Блок питания на tl494 не держит нагрузку
Обновлено: 06.07.2024
Прошу прощения, я не дописал. Я на 4 ногу перерезал дорожку и поставил перемычку на землю.
Помогите. Не пойму что произошло. На 8 и 11 ноге были прямоугольные импульсы, теперь с какой то надстройкой (фото). На 5 ноге пилообразные. На обмотке управляющего трансформатора вообще непонято что, и настроить осциллограф не могу все время сбивается.
Добавлено (22.08.2014, 01:18)
---------------------------------------------
Ура. Сделал, работает Проблема была в дорожке которая шла на 12 ногу.
Доброго дня всем! блок питания 3Cott ATX-400 не держит нагрузку больше 0,5А срабатывает защита где искать причину.Был один немножко вздутый кондер 1000х16в стоит в цепи +5вольт замена ничего не дала. шим TL494 +LM339.Где копать .Визуально сгоревших деталей нету.Силовые выходные диоды целы.
sheich, Конденсаторы и выпрямительные диоды в первую очередь. То что кондеры не вздуты, еще не показатель их работоспособности.
Сергей-78, Выходные диоды целы,почему-то на выходе 12в был запаян конденсатор 1000мк на 10 вольт,замечу что бп не был в ремонте сняли с системника.Нашел еще один вздутый кондер по цепи 5в,первоначально не заметил был залит клеем. Обнаружил такое поведение при заранее подключенной нагрузке (автолампочка 12в 2х спиральная) блок не уходит в защиту, а при подключении отдельно, срабатывает защита или так должно быть,мне нужно поднять напряжение до 14.4в для зарядки АКБ.Как вы думаете получиться так.
мне нужно поднять напряжение до 14.4в для зарядки АКБ.
Мало. Нужно до 16 тянуть. Проверь большие высоковольтные кондеры. Похожую проблему встречал несколько раз. В основном проблема в кондерах. Высокое ЕПС. Бывает непропай, в основном в выходном дросселе и диодах. Раз не работал диод в колекторе С945.
Сергей-78, кондеры другие подкинул тоже самое ,также работает,в общем отключил защиту,так работает до 23 вольт напряжение поднялось,подцепил переменник 4.7ком так смогу выставить нужное напряжение.
Я тут собираю БП (в другой теме). Так вот у меня тоже напряжение на выходе проседало под нагрузкой. Избавил заменой одного из диодов в К-Э 945 транзисторов.
sheich, Здравствуйте! Lm393 в данном случае супервайзер напряжений . Исключите его влияние на 1 и4 ногу 494 . При повышении выходного напряжения ,обязательно поставьте Шоттки навыходе на 100в. На12в выходе кондеры на35в. Все выходные цепи(-5 +5 _12) выпаивайте.Кондеры на входе по сети 200мкф на 100 ватт вых мощн. Обязательно замени кондеры в базах силовых транз. При экспериментах ставьте в разрыв сетевого провода лампу 100 ватт.
Для зарядки аккумулятора электровелосипеда (42В, 20А*ч) использовался китайский "зарядник", по сути представляющий собой импульсный БП с выходным напряжением 45.4 вольт и ограничением 5 ампер. Всё остальное (балансировка ячеек, отрубание при перезаряде) берёт на себя специальная схема в аккумуляторе, так что схема зарядника достаточно простая - двухтактный импульсный преобразователь, схемой очень похожий на компьютерные БП, на основе микросхемы TL494, частота около 50 килогерц (по 25кГц в каждое плечо).
С платы срисовал схему:
ссылка скрыта от публикации .
ссылка скрыта от публикации .
(NB: в схеме силовой части небольшая ошибка - забыл нарисовать два конденсатора 4.7мкф/50В параллельно цепочкам R1D2 и R2D3). В управляющей схеме в верхнюю часть (компаратор и микроконтроллер) можно вообще не смотреть - они моргают лампочками.
Всё работает нормально до тех пор, пока нагрузка не доходит до расчётного тока (а аккумулятор всегда заряжается пятиамперным током - мог бы и больше всосать, да кто ж ему даст). В этот момент из-за обратной связи по току начинаются сильные колебания ширины импульсов ШИМ, вплоть до прекращения импульсов вообще.
ссылка скрыта от публикации .
Красная линия - один из двух выходов TL494 (ШИМ сигнал). Синяя линия - напряжение на выходе 3 TL494 (выход обоих внутренних ОУ). Ток при этом скачет вокруг пяти ампер. При этом силовой трансформатор начинает громко жужжать и потрескивать, что создаёт довольно нервную обстановку вокруг устройства
Все мощные электролиты заменил (на всякий случай), мелкие проверил. Силовые ключи в порядке, диоды "вроде как" целые, некоторые тоже менял (аналоги которых были в наличии). Ничего не изменилось.
Было предположение, что причина колебаний - в "заторможенной" реакции TL494 на сигнал ОС по току. Уменьшил номинал C11 (изначально C11R25 задают ФНЧ со срезом около 10кгц) в десять раз - ничего не изменилось, частота "колебаний" ширины импульсов лишь слегка увеличилось. Сделал наоборот - впаял конденсатор 1мкф, резистор 220 ом (частота среза получилась около 10Гц) - частота "колебаний" уменьшилась герц до трёхсот, вот и весь эффект.
Пытался изменить параметры ОС по току. Сделал ограничение по току в районе одного ампера. Теперь колебания начинаются при достижении этого тока
При этом если ток не достигает предельного, устройство работает абсолютно нормально - ничего не жужжит, напряжение на выходе ровное, напряжение на выходе 3 микросхемы правильно "нащупывает" ширину импульсов ШИМ при изменении нагрузки. То есть ОС по напряжению отрабатывает без нареканий.
Помогите понять, что может быть причиной колебаний.
Ещё одна странность (но вроде как не влияющая на результат) - на осцилограмме ШИМ сигнала (обоих ключей) при росте нагрузки (уже даже где-то в районе ампера - то есть обратная связь по току ещё не срабатывает) появляется непонятная "ступенька" (при малой нагрузке ШИМ имеет идеальную форму).
ссылка скрыта от публикации
Красный график - ШИМ сигнал (на коллекторе выходного ключа TL494, поэтому "активное" положение - вниз). Синий - сигнал обратной связи по току (15-я нога TL494); "выбросы" совпадают с моментом включения ключей. Смотрел напряжение коллектор-эмиттер силовых ключей - на них эти мелкие "ступеньки" никак не сказываются, ровный сигнал с крутыми подъёмами/спусками.
Доброго времени суток, ув. форумчане!
У меня вопрос по блоку питания S-350-13,5
После грозы произошло следующее- нет стабилизации выходного напряжения. Без нагрузки 13,5 вольт держит и даже регулируется , а при малейшей нагрузке напряжение падает до 6вольт.
Микросхемы ШИМ и операционник менял, все проверил- вроде цело.
Подскажите куда еще лезть.
С уважением, Александр
может эта тема поможет в чем
Спасибо! Но мой случай там не описан. Может кто-нибудь встречался с подобным?Подскажите куда еще лезть.
С уважением, Александр
Проверьте RTH1 и RTH2 стоят после моста.
RW0LEAАлександр,попробуйте заменить эл.кондёры по +13,5
даже если они хороши на вид
Cпаибо! Хочу добавить вот, что когда этот БП подключаешь к трансиверу( Айком 7400), то даже если его(трансивер) не включаешь, нажатием кнопки повер, в нем, в транивере начинает реле включения работать в звонковом режиме, дисплей мелькает. Трансивер исправен, проверял от аккума.
RTH1 RTH2 проверял -2 Ома.
кодеры по13,8 еще нет.
Поэтому в первую очередь кондёры!Похоже ёмкость потеряли-отсюда реле как звонки.
Меня насторожило,что при нагрузки 6вольт-тоесть половина
примерно от 13,а там однополупериодная схема. Помню ремонт телевизора Кварц-208,там защита
питалась от отдельной обмотки и схема питания
была однополупериод-11вольт,так вот когда об-
рывался кондёр-было ровно половина-5,5 Разряд проходит обычно через оптрон и его обвязку. Проверьте его (замените) и прозвоните окружающие резисторы (могут даже треснуть под краской) Разряд проходит обычно через оптрон и его обвязку. Проверьте его (замените)
В схеме блока нет оптрона. (схема в ссылке выше). Чтобы проще было :D Схему любезно предоставил UA1NAN
Виталий Чтобы проще было
Это схема из соседней ветки. Она на 24V. И это нужно учитывать при сопоставлении номиналов 8) OFF
Она на 24V
Андрей , она один к одному принципиально . Номиналы - это уже :| Мне принесли на ремонт S350-й (9В на выходе и не регулируется) Вышел из строя похоже из-за статики . Завтра поменяю LM358 , думаю что все будет на 5.
Хотя у меня лично их было десятка полтора и сейчас 2 штуки и ни один не подвел :super:
Виталий
нет стабилизации выходного напряжения. Без нагрузки 13,5 вольт держит и даже регулируется , а при малейшей нагрузке напряжение падает до 6вольт. Подскажите куда еще лезть.
Предлагаю следующую последовательность диагностики:
Перемычку J1-3 нужно рассматривать как датчик тока, т.е. как резистор. На нем отслеживается ток через L1- соответственно и ток в нагрузке, поэтому нужно осмотреть качество пайки перемычки. Возможно, расплавление пайки от перегрева и как результат срабатывание защиты по току (токоограничение), а гроза - совпадение.
Это схема из соседней ветки. Она на 24V. И это нужно учитывать при сопоставлении номиналов На схеме стабилитрон ZD1 на 27V сразу бросается в глаза, и соотношение резисторов ОС точно соответствует выходному напряжению 24V. Разница должна быть и в номиналах цепи опорного напряжения токоограничителя- R48,R34,R33.
Сегодня хотел бы рассказать Вам о своём опыте переделки самого обычного китайского БП ATX в регулируемый источник питания со стабилизацией тока и напряжения(0-20А, 0-24В).
В этой статье мы подробно рассмотрим работу ШИМ контроллера TL494, обратной связи и пробежимся по модернизации схемы БП и разработке самодельной платы усилителей ошибок по напряжению и току.
Честно признаться, сейчас я даже не могу назвать модель подопытного БП. Какой-то из многочисленных дешевых 300W P4 ready. Надеюсь, не нужно напоминать, что на деле эти 300W означают не больше 150, и то с появлением в квартире запаха жареного.
Рассчитываю на то, что мой опыт сможет быть кому-то полезен с практической точки зрения, а потому упор сделаю на теорию. Без нее всё равно не получится переделать БП т.к. в любом случае будут какие-то отличия в схеме и сложности при наладке.
Схема БП ATX
Для начала пройдемся по схеме БП ATX на контроллере TL494(и его многочисленных клонах).
Все схемы очень похожи друг на друга. Гугл выдает их довольно много и кажется я нашел почти соответствующую моему экземпляру.
Структурно разделим БП на следующие блоки:
— выпрямитель сетевого напряжения с фильтром
— источник дежурного питания(+5V standby)
— основной источник питания(+12V,-12V,+3.3V,+5V,-5V)
— схема контроля основных напряжений, генерация сигнала PowerGood и защита от КЗ
Выпрямитель с фильтрами это всё что в левом верхнем углу схемы до диодов D1-D4.
Источник дежурного питания собран на трансформаторе Т3 и транзисторах Q3 Q4. Стабилизация построена на обратной связи через опторазвязку U1 и источнике опорного напряжения TL431. Подробно рассматривать работу этой части я не буду т.к. знаю, что слишком длинные статьи читать не очень весело. В конце я дам название книги, где подробно рассмотрены все подробности.
Обратите внимание, в схеме по ошибке и ШИМ контроллер TL494 и ИОН дежурного питания TL431 обозначены как IC1. В дальнейшем я буду упоминать IC1 имея ввиду именно ШИМ контроллер.
Основной источник питания собран на трансформаторе Т1, высоковольтных ключах Q1 Q2, управляющем трансформаторе Т2 и низковольтных ключах Q6 Q7. Всё это дело раскачивается и управляется микросхемой ШИМ контроллера IC1. Понимание принципа работы контроллера и назначения каждого элемента его обвязки — это как раз то, что необходимо для сознательной доработки БП вместо слепого повторения чужих рекомендаций и схем.
Механизм работы примерно таков: ШИМ контроллер, поочередно открывая низковольтные ключи Q6 Q7, создает ЭДС в первичной обмотке трансформатора Т2. Видите, эти ключи питаются низким напряжением от дежурного источника питания? Найдите на схеме R46 и поймете о чем я. ШИМ контроллер также питается от этого дежурного напряжения. Чуть выше я назвал трансформатор Т2 управляющим, но кажется у него есть какое-то более правильное название. Его основная задача — гальваническая развязка низковольтной и высоковольтной части схемы. Вторичные обмотки этого трансформатора управляют высоковольтными ключами Q1 Q2, поочередно открывая их. С помощью такого трюка низковольтный ШИМ контроллер может управлять высоковольтными ключами с соблюдением мер безопасности. Высоковольтные ключи Q1 Q2 в свою очередь раскачивают первичную обмотку трансформатора Т1 и на его вторичных обмотках возникают интересующие нас основные напряжения. Высоковольтными эти ключи называются потому, что коммутируют они выпрямленное сетевое напряжение, а это порядка 300В! Напряжение со вторичных обмоток Т1 выпрямляется и фильтруется с помощью LC фильтров.
Теперь, надеюсь, в целом картину вы себе представляете и мы можем идти дальше.
Начнем, как это ни странно, с конца — с выходной части микросхемы.
Сейчас всё внимание на выход элемента ИЛИ (помечен красным квадратом).
Выход этого элемента в конкретный момент времени напрямую управляет состоянием одного или обоих сразу ключей Q1 Q2.
Вариант управления задаётся через пин 13(Output control).
Важная вещь №1: если на выходе элемента ИЛИ лог 1 — выходные ключи закрыты(выключены). Это верно для обоих режимов.
Важная вещь №2: если на выходе элемента ИЛИ лог 0 — один из ключей(или оба сразу) открыт(включен).
Вырисовывается следующая картина: по восходящему фронту открытый ранее транзистор закрывается(в этот момент они оба гарантированно закрыты), триггер меняет своё состояние и по нисходящему фронту включается уже другой ключ и будет оставаться включенным пока снова не придет восходящий фронт и не закроет его, в этот момент опять триггер перещёлкивается и следующий нисходящий фронт откроет уже другой транзистор. В single ended режиме ключи всегда работают синхронно и триггер не используется.
Время, когда выход находится в лог. 1(и оба ключа закрыты) называется Dead time.
Отношение длительности импульса(лог. 0, транзистор открыт) к периоду их следования называется коэффициент заполнения(PWM duty cycle). Например если коэффициент 100% то на выходе элемента ИЛИ всегда 0 и транзистор(или оба) всегда открыт.
Простите, но стараюсь объяснять максимально доступно и почти на пальцах, потому что официальным сухим языком это можно и в даташите прочитать.
Ах да, зачем же нужен Dead time? Если коротко: в реальной жизни верхний ключ будет тянуть наверх(к плюсу) а нижний вниз(к минусу). Если открыть их одновременно — будет короткое замыкание. Это называется сквозной ток и из-за паразитных емкостей, индуктивностей и прочих особенностей такой режим возникает даже если вы будете открывать ключи строго по очереди. Чтобы сквозной ток свести к минимуму нужен dead time.
Теперь обратим внимание на генератор пилы(oscillator), который использует выводы 5 и 6 микросхемы для установки частоты.
На эти выводы подключается резистор и конденсатор. Это и есть тот самый RC генератор о котором наверное многие слышали. Теперь на выводе 5(CT) у нас пила от 0 до 3.3В. Как видим, эта пила подается на инвертирующие входы компараторов Dead-time и PWM.
С терминами и работой выходной части ШИМ контроллера более-менее определились, теперь будем разбираться при чем тут пила и зачем нам все эти компараторы и усилители ошибок. Мы поняли, что отношение длительности импульса к периоду их следования определяет коэффициент заполнения, а значит и выходное напряжение источника питания т.к. в первичную обмотку трансформатора будет вкачиваться тем больше энергии, чем больше коэффициент заполнения.
Для примера разберемся, что нужно сделать чтобы установить коэффициент заполнения 50%. Вы еще помните про пилу? Она подается на инвертирующие входы компараторов PWM и Dead time. Известно, что если напряжение на инвертирующем входе выше чем на неинвертирующем — выход компаратора будет лог.0. Напомню, что пила — это плавно поднимающийся от 0 до 3.3в сигнал, после чего резко падающий на 0в.
Таким образом, чтобы на выходе компаратора 50% времени был лог.0 — на неинвертирующий вход нужно подать половину напряжения пилы(3.3в/2=1,65в). Это и даст искомые 50% duty cycle.
Заметили, что оба компаратора сходятся на том самом элементе ИЛИ, а значит, пока какой-то из компараторов выдает лог.1 — другой не может ему помешать. Т.е. приоритет имеет тот компаратор, который приводит к меньшему коэффициенту заполнения. И если на Dead time компаратор напряжение подается снаружи, то на PWM компаратор можно подать сигнал как извне(3 пин) так и с встроенных усилителей ошибок(это обычные операционные усилители). Они тоже соединяются по схеме ИЛИ, но т.к. мы уже имеем дело с аналоговым сигналом — схема ИЛИ реализуется с использованием диодов. Таким образом контроль над коэффициентом заполнения захватывает тот усилитель ошибки, который просит меньший коэффициент заполнения. Состояние другого при этом не имеет значения.
Всё это работа для тех самых усилителей ошибок. На инвертирующий вход усилителя ошибки подается опорное напряжение(эталон), а на неинвертирующий заводится напряжение на выходе источника питания. Кстати внутри ШИМ контроллера есть источник опорного напряжения 5В, который является точкой отсчёта во всех измерениях.
Компенсация обратной связи
Даже не знаю как бы по-проще это объяснить. С обратной связью всё просто только в идеальном мире. На практике же если вы изменяете коэффициент заполнения — выходное напряжение меняется не сразу, а с некоторой задержкой.
К примеру усилитель ошибки зарегистрировал понижение напряжения на выходе, откорректировал коэффициент заполнения и прекратил вмешиваться в систему, но напряжение продолжает нарастать и потом усилитель ошибки вынужден снова корректировать коэффициент заполнения уже в другую сторону. Такая ситуация происходит из-за задержки реакции. Так система может перейти в режим колебаний. Они бывают затухающими и незатухающими. Блок питания в котором могут возникнуть незатухающие колебания сигнала обратной связи — долго не протянет и является нестабильным.
У обратной связи есть определенная полоса пропускания. Допустим полоса 100кГц. Это означает, что если выходное напряжение будет колебаться с частотой выше 100кГц — обратная связь этого просто не заметит и корректировать ничего не будет. Конечно, хотелось бы, чтобы обратная связь реагировала на изменения любой частоты и выходное напряжение было как можно стабильнее. Т.е. борьба идет за то, чтобы обратная связь была максимально широкополосной. Однако та самая задержка реакции не позволит нам сделать полосу бесконечно широкой. И если полоса пропускания цепи обратной связи будет шире чем возможности самого БП на отработку управляющих сигналов(прямая связь) — на некоторых частотах отрицательная обратная связь будет внезапно становиться положительной и вместо компенсации ошибки будет ее еще больше увеличивать, а это как раз условия возникновения колебаний.
Теперь от задержек в секундах давайте перейдем к частотам, коэффициентам усиления и фазовым сдвигам…
Полоса пропускания это максимальная частота, на которой коэффициент усиления больше 1.
С увеличением частоты коэффициент усиления уменьшается. В принципе это справедливо для любого усилителя.
Итак, чтобы наш БП работал стабильно должно выполняться одно условие: во всей полосе частот, где суммарное усиление прямой и обратной связи больше 1(0дБ), отставание по фазе не должно превышать 310 градусов. 180 градусов вносит инвертирующий вход усилителя ошибки.
Вводом в обратную связь различных фильтров добиваются того, чтобы это правило выполнялось. Если очень грубо, то компенсация обратной связи это подгонка полосы пропускания и ФЧХ обратной связи под реакции реального источника питания(под характеристики прямой связи).
От теории к практике
Теперь мы можем взглянуть на схему БП и понять что в ней много лишнего. В первую очередь я выпаял всё, что относится к контролю выходных напряжений(схема формирования сигнала Power good). Нейтрализовал встроенные в ШИМ контроллер усилители ошибок путем подачи +5vref на инвертирующие входы и посадив на GND неинвертирующие. Удалил штатную схему защиты от КЗ. Выпилил все не нужные выходные фильтры от напряжений которые не используются… Заменил выходные диоды на более мощные. Заменил трансформатор! Выпаял его из качественного БП где написанные 400W действительно означают 400W. Разница в размерах между тем, что стояло тут до этого говорит сама за себя:
Заменил дроссели в выходном фильтре(с того-же 400W БП) и конденсаторы поставил на 25В:
Далее я разработал схему, позволяющую регулировать стабилизацию выходного напряжения и устанавливать ограничение тока выдаваемого БП.
Схема реализует внешние усилители ошибок собранные на операционных усилителях LM358 и несколько дополнительных функций в виде усилителя шунта(INA197) для измерения тока, нескольких буферных усилителей для выдачи величины установленного и измеренного тока и напряжения на другую плату, где собрана цифровая индикация. О ней я расскажу в следующей статье. Выдавать на другую плату сигналы как есть — не лучшее решение т.к. источник сигнала может быть достаточно высокоомным, провод ловит шум, мешая обратной связи работать устойчиво. В первой итерации я с этим столкнулся и пришлось всё переделать. В принципе на схеме всё подписано, подробно комментировать ее не вижу смысла и думаю, что для тех кто понял теорию выше, должно быть всё довольно очевидно.
Ах да, обратите внимание на емкость C7! 1uF это довольно много. Сделано это для того, чтобы обратную связь по току зажать в быстродействии. Это такой грязный хак для преодоления нестабильности возникающей на границе перехода от стабилизации напряжения к стабилизации тока. В таких случаях применяют какие-то более навороченные приёмы, но так заморачиваться я не стал. Супер точная стабилизация тока мне не нужна, к тому же к моменту, когда я столкнулся с этой бедой — проект переделки БП успел здорово надоесть!
По этой схеме лазерным утюгом была изготовлена плата:
Она встраивается в БП вот таким образом:
В качестве шунта для измерения тока выбран кусок медной проволоки длинной сантиметров 10 наверно.
Корпус я использовал от довольно качественного БП Hiper. Кажется это самый проветриваемый корпус из всех что я видел.
Также возник вопрос о подключении вентилятора. БП ведь регулируется от 0 до 24В, а значит кулер придется питать от дежурки. Дежурка представлена двумя напряжениями — стабильными 5В, которые идут на материнскую плату и не стабилизированным, служебным питанием около 13.5В которое используется для питания самого ШИМ контроллера и для раскачки управляющего трансформатора. Я использовал обычный линейный стабилизатор чтобы получить стабильные +12В и завёл их на маленькую платку терморегуляции оборотов кулера, выпаянную с того-же Hiper'a. Платку закрепил на радиаторе шурупом просто из соображений удобства подключения кулера.
Радиаторы кстати пришлось изогнуть ибо они не вмещались в корпус нового формата. Лучше перед изгибанием их нагревать паяльной станцией, иначе есть шанс отломать половину зубов. Терморезистор регулятора закрепил на дросселе групповой стабилизации т.к. это самая горячая часть.
В таком виде БП прошел длительные испытания, питая кучу автомобильных лампочек дальнего света и выдерживал нагрузки током порядка 20А при напряжении 14В. А еще он гордо зарядил несколько автомобильных аккумуляторов, когда у нас в Крыму выключали свет.
Будущее уже рядом
Тем временем я задумал немного нестандартную систему индикации режимов работы БП, о чем в последствии немного сожалел, но всё-же она работает!
Так что в следующей статье вас ждет программирование ATMega8 на C++ с применением шаблонной магии, различных паттернов и самописная библиотека для вычислений с фиксированной точкой поверх которой реализовано усреднение отсчётов АЦП и перевод их в напряжение/ток по таблице с линейной интерполяцией. Каким-то чудом всё это уместилось в 5 с копейками килобайт флэша.
Не переключайте канал, должно быть интересно.
P.S. Надеюсь, изложенное выше окажется полезным. Строго не судите, но конструктивная критика приветствуется.
Added для RO пользователей которые не могут писать комментарии: email: altersoft_пёс_mail.ру
Читайте также: