TL494 – regulacja czasu martwego, ustawianie dead-time, pin 4, dzielnik, soft-start

Pytanie

czas martwy w TL494,regulacja

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Czas martwy w TL494 ustawia się napięciem na pinie 4 (DTC).
• 0 V → minimum ≈ 4-5 % okresu; 0,12 V-3,3 V → proporcjonalnie dłuższy martwy czas; ≳ 3,3 V → 100 % dead-time (wyjścia blokowane).
• Regulację realizuje się dzielnikiem lub potencjometrem z VREF (5 V) oraz – opcjonalnie – RC dla soft-startu.

Szczegółowa analiza problemu

1. Definicja
   Czas martwy (dead-time, DT) to przedział, w którym oba wyjścia (C1, C2) TL494 są w stanie nieaktywnym, zapobiegając jednoczesnemu przewodzeniu tranzystorów w konfiguracjach push-pull/bridge.

2. Mechanizm wewnętrzny
   • Wewnętrzny oscylator (pin 5 CT, pin 6 RT) generuje rampę 0 … ≈ 3,3 V.
   • Komparator DTC porównuje tę rampę z napięciem na pinie 4.
   • Offset komparatora ≈ 120 mV gwarantuje niezerowy DT, nawet przy V_DTC = 0.

3. Zależność ilościowa
   \[
   DT{\text{min}} \approx 0{,}04\,T \quad(\text{przy } V{DTC}=0)
   \]
   \[
   DT(V{DTC}) \approx \frac{V{DTC}+0{,}12}{V{ramp}}\,T,\qquad V{ramp}\simeq 3{,}3\text{ V}
   \]
   Maksymalne wypełnienie jednego kanału:
   \[
   D{\max} \approx 0{,}5 - DT
   \]
   Praktycznie \(D\{\max}\) ≈ 45 % przy V_DTC = 0 V.

4. Metody regulacji
   a) Dzielnik stały R1-R2 z VREF = 5 V (pin 14) – ustawia stały DT;
   b) Potencjometr 10 kΩ w miejsce R1/R2 – płynna regulacja;
   c) RC z VREF → pin 4 → GND – soft-start: po włączeniu duży DT, który maleje w miarę rozładowywania kondensatora;
   d) Zewnętrzne bramki/opóźnienia – gdy potrzeba DT krótszego lub innego profilu niż zapewnia TL494.

5. Przykład obliczeniowy (stały DT 600 ns przy f = 50 kHz)
   T = 20 µs; DT/T = 0,03 → V_DTC ≈ 0,93 V.
   \[
   0{,}93 = 5\frac{R_2}{R_1+R_2}\; \Rightarrow\; R_1 \approx 4{,}4\,R_2
   \]
   Wybierając R2 = 2 kΩ → R1 = 9,1 kΩ (E24).

Aktualne informacje i trendy

• NAJNOWSZE NOTY (TI Rev.I 2023, onsemi 2022) potwierdzają 120 mV offset i zakres regulacji 5-100 % DT.
• W nowych projektach częściej stosuje się sterowniki z dedykowaną, niezależną regulacją DT (np. UCC28C4x, IRS210x) lub cyfrowe PWM (MCU, DSP), ale TL494 pozostaje popularny w tanich zasilaczach DIY i automotive.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Czas martwy zależy od częstotliwości tylko liniowo (stały procent okresu); absolute time można zmniejszać podnosząc f poprzez RT/CT.
• Przy topologiach single-ended (flyback/forward) wymóg DT jest mniej krytyczny; przy bridge/half-bridge jest kluczowy.

Aspekty etyczne i prawne

• Niewystarczający DT grozi przebiciem krzyżowym, ryzykiem pożaru i niezgodnością z normami EMC/bezpieczeństwa (IEC 62368-1).
• Projektując urządzenie komercyjne należy uwzględnić certyfikację i testy krótkotrwałych prądów zwarciowych.

Praktyczne wskazówki

1. Filtruj pin 4 kondensatorem 10-100 nF (blisko układu).
2. Stosuj rezystory ±1 % i kondensatory C0G/NP0 dla stabilności temperaturowej.
3. Mierz DT oscyloskopem ≥100 MHz; używaj sond różnicowych przy napięciach > 60 V.
4. Przy uruchamianiu zaczynaj od większego DT i stopniowo skracaj, obserwując prądy tranzystorów.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• TL494 nie pozwala zejść < ~4 % DT bez modyfikacji hardware’u; dla bardzo małych czasów stosuj nowocześniejsze kontrolery lub dodaj zewnętrzną logikę.
• Offset komparatora zmienia się z temperaturą (~2 mV/°C) – uwzględnij w obliczeniach marginalnych aplikacji.

Sugestie dalszych badań

• Analiza wpływu DT na sprawność przy różnych topologiach (Push-Pull vs. Half-Bridge).
• Porównanie TL494 z nowszymi kontrolerami current-mode pod kątem regulacji DT.
• Symulacje SPICE z parametrami tranzystorów (Qrr, tf) celem optymalizacji DT.

Krótkie podsumowanie

Czas martwy w TL494 jest ograniczany i regulowany wyłącznie napięciem na pinie 4. Minimalny, wbudowany DT to ~4-5 % okresu; podając wyższe napięcie (0-3,3 V) wydłużamy DT aż do całkowitego wyłączenia PWM. Regulację realizuje się dzielnikiem lub potencjometrem z VREF oraz – w razie potrzeby – obwodem RC dla soft-startu. Przy bardziej wymagających aplikacjach warto rozważyć nowsze kontrolery z precyzyjną, niezależną nastawą dead-time.