Моделирование ШИМ на базе TL494

[Frensis777]

494 имеет так званую "открытую" архитектуру , что позволяет иметь доступ к функциональным блокам и расширить её применение .
Изучайте , это классика . Достаточно описана в русскоязычных источниках .По мере изучения отпадут масса вопросов .
Прочтите - хуже не станет .

1) Так изменяется часты преобразователя. ШИМ регулирование подразумевает измение длины импульса.
2) Можно но зачем не понятно. Думаю если вы ознакомитесь с принципом работы хотя бы по той ссылке, что я привел, такие вопросы отпадут.
Согласен с INKAR - читайте.

INKAR, hoba!Даташиты и описания я давно прочитал.

Наибольшее распространение в технике получил принцип обратной связи (рис.1). Здесь управляющее воздействие корректируется в зависимости от выходной величины y(t). И уже не важно, какие возмущения действуют на объект управления (ОУ). Если значение y(t) отклоняется от требуемого, то происходит корректировка сигнала u(t) с целью уменьшения данного отклонения. Связь выхода ОУ с его входом называется главной обратной связью (ОС).


Задающее устройство (ЗУ) формирует требуемое значение выходной величины yо(t), которое сравнивается с действительным значением на выходе САУ y(t). Отклонение e = yо-y с выхода сравнивающего устройства подается на вход регулятора Р. Если есть e, то регулятор формирует управляющее воздействие u(t), действующее до тех пор, пока не обеспечится равенство e = 0, или y = yо. Так как на регулятор подается разность сигналов, то такая обратная связь называется отрицательной, в отличие от положительной обратной связи, когда сигналы складываются.

Моя задача-разработать универсальный ШИМ-регулятор на базе микросхемы TL494 с регулированием выходного напряжения в широких пределах. Главная проблема-выбрать структурную схему управления. В результате того, что потенциальные возмущения, могущие действовать на ОУ, имеют медленный характер и быстрая реакция АСР не имеет большого значения, выбрал замкнутую систему управления с обратной связью взамен АСР по возмущению (принцип Понселе).

Так применительно к схеме ШИМ-управления, я провел аналогию (рис.2):
Пусть в роли ОУ выступает звено с передаточной функцией «1» (условно его не покажем), регулятора Р выступает ШИМ-компаратор DA2, в роли ОС-цепочка R1-R2, в роли сумматора сигнала задания и сигнала обратной связи-компаратор DA3; пусть сигнал «y» выполняет роль выходной величины напряжения, уо-задание напряжения ( предположим на его роль Vref), e – выходной сигнал с компаратора DA3. Таким образом, цепочка ОС будет выглядить следующим образом (рис.2, в соответствии со схемой даташита). DA3-компаратор (дифференциальный усилитель)-вычисляет разность сигнала обратной связи «y» и опорного сигнала «уо». В результате, имеем монотонную зависимость e=f(y) при yо=const. Знаки «е» и «у» противоположны, в результате чего имеем отрицательную ОС. Т.к. DA3 включен не как обычный усилитель, а как дифференциальный, стало быть необходимость в дифференцирующей и интегрирующей цепочки отпадает. Если оператор захочет изменить значение выходного напряжения на выходе ШИМ-регулятора, достаточно будет изменить значение уставки- напряжение Vref.

1) У меня 1 принципиальное подозрение в отношение регулятора, бросающее тень на качество установившегося режима. Т.к. регулятор пропорциональный и отсутствует астатическое звено, может возникнуть статическая ошибка!
2) Необходимость во втором компараторе DA4 отпадает. Куда девать его входы 2IN+, 2IN-? Сажать на землю?

3)Приведенная схема-лишь часть и то его достаточно. Оцените, пожалуйста, систему: правильно ли выбрана структурная схема АСР, есть ли ошибка. Спасибо.

[hoba]

1) Не понял. Могу сказать только что ШИМ стабилизаторы принципиально не столь линейны как параметрические. И если ошибка статическая, т.е. как я понимаю постояная, то это можно убрать регулированием резисторов на входе компаратора. Но думаю что я вас опять таки не правильно понял.
2) 2IN+ на минус питания, 2IN- на плюс питания либо к выводу 14 Vref микросхемы, тогда он просто не будет оказывать какого либо влияния.
3) На втором рисунке часть схемы вполне пригодно к использованию. Могу добавить что от 14 Vref можно тоже при необходимости сделать делитель. А если надо регулировка оператором, то можно сделать делитель с переменным резистором в одном из плеч. Первый рисунок не осилил.

[omercury]

По принципу ШИМ регулировки: Выходное напряжение/ток регулируются путём изменения коэффициента заполнения(отношение включенного(1) к выключенному(0) времени) силового ключа. То есть цифровым способом подавая 1 или 0 на интегрирующую цепь получаем аналоговый выход с напряжением, пропорциональным коэффициенту заполнения. В случае ИИП интегрирующая цепь никуда не делась - ею является выпрямитель и фильтр ИИП.(картинку взял из первого попавшегося DATASHEET-графики уже есть).counter value - это генератор пилы, а compare value - напряжение на инвертирующем входе компаратора(для 494 - вывод 3), находящегося внутри микросхемы ШИМ. Если ввести зависимость compare value(для того обратная связь и нужна) от выходного напряжения ИИП, то ШИМ "стремится" уравнять опорное и выходное напряжения изменением коэффициента заполнения ШИМ. Таким образом можно регулировать выходное напряжение ИИП в широких пределах ПОД НАГРУЗКОЙ. Без нагрузки на выходе будет продетектированное напряжение, равное амплитуде импульсов на выходной обмотке(дросселе) трансформатора. Для этого и ставятся нагрузочные резисторы и поэтому для ИИП вредна работа без нагрузки.
Регулировать выходное напряжение на 494 ШИМ можно несколькими способами:
1). использовать внутренние усилители ошибки(при необходимости можно добавить внешние по тому же принципу(монтажное ИЛИ), что используется внутри микросхемы. Сильно желательны RC цепочки с выхода усилителей на инвертирующие входы, для предотвращения их (усилителей) самовозбуждения.
2). Отключив внутренние усилители(как-описано в предыдущем посте), подавать напряжение ОС на вывод 3.
3). Использовать вывод DTC(4).
Можно также комбинировать эти способы. Посмотрите схемы компьютерных БП на базе этого ШИМ.
Вход DTC(Dead Time Control - управление "Мёртвым" временем) предназначен для установки времени(относительно полного периода), во время которого выходы не активны. Это защита от сквозных токов в двухтактных источниках. Внутри кристалла уже есть такая защита, равная 3% от полного периода. Пользователь может только увеличить этот параметр. Обычно вывод 4 подключается к общему проводу через нагрузочный резистор порядка 10кОм.
Изменением номиналов резистора и конденсатора на выводах 5 и 6 устанавливается частота генератора, которая не имеет никакого отношения к коэффициенту заполнения ШИМ. Если в процессе работы будете менять их параметры - выведете всю схему из расчетного режима - со всеми вытекающими...

[aleksey_gregul]

Уже давно сделал себе вот такой http://npj.netangels.ru/vchk/atxlab
Не нарадуюсь.
И ток и напряжение регулируются от НУЛЯ.
Есть только единственный для меня существенный недостаток.
Как бы мы того не хотели, на выходе импульсного должен стоять конденсатор. При этом, если устройство должно быть запитано от стабилизатора ТОКА а не напряжения, то при подключении ВКЛЮЧЕННОГО блока питания к устройству, через устройство потечет ток разряда выходных конденсаторов (ничем не ограниченный!) и лишь потом блок выйдет на режим стабилизации тока.
Об этои нужно просто помнить.

[INKAR]

Frensis777, если чисто ради обсуждения , то необходимо сказать что любое предположение справедливо в определённых границах .
Ближе к телу - компоненты структурной схемы по параметрам далеки от идеала , кроме того не определены параметры возмущающего действия .
Иными словами - создать универсальный ШИМ - модулятор без отдельного узла формирования переходной характеристики реакции устройства , где он применяется - не удастся .
ОС охватывает весь "комплекс проблем" и скорость изменения напряжения ОС в точке суммирования с опорным уровнем необходимо оптимизировать (хотя сформировать характеристику регулятора можно и в усилителе ошибки (компараторе) соответствующими цепочками , формирующими амплитудно-частотную характеристику цепи ОС) .
Действие ОС должно быть запаздывающим во всём диапазоне возмущающих действий ( для примера посмотрите характеристику усилителя канала вертикального отклонения осциллографа ).
Или просмотреть реакцию системы на прямоугольный импульс задатчика .
Это из опыта . Теории хватает .
В каком то из выпусков ЭТвА Конева рассмотрен ваш пример .
Если сильно надо - найду классика .... .

[tanq]

Касательно моделирования в целом. Считаю, что моделирование работы схемы в целом не работает, по крайней мере для силовой электроники. Имею свой опыт по Микрокапу. Там получилось следующее: схемы на биполярных транзисторах, преимущественно аналоговые схемы, симулируются на отлично. Силовые компоненты симулируются отвратительно (неверные результаты). Работа микросхем симулируется неверно в большинстве случаев.

Причина проблем с силовыми компоненами: нет адекватных моделей. В библиотеки микрокапа заложен какой-то бред. Иногда же вообще смешно: отсутствует сама модель. Например, в капе нет модели силового диода. У него в модели окло 30 непонятных параметров, но навозможно задать зависимость времени обратного восстановления от тока.

Что касается микросхем. Их модели просто некорректны. Чаще всего там вообще не модель, а макрос. Например, всем известная микросхема UC3843 требует большого входного тока по входу Isense, иначе срабатывание сильно замедляется. Теперь попобруйте ее отсимулировать: ШИМ будет работать одинаково при сопротивлении истоника 100 ом, 1 кОм и 10 кОм, хотя на практике в последнем случае задержка более 1 мкс.

[Starichok51]

Например, всем известная микросхема UC3843 требует большого входного тока по входу Isense

2 мкА - это большой ток?

[tanq]

2 мкА - это большой ток?

Этот ток очень маленький. Вопрос в том с какой задержкой она будет срабатывать при таком входном токе. Или это статическое потребление указано? Я же оворю, что в моем случае, с микросхемой производства ST, потребовалось 1 ма.

С симуляцией TL494, полагаю, будут те же проблемы. Микросхема эта старая, тормозная, параметры быстродействия далеко не все в даташите приведены. Входных емкостей пинов точно нет.