्रॉ जो 71.6958 डब्ल्यू के पावर ड्रॉ के बराबर है।

तो सर्किट की दक्षता (71.6958 / 82.9539) x 100% = 86.42% हो जाती है

सर्किट में नुकसान TL494 आईसी और शक्ति के लिए प्रतिरोधों के कारण है

मेरी परीक्षण तालिका में पूर्णतः अधिकतम वर्तमान ड्रा

उपरोक्त छवि से, यह देखा जा सकता है कि सर्किट से अधिकतम वर्तमान ड्रा 6.96 ए है यह लगभग है

इस स्थिति में, सिस्टम का मुख्य अड़चन मेरा ट्रांसफार्मर है यही कारण है कि मैं लोड वर्तमान में वृद्धि नहीं कर सकता लेकिन इस डिजाइन के साथ और एक अच्छी गर्मी सिंक के साथ आप आसानी से इस सर्किट से 10A से अधिक वर्तमान खींच सकते हैं।

ध्यान दें! आप में से कोई भी सोच रहा है कि मैंने सर्किट में बड़े पैमाने पर हीट सिंक क्यों लगाया है, तो मैं आपको बता दूं कि इस समय मेरे स्टॉकपाइल में कोई छोटा हीट सिंक नहीं है।

इसके अलावा संवर्द्धन

यह TL494 हिरन कनवर्टर सर्किट प्रदर्शन प्रयोजनों के लिए ही है इसलिए सर्किट के आउटपुट अनुभाग में कोई सुरक्षा सर्किट नहीं जोड़ा गया है

1. लोड सर्किट की सुरक्षा के लिए एक आउटपुट प्रोटेक्शन सर्किट जोड़ा जाना चाहिए।
2. प्रारंभ करनेवाला को वार्निश में डुबोने की आवश्यकता होती है अन्यथा यह श्रव्य शोर उत्पन्न करेगा।
3. एक उचित डिजाइन के साथ एक अच्छी गुणवत्ता वाला पीसीबी अनिवार्य है
4. स्विचिंग ट्रांजिस्टर को लोड करंट बढ़ाने के लिए संशोधित किया जा सकता है

मुझे उम्मीद है कि आपको यह लेख पसंद आया होगा और इसमें से कुछ नया सीखा जाएगा। यदि आपको कोई संदेह है, तो आप नीचे टिप्पणी में पूछ सकते हैं या विस्तृत चर्चा के लिए हमारे मंचों का उपयोग कर सकते हैं।