laboratorio CONVERSOR DC/DC

LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA II

GUÍA METODOLÓGICA DE LABORATORIO

EXPERIENCIA N°2

“CONVERSOR DC/DC CON TL-494.”

PROFESOR : AL EJA NDRO INDA RODRÍGUEZ.

2014

INACAP Sede Santiago Santiago Su r

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PROF: A. INDA R.-

OBJ ETIVO ETIVO GENERAL GENERAL : El Objetivo Objetivo principal de esta práctica es es él de ser capaces de construir un PWM para una aplicación especifica; con ciertas características, como frecuencia, amplitud de la señal etc. Además se conocerá el funcionamiento del circuito TL-494, el cual es un PWM insertado en un integrado, se manipulara y se armaran las distintas configuraciones además de ver el comportamiento de nuestra señal dependiendo de la carga presente. Verificar el funcionamiento del dispositivo TL-494, con etapa de potencia. MATERIALES A UTILIZAR: 01 Entrenador electrónico 01 Osciloscopio Digital. 01 Multitester Digital. 540 01 Transistor MOSFET IRF 540 01 C.I. TL-494 01 Resistencias de 3,3K. y 1/2 Watt. 01 Resistencias de 1K. y 1/2 Watt. 01 Resistencias de 10K. y 1/2 Watt. Resistencias de 100K. y 1/2 Watt. 01 Resistencias Resistencias de 68. y 1/2 Watt. 01 Resistencias 01 Resistencia 100Ω 5W. 02 Potenciómetro de10 K. 01 Condensador 10nf. 01 condensador de 10µf 01 Diodos 1N4007. 01 Manual ECG. 02 Sondas de osciloscopio. 01 Alicate cortante. 01 Alicate de punta. Alambre telefónico. telefónico.

PRE INFORME INFORME A DESARROLLA R POR EL GRUPO DE TRABAJO. 1. Investigue el funcionamiento de un PWM. PWM. 2. Investigue el el funcionamiento funcionamiento del dispositivo TL494. 3.

Diseñe un circuito circuito electrónico capaz de convertir convertir un nivel DC en otro nivel DC de valor mayor con el TL-494.

4. Determinar las especificaciones especificaciones técnicas técnicas entregadas entregadas por el fabricante fabricante del TL-494. 5.

Determinar las aplicaciones más comunes del TL-494.


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INFO RM A CIÓN CIÓN TEÓRIC TEÓRIC A . CIRCUITO INTEGRADO TL – 494. El TL494:

Es un dispositivo electrónico, electrónico, el cual integra los componentes para realizar realizar una modulación de la señal generada en en ancho del pulso, pulso, PWM, en un solo encapsulado, encapsulado, de este forma se ahorran elementos, el el funcionamiento es mucho mucho más óptimo y se minimiza minimiza el circuito a utilizar. PWM: Sus siglas significan Pulse Wide Modulator, simplemente es un dispositivo o sistema que produce una señal cuadrada de salida, a la cual se le puede variar el ancho del pulso en el tiempo. Este Chip presenta 16 pines distribuidos en distintas funciones con encapsulado tipo DIP.

En el interior de este integrado se encuentra un Oscilador RC que que genera la frecuencia de lación n del ancho del ancho del pulso , un circuito biestable control, un circuito para la Modu lació y y unas generarr do s ond as cuadradas cuadradas variable etapas de salida para genera con con un ancho de p ulso variable y y en oposición de fase. El ancho de estos pulsos es modificado por la tensión aplicada al amplificador d e error. El TL494 es un circuito de Control de Modulación de Anchu ra de Pulso de de frecuencia fija, incorporando los componentes básicos primarios requeridos para el control de una fuente de energía de conmutación. La siguiente figura muestra su diagrama interno en bloques y la función de cada uno de los pines. Un oscilador interno lineal serrado, se le pude programar su frecuencia, por intermedio de la malla R – C externa, por RT y CT.


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La frecuencia del oscilador oscilador está determinada por: por:

f .osc. 

1,1 RT  CT

( Hz )

La modulación de ancho de d e pulso de salida, es lograda por la comparación de la forma de onda positiva serrada a través través del condensador CT CT con cualquiera de las dos señales de control. El número de puertas, que conducen permiten a los transistores de salida Q1 y Q2, conducir, sólo cuando la línea de entrada de clock del flip-flop está en (0) o en nivel bajo.

D IA IA G R A M A E N B L O Q U E S


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Distribución de Pines Para un aumento de la amplitud en la señal de control, esto causa una disminución lineal del ancho del pulso de salida. Las señales de control son las entradas externas que pueden ser alimentadas en el control de tiempo muerto (Pin 4), las entradas del amplificador de error (Pin es 1, 2, 15, 16) , o la entrada de regeneración o realimentación (Pin 3). El control de tiempo muerto, comparador tiene 120 mV eficaces la compensación de entrada que limita la salida salida mínima el tiempo muerto con aproxim aproximadamente adamente el 4 % del tiempo de ciclo ciclo serrado. serrado. Esto causaría un factor de trabajo máximo del 96 % con el control de modo de salida (Pin 13) conectado con tierra, y el 48 % con ello unido (conectado) a la línea de d e referencia. El tiempo adicional adicional muerto puede ser impuesto a la salida, pero poniendo la entrada de control de tiempo muerto a un voltaje fijo, extendido extendido entre 0 a 3,3 V. V.

Entrada no inversora

Entrada no inversora Entrada inversora

Entrada inversora

Voltaje de referencia

Entrada de regeneración

Control del tiempo muerto

Salida de Control + Vcc

Condensador de distribución Resistencia de distribución

Corriente de Salida de colector

Tierra

Corriente de emisor

Corriente de Salida de colector

Corriente de emisor


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Características eléctricas del Chip.     

Rango de voltaje de alimentación (Vcc) = Máxima disipación de potencia = 1 W Voltaje de entrada = -0,3 a Vcc -2 Voltaje de Salida = 40 V Frecuencia del Oscilador = 1 a 300 KHz

7V a 40V

APLICACIONES. Cuando la señal de control se incrementa, el tiempo durante el cuál la señal de entrada diente de sierra es superior se acorta y por lo tanto la duración del pulso de salida decrece. Un flip-flop manejador de pulso dirige alternativamente los pulsos modulados a cada uno de los dos transistores de salida. El TL494 es un oscilador a frecuencia fija el cual utiliza la té cn ica d e m od ul ación po r ancho d e pulso (Pulse (Pulse Width-Modu lation PWM). PWM).

La modulación de los pulsos se consigue al comparar un voltaje con forma de onda diente de sierra creado por po r el oscilador interno, en el capacitor de tiempo, con cualquiera de dos señales de control. El voltaje de salida es alto cada vez que el voltaje con forma de onda diente de sierra es superior al voltaje de la señal de control. útil lo fijamos mediante R1 y el po tenciómetro P1 El ciclo útil .

R1 actúa como divisor de tensión con P1 para que la tensión en la l a pin N° 4 no sobrepase los 3.3V. Se puede calcular R1 en función del valor del potenciómetro P1 que se va a utilizar, u tilizar, mediante la siguiente fórmula:

El pin N° 4 (Dea ) controla el tiempo de apagado, desde d esde un mínimo de 3% Dead d Time Con trol (ciclo útil 97%) cuando se le aplica una u na tensión de 3,3V a un máximo de d e 100% (ciclo útil 0% o apagado) cuando se conecta a 0V. Se podría haber conectado las salidas en push-pull push-pull y utilizar la salida salida complementaria, de esta forma tendríamos un ciclo útil de 3% a 100% en lugar de 0% a 97% como tenemos con esta configuración. A la salida hemos colocado colocado un transistor transistor MOSFET DE CANAL CANAL N IRF 540 que puede conmutar hasta 30A.


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El diodo D1 sirve para cortocircuitar los picos de retorno en caso de que conectemos un motor a la salida, y que no lleguen al transistor. El circuito puede alimentarse entre 7 y 30V aunque los lo s valores de R3 y R4 están pensados para u tilizan otras tensiones diferentes puede que se tengan que recalcular VCC=15V , así que si se utilizan los para aseguraros de que qu e el transistor funciona efectivamente en conmutación. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 1) Armar el circuito de la figura N°1 N°1 considerando considerando a Vcc = 15 Volts. Volts. 2) Medir con el multitester multitester en función función C.C. la tensión (Vo) (Vo) de salida, según los puntos indicados indicados en la tabla N°1. 3) Visualizar la señal señal de salida y medir la tensión máxima o peack (Vp) de esta, para cada caso caso indicado en la tabla N°1. 4) Ajustar el osciloscopio osciloscopio para los distintos % del ciclo útil y medir (ton), (ton), (toff) periodo periodo (T), frecuencia y cada parámetro eléctrico indicado en tabla.

FIGURA N°1. R1=100K. R2=10K. R3=3.3K. R4=68Ω. R5=1K. P1=10K P2=10K. C1=10 µf. C2=10 nf. D1=1N4007. RL=100 Ω. 4W. +VCC=15V. T1=IRF 540


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5) 6)

Anotar dichos datos en tabla N°1. Determinar en forma teórica con datos indicados en tabla N°1 el valor de la frecuencia para P1 a su valor máximo

TA B L A N° 1

VALORES PRÁCTICOS. Ciclo Útil D. 10% 20% 40% 60% 68% 70% 85% 7)

t.on. S.

t.off. S.

T. S.

f. Hz.

VCC. V.

V.MÁX. V.

ICC A

VDS V

VGS V

Determinar en forma forma analítica analítica según antecedentes teóricos y datos entregados por el circuito, los parámetros indicados en tabla N°2

TA B L A N° 2

VALORES TEÓRICOS. Ciclo Útil D. 10% 20% 40% 60% 68% 70% 85% 8)

t.on. s.

t.off. s.

T. s.

f. Hz.

VCC. V.

V.MÁX. V.

ICC A

VDS V

Según el circuito práctico, que componentes de este determinan la frecuencia de la señal de salida: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________


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VGS V

9)

Como cambia la tensión VCC según el ciclo útil: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________

10)

Que se entiende por Ciclo Útil de una señal: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________

11)

Que entienden Uds. Por modulación de una señal: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________

12)

Que pueden aportar Uds. al comparar los valores Teóricos y Prácticos indicados en la tabla N°1 y N°2: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______ ____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _______


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13)

Dibuje a lo menos cuatro formas de onda de salida (Vo) con distinto ciclo útil, observadas en el osciloscopio: 1° SEÑAL:

2° SEÑAL:

3° SEÑAL:

14)

4° SEÑAL:

Que función realiza el circuito integrado TL-494. en esta aplicación: ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________


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15)

Al variar la resistencia del potenciómetro (P1), se obtiene: ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________

16)

LA EVALUACIÓN SE REALIZARÁ EN BASE A UNA PAUTA DE COTEJO.


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