TL494電流モードPWMコントローラーIC
TL494は、自動車、産業、および家電で使用される柔軟なパルス幅変調（PWM）コントローラーです。この記事では、ピンレイアウト、機能、内部構造、現実世界のアプリケーションなどの設計について説明します。また、デュアルエラーアンプ、柔軟な出力トランジスタ、ビルトインオシレーターなどのメインパーツを調べることにより、TL494がシステムの信頼性とエネルギー効率を改善する方法についても説明します。実践的な詳細、推奨される設定、および回路図は、最新のエンジニアリングニーズに対するその有用性を示しています。カタログ
図1：TL494シリーズ-TL494CN
TL494 PWMコントローラーとは何ですか？
TL494 は、パルス幅変調（PWM）と呼ばれるプロセスを通じて、電子デバイスの電力分布の管理に主に使用される統合回路です。さまざまなシステムで電源を効率的に規制するように設計されています。このチップは、PWM制御システムを個別に構築するために必要なすべてのコンポーネントを提供します。
チップには、スムーズな電力管理を保証するいくつかの要素が含まれています。これには、電圧変動を修正するのに役立つ2つのエラーアンプと、PWM信号の周波数を調整する調整可能なオシレーターが含まれます。また、組み込みのサーキットはタイミングを管理し、出力を調整し、TL494が特定のパフォーマンスニーズに基づいて電源回路を微調整できるようにします。
図2：TL494 PWMコントローラーモジュール
TL494は、電力の出力の柔軟性を提供します。シングルエンドとプッシュプル構成の両方で動作し、安定した一貫した電力供給を確保できます。組み込みの電圧レギュレーターは、安定した性能のために5％の精度で信頼性の高い5ボルト参照を維持します。
TL494ピンアウト構成
図3：TL494ピンアウト
|
ピン名 |
ピン番号 |
説明 |
|
1in+ |
1 |
エラー増幅器への非直接入力1 |
|
1in- |
2 |
エラー増幅器への入力を反転します1 |
|
フィードバック |
3 |
フィードバックのための入力ピン |
|
DTC |
4 |
デッドタイムコントロールコンパレータ入力 |
|
CT |
5 |
オシレーター周波数を設定するために使用されるコンデンサ端子 |
|
Rt |
6 |
オシレーター周波数を設定するために使用される抵抗端子 |
|
GND |
7 |
グラウンドピン |
|
C1 |
8 |
BJT出力のコレクター端子1 |
|
E1 |
9 |
BJT出力のエミッタ端子1 |
|
E2 |
10 |
BJT出力のエミッタ端子2 |
|
C2 |
11 |
BJT出力のコレクター端子2 |
|
VCC |
12 |
積極的な供給 |
|
出力Ctrl |
13 |
シングルエンド/パラレル出力またはプッシュプル操作を選択します |
|
ref |
14 |
5-V参照レギュレータ出力 |
|
2インチ - |
15 |
エラー増幅器への入力を反転させます |
|
2in+ |
16 |
エラー増幅器2への非直接入力 |
TL494の機能
•PWMコントロールを完了する： パルス幅変調を管理するための完全な機能を提供します。
•組み込み発振器： マスターモードとスレーブモードの両方で機能するオシレーターが付属しています。
•内蔵エラーアンプ： フィードバックと制御を改善するためのアンプが含まれています。
•5V内部参照： 操作を安定させるための内部5V参照があります。
•調整可能なデッドタイム： デッドタイムを調整して、オーバーラップの切り替えを停止できます。
•柔軟な出力トランジスタ： 出力トランジスタは最大500mAを処理でき、さまざまな用途に柔軟性を与えます。
•モードの出力制御： プッシュプルまたはシングルエンド操作のいずれかに設定できます。
•アンダーボルテージロックアウト： 安全に使用するには電圧が低すぎる場合、ICが動作するのを防ぎます。
•自動車バージョンが利用可能： 車やその他の特別な用途のバージョンがあります。
•リードフリーオプション： より安全で環境にやさしい使用のためのリードフリーパッケージを提供します。
TL494の内部構造
図4：TL494制御回路
エラーアンプ
TL494には、さまざまな入力条件に応答してゲインを調整することにより出力を調節する2つのエラーアンプが含まれています。これらのアンプは、供給電圧から直接電源を入れることができ、広い入力範囲を処理できるようにします。彼らはPWM出力を微調整するのに役立ち、必要な場合にのみ電力を提供することにより安定した電流を提供します。
図5：エラー増幅器
出力制御モード
出力制御ピンは、出力トランジスタの柔軟な構成を可能にします。両方の出力が同時に動作するシングルエンドモード、または出力が交互になるプッシュプルモードの2つの動作モードから選択できます。この設定は、フリップフロップや発振器など、TL494の他の要素に影響を与えることなく調整され、アプリケーションの要件に応じてモードを単純に変更します。
出力トランジスタ
TL494の出力段階は、最大200mAの電流を切り替えることができるトランジスタで構成されています。これらのトランジスタは、回路のニーズに応じて、電流を調達または沈めることができます。コモンエミッター構成では、トランジスタ全体の電圧降下は1.3V未満ですが、共通コレクターの構成では、低下は2.5V未満です。この出力処理により、TL494は最小限の電力損失でさまざまな負荷を駆動できます。
5V参照ソース
TL494は、VCC入力が7Vを超える（100mVのマージン内）を超える限り、安定したままの内部5V参照電圧を備えています。この参照電圧は、PIN 14、Labeed Refを介して利用可能になります。回路の他の部分の信頼できるソースとして機能し、入力電圧の変動に関係なく一貫した動作として機能します。
運用アンプ
TL494には、単一の供給レールを搭載した2つの動作アンプが装備されています。これらのアンプは、特定の電圧制限内で動作するように設計されており、出力がシステムの容量を超えないようにします。各アンプの出力はダイオードに接続されており、コンプピンにリンクします。この配置により、よりアクティブなアンプがコンプピンを通過した信号を支配し、回路の次の段階を制御できます。
Sawtoothオシレーター
TL494の特徴の1つは、組み込みのSawtoothオシレーターです。この発振器は、0.3Vから3Vの間で変動する反復波形を生成します。外部抵抗（RT）とコンデンサ（CT）を取り付けることにより、この振動の周波数を調整できます。周波数は式によって決定されます。
どこ 
オームで測定されます 
ファラッドで。この調整可能な発振器は、パルス幅変調（PWM）タイミングの基礎を形成します。
パルス幅変調トリガー
パルス幅変調（PWM）トリガーは、コンパレータの出力の下向きエッジとソーチトゥースオシレーターの間の相互作用に依存しています。コンパレータの出力が遷移すると、トリガーは、コンパレータによって設定された条件と鋸歯状の波形によって設定された条件に応じて、出力段階のいずれかをアクティブ化または非アクティブ化します。
コンパレータ機能
TL494のコンパレータは、操作アンプからコンプピンを介して供給される入力信号を、Sawtoothオシレーターの波形と比較します。Sawtooth電圧がコンパレータの入力を超えると、コンパレータ出力は低く駆動されます（0）。入力がSawtooth電圧よりも高い場合、出力は高く駆動されます（1）。
デッドタイムコントロール
デッドタイムコントロール（DTC）というラベルの付いたピン4は、パルス間で最小オフタイムを設定する責任があります。このデッドタイムは、DTCピンが接地されている場合、最大デューティサイクルを約45％、つまり42％に制限します。このピンの電圧を調整することにより、スイッチングイベントの間の静かな期間の期間が制御され、システムはコンポーネントをオーバードライブしません。
図6：デッドタイムおよびフィードバック制御回路
TL494の仕様
|
仕様 |
価値 |
|
動作電圧範囲 |
7V〜40V |
|
出力数 |
2つの出力 |
|
頻度の切り替え |
300 kHz |
|
最大デューティサイクル |
45％ |
|
出力電圧 |
40V |
|
出力電流 |
200 ma |
|
両方のPWMの最大出力電流 |
250 Ma |
|
温度範囲 |
-65°C〜150°C |
|
秋の時間 |
40 ns |
|
立ち上がり時間 |
100 ns |
|
利用可能なパッケージ |
16ピンpdip、tssop、
SOIC、SOP
|
TL494推奨される動作条件
|
特性 |
シンボル |
分 |
タイプ |
マックス |
ユニット |
|
電源電圧 |
vCC |
7 |
15 |
40 |
v |
|
コレクター出力電圧 |
vC1、vC2 |
30 |
40 |
v |
|
|
コレクター出力電流 （各トランジスタ） |
私C1、 私C2 |
200 |
Ma |
||
|
増幅された入力電圧 |
vで |
-0.3 |
|
vCC -2.0 |
v |
|
フィードバック端子への電流 |
私FB |
0.3 |
Ma |
||
|
参照出力電流 |
私ref |
10 |
Ma |
||
|
タイミング抵抗器 |
rt |
1.8 |
30 |
500 |
kΩ |
|
タイミングコンデンサ |
ct |
0.0047 |
0.001 |
10 |
µF |
|
発振器周波数 |
fOSC |
1 |
40 |
200 |
KHZ |
TL494の最大評価
|
評価 |
シンボル |
価値 |
ユニット |
|
電源電圧 |
vCC |
42 |
v |
|
コレクター出力電圧 |
vC1、vC2 |
42 |
v |
|
コレクター出力電流（各トランジスタ） |
私C1、 私C2 |
500 |
Ma |
|
アンプ入力電圧範囲 |
vir |
-0.3〜 +42 |
v |
|
電力散逸ta ≤45°C |
pd |
1000 |
MW |
|
熱抵抗、ジャンクション - アムビエント |
rθja |
80 |
°C/w |
|
動作ジャンクション温度 |
tj |
125 |
°C |
|
ストレージ温度範囲 |
tstg |
-55〜 +125 |
°C |
|
周囲温度範囲の動作 TL494B TL494C TL494I NCV494B |
ta |
-40〜 +125 0〜 +70 -40〜 +85 -40〜 +125 |
°C |
|
周囲温度を排出します |
ta |
45 |
°C |
TL494の電気的特性
|
特性 |
シンボル |
分 |
タイプ |
マックス |
ユニット |
|
参照セクション |
|||||
|
参照電圧（io = 1.0
マサチューセッツ州） |
vref |
4.75 |
5.0 |
5.25 |
v |
|
ライン規制（vCC = 7.0 v
40 v） |
regライン |
|
2.0 |
25 |
MV |
|
負荷規制（io = 1.0 Ma
10 maまで） |
reg負荷 |
|
3.0 |
15 |
MV |
|
短絡出力電流（vref
= 0 v） |
私SC |
15 |
35 |
75 |
Ma |
|
出力セクション |
|||||
|
コレクターオフステート電流 （vCC = 40 V、vce = 40 v） |
私c（オフ） |
|
2.0 |
100 |
ua |
|
エミッタオフステート電流 vCC = 40 V、vc = 40 v、ve = 0 v） |
私e（オフ） |
|
|
|
ua |
|
コレクター - エミッター飽和電圧 common -emitter（ve = 0 V、ic = 200 mA）エミッタフォロワー（vc = 15 V、ie = -200 マサチューセッツ州） |
v土（c） v土（e） |
|
1.1 1.5 |
1.3 2.5 |
v |
|
出力制御ピン電流 低状態（voc˂0.4V） ハイステート（voc = vref）） |
私ocl 私ああ |
|
10 0.2 |
- 3.5 |
ua Ma |
|
出力電圧上昇時間Common -Emitter エミッタフォロワー |
tr |
|
100 100 |
200 200 |
ns |
|
出力電圧落下時間Common -Emitter エミッタフォロワー |
tf |
|
25 40 |
100 100 |
ns |
|
エラー増幅器セクション |
|||||
|
入力オフセット電圧 |
vio |
|
2 |
10 |
MV |
|
入力オフセット電流 |
私io |
|
5 |
250 |
Na |
|
入力バイアス電流 |
私IB |
|
-0.1 |
-1.0 |
ua |
|
入力共通モード電圧範囲 |
vICR |
-0.3
vにCC -2.0 |
v |
||
|
ループ電圧ゲインを開く |
aVol |
70 |
95 |
|
DB |
|
Unity -Gainクロスオーバー周波数 |
fc- |
|
350 |
|
KHZ |
|
Unity -Gainでの位相マージン |
φm |
|
65 |
|
deg。 |
|
一般的なモード拒否率 |
CMRR |
65 |
90 |
|
DB |
|
電源拒否率 |
psrr |
|
100 |
|
DB |
|
出力シンク電流 |
私o- |
0.3 |
0.7 |
|
Ma |
|
出力ソース電流 |
私o+ |
2 |
-4 |
|
Ma |
|
PWMコンパレータセクション |
|||||
|
入力しきい値電圧 |
vth |
|
2.5 |
4.5 |
v |
|
入力シンク電流 |
私i- |
0.3 |
0.7 |
|
Ma |
|
デッドタイムコントロールセクション |
|||||
|
入力バイアス電流 |
私IB（DT） |
|
-2.0 |
-10 |
|
|
最大デューティサイクル、各出力、プッシュプルモード |
DCマックス |
45 |
48 45 |
50 50 |
|
|
入力しきい値電圧 （ゼロデューティサイクル） （最大デューティサイクル |
vth |
- 0 |
2.8 - |
3.3 - |
v |
|
オシレーターセクション |
|||||
|
頻度 |
fOSC |
|
40 |
- |
KHZ |
|
周波数の標準偏差 |
のOSC |
|
3.0 |
- |
％ |
|
電圧による周波数の変化 |
ΔfOSC （ΔV） |
|
0.1 |
- |
％ |
|
温度で周波数の変化 |
ΔfOSC （Δt） |
|
- |
12 |
％ |
|
アンダーボルテージロックアウトセクション |
|||||
|
しきい値のターン |
vth |
5.5 |
6.43 |
7.0 |
v |
TL494の使用方法は？
TL494は、電子回路のパワーを制御するシンプルでありながら強力なチップです。それを使用するには、最初にグランドピンを反転する入力ピンに接続する必要があります。これにより、チップが制御の信号を受信するのに役立ちます。次に、非反転入力ピンを参照電圧ピンに直接取り付けて、比較のために安定した電圧参照を提供します。チップをさらにセットアップするには、DTC（デッドタイムコントロール）ピンとフィードバックピンを接続して、スイッチング速度を制御して出力をテストし、チップが正しく機能していることを確認する必要があります。TL494のオンとオフの速さを制御するには、コンデンサをピン5に接続し、ピン6に抵抗器を接続する必要があります。最後に、TL494には、通常5Vの出力電圧が参照電圧と一致するかどうかをチェックするエラーアンプが含まれています。そうでない場合、アンプはパルス幅変調（PWM）を調整して、出力を安定させます。このセットアップを使用すると、基本的なテスト回路を作成し、TL494を効果的に使用できます。
PWMコントローラーはどのように機能しますか？
TL494のようなPWM（パルス幅変調）コントローラーは、信号を非常に迅速にオン /オフにすることで、電力を制御するのに役立ちます。このプロセスにより、デバイスに送信される電力量を制御できます。このコントローラーの特徴は、信号の速度または周波数を同じに保ちながら、「デューティサイクル」と呼ばれる信号の継続時間を調整できることです。
図7：TL494パルス幅変調制御回路
最良の部分は、抵抗器やコンデンサなどのいくつかの基本的なコンポーネントを機能させるために、多くの余分な部品を必要としないことです。コントローラー内には、Sawtooth波形と呼ばれる特別な波パターンを作成する発振器と呼ばれるものがあります。この波は、コントローラー内のエラー検出器からの他の信号と比較されます。
Sawtooth Waveがエラー信号よりも高い場合、コントローラーは信号を送信して電源をオンにします。それが低い場合、それはパワーを抑えます。これを行うことにより、PWMコントローラーは電子回路のさまざまな部分に配信される電力の量を制御でき、より効率的になります。
発振器周波数
TL494チップの発振器の周波数は、波形（鋸歯状形状）の作成方法に影響します。この波形は、回路の全体的なパフォーマンスに影響を与えるPWM（パルス幅変調）出力がどのように動作するかを制御します。
周波数は、タイミング抵抗（RT）とタイミングコンデンサ（CT）の2つの部分の正しい値を選択することで設定されます。これらの部品を選択すると、必要なものに合わせて周波数を制御できます。これには簡単な式があります。
RTとCTの値を変更することにより、PWMコントローラーがオンとオフの速さを制御できます。
TL494回路図
図8：TL494回路
図9：タイミング図
TL494を使用した回路の例
TL494ソーラー充電器
TL494を使用してソーラー充電器回路を構築して、充電デバイスに最適な安定した5V電源を作成できます。回路は、電圧と電流制御の両方を介して動作します。これにより、出力が安定した5Vのままであり、デバイスに正しい電圧を提供します。電流を調節して、潜在的な損傷から回路を保護し、高すぎるのを防ぎます。このタイプの充電器は、太陽電池式アプリケーションに使用され、エネルギーを節約し、デバイスを保護するのに役立ちます。
TL494インバーター回路
インバーターは（バッテリーから）DC電源をAC電源（自宅で使用するものなど）に変更します。TL494を使用して、負荷（デバイス接続）が変更された場合でも、安定した電力を提供する効率的なインバーター回路を作成できます。このセットアップでは、TL494は電源を迅速に切り替えて、DCからACスムーズに変換します。これは、ホームインバーターまたは緊急電源システムで役立ちます。
TL494 DCからDCコンバーター
DCからDCコンバーターは、1つの電圧を取り、別の電圧に変えます。たとえば、TL494を使用して、12V DC（車のバッテリーから）を5V DCに変更できます。これは、USBデバイスの充電に最適です。この回路には、その機能に寄与するいくつかのコンポーネントがあります。フィードバックループにより、出力電圧が安定したままになりますが、周波数制御はスイッチング速度を調整して効率を最大化します。回路には、過度の電流の流れを防ぎ、過熱の場合にシャットダウンすることにより、保護する保護機能が含まれています。全体として、このタイプの回路は、小さな電子デバイスに電力を供給するのに最適です。
TL494可変周波数駆動（VFD）
可変周波数駆動（VFD）を使用して、モーターの速度を制御します。TL494を使用すると、モーターに送信される電力の周波数を調整するVFDを構築し、異なる速度で実行するのに役立ちます。これは、エネルギーを節約し、モーターの寿命を延ばすのに適しています。TL494は、PWMコントロールを使用して、モーターに送信される電力量を調節する特別な信号を生成します。フィードバックシステムは、モーターの性能を継続的に監視し、パワーを調整してスムーズな動作を確保します。変動周波数ドライブ（VFD）は、コンベアベルトやファンなどのマシンで採用されています。
TL494 LED調光器
TL494は、調整可能な輝度が必要な照明システムのLEDを暗くするためにも使用できます。この回路は、家、車、またはディスプレイで使用できます。調光制御は、PWM信号を変更することにより、LEDの輝度を調整します。滑らかな操作により、LEDが調光プロセス中にちらつきを防ぎ、一貫した安定した出力を提供します。組み込みの安全機能は、LEDが寿命を延ばすのに役立つ過熱から保護します。設計はシンプルですが、このタイプの回路は、エネルギー効率の高い照明システムの作成に非常に効果的です。
TL494同等および代替案
UC3843およびTL3842は、それらの動作においてTL494に非常に似ています。これらのチップは、スイッチング機能とピンレイアウトが互換性があるため、電源とDC-DCコンバーター設計に交換することがよくあります。
図10：UC3843シリーズ-UC3843N
UC2842は、他のオプションと同様ですが、異なる電圧レベルまたは低電力消費が必要な場合に選択されます。一方、SG2524は別の信頼できる選択肢であり、デュアルインラインパッケージングと、より要求の厳しいアプリケーションでの優れたパフォーマンスで知られています。
図11：UC2842シリーズ-UC2842N
TL494アプリケーション
•LED照明システム
•バッテリー充電器
•自動車電力システム
•産業用モーターコントロール
•HVACシステム
•UPS（途切れやすい電源）
•ドローンエレクトロニクス
•照明用の電子バラスト
•緊急照明システム
•家電電源管理
TL494パッケージ
PDIP（プラスチックデュアルインラインパッケージ）：簡単なはんだ付けやコンポーネントの交換が重要なプロジェクトに選択されることが多いスルーホールパッケージ。
SOIC（小さなアウトライン統合回路）：スペース制約のあるアプリケーション用に設計された表面マウントパッケージで、よりコンパクトなフォームファクターを提供します。
TSSOP（Thin Shrinkスモールアウトラインパッケージ）：SOICよりも小さなフットプリントを備えた別のサーフェスマウントパッケージ。
SOP（小さなアウトラインパッケージ）：SOICに似ていますが、特定のユースケースに応じてわずかな寸法の変動があります。
結論
TL494統合回路の研究は、電力管理および制御システムにおける電子設計に強い影響を与えています。その柔軟な設計により、調光LEDなどの単純なタスクから、産業モーターの制御などのより複雑なジョブまで、さまざまな用途に適合させることができます。その広い温度と電圧範囲のおかげで、困難な条件でうまく機能する能力は、要求の厳しいアプリケーションの価値を高めます。ここで共有されている例と洞察は、TL494の技術的強さと、電子機器の革新と効率を促進する上でのその役割の両方を示しています。
よくある質問[FAQ]
1。TL494の機能は何ですか？
TL494一次関数は、出力信号のオンとオフ時間の比を変化させ、負荷に供給される電力の量を制御することにより、DC電源の正確な制御を提供することです。電源、DC-DCコンバーター、およびモーター制御回路の切り替えに使用されます。実際の運用経験は、TL494が、さまざまなアプリケーションのニーズに合わせてデューティサイクルと頻度を調整する柔軟性に非常に好まれていることを示しています。
2。TL494定電流レギュレーターとは何ですか？
TL494はPWMコントローラーとして知られていますが、定電流レギュレーターとして機能するように構成できます。これには、荷重や入力電圧の変化に関係なく、定常電流を配信するために回路をセットアップすることが含まれます。これは、LEDの駆動アプリケーションで役立ちます。多くの場合、オペレーターはフィードバックループでセンス抵抗器などの外部コンポーネントを使用して電流を安定させ、LEDの寿命と一貫した性能を確保します。
3. TL494のデューティサイクルは何ですか？
TL494のデューティサイクルは0％から100％まで変化させることができますが、実際には、内部回路の制限により最大45％から90％に制限されていることがよくあります。デューティサイクルは、「オン」時間とPWM信号の合計期間の比を制御するパラメーターであり、アプリケーションの出力電圧と電力に影響します。デューティサイクルの調整は、特定の負荷要件に合わせて電源の出力を微調整するためにそれを使用する技術者にとって一般的なタスクです。
4. TL494の最大周波数はどのくらいですか？
TL494は、約300 kHzの最大スイッチング周波数で動作できます。この高周波機能により、コンパクトな電源設計における実用的な利点であるインダクタやコンデンサなどのパッシブコンポーネントのサイズが小さく、コストが低くなります。技術者は、効率と熱および電子騒音の考慮事項のバランスをとる、コンパクトで効率的な電源を必要とするアプリケーションの上限に頻度を上限に押し上げます。
5. TL494とKA7500の違いは何ですか？
TL494とKA7500は、両方ともPWMコントローラーICSであるため、機能が類似しています。ただし、電気特性とPIN構成がわずかに異なります。実際の違いの1つは、KA7500がより高い周波数でより良い安定性を持つと引用されていることです。両方のチップはほとんどのアプリケーションで交換可能であり、それらの間の選択は通常、可用性とコストの考慮事項に帰着します。
6. TL494のフィードバックピンは何ですか？
TL494のフィードバックピンは、電圧または電流規制を実装しています。このピンは、出力をサンプリングし、それに応じてPWMデューティサイクルを調整するために使用され、出力が目的の仕様内にとどまるようにします。オペレーターは、このピンを抵抗器のネットワークを介して接続するか、電圧仕切りまたは現在のセンス回路に直接接続して、コントローラーにリアルタイムのフィードバックを提供します。フィードバック回路の調整は、特定のアプリケーション要件に応じて出力を調整するための最初のセットアップ中です。
7. TL494スイッチングの頻度はどのくらいですか？
TL494のスイッチング周波数は、最大300 kHzになります。この周波数は、PWM信号がその高状態と低状態の間を切り替える速さを決定します。スイッチング周波数の設定には、電源全体の効率とパフォーマンスに直接影響する内部タイマーまたは外部コンポーネントの調整が含まれます。