Controlador PWM TL494: Guía Completa para Ingenieros y Diseñadores

¿Eres un ingeniero o diseñador que busca la mejor forma de controlar la amplitud de señales digitales? ¿O tu proyecto implica el control de dispositivos que requieren electricidad y no tienes mucha experiencia en el tema?

Tu búsqueda ha terminado: el controlador PWM TL494 es la solución que necesitas. Este circuito integrado ofrece todas las características necesarias para construir un circuito de control PWM robusto y versátil.

En este artículo, te proporcionaremos información detallada sobre qué es el TL494, sus características, aplicaciones, configuraciones y mucho más.

¿Listo? Comencemos.

¿Qué es el CI TL494?

Controlador PWM de 8 pines

El TL494 es un circuito integrado controlador PWM que se utiliza en dispositivos con circuitos electrónicos de potencia. Cuenta con dos amplificadores de error integrados, un oscilador para ajuste de frecuencia, un circuito de control de salida con realimentación y una salida flip-flop con control de dirección de pulsos.

Los amplificadores de error compensan el voltaje entre -0,3 V y VCC - 2 V en una configuración estándar. Además, el comparador ofrece un rango de aproximadamente el 5 % al controlar el tiempo muerto con un offset fijo.

El oscilador externo proporciona una señal de frecuencia de referencia para el CI PWM, mientras que el regulador interno suministra una referencia estable de 5 V. No obstante, puedes omitir el oscilador interno conectando una resistencia RT al pin de salida de la referencia.

Curiosamente, el TL494 es una circuitería completa de control de potencia PWM apta para operación en un solo extremo (single-ended) y también para configuraciones push-pull.

Microcontrolador PWM

Este circuito de control PWM incluye todas las funciones necesarias para diseñar un circuito de fuente de alimentación. Observa el diagrama a continuación:

CI PWM de frecuencia fija y ancho de pulso variable

El diagrama anterior permite variar el ancho de pulso comparando las formas de onda de diente de sierra de dos osciladores internos individuales. El capacitor de temporización mantiene los osciladores internos en cualquiera de las señales de control. Así, la salida se vuelve alta cuando la señal de control cae por debajo del voltaje de la forma de onda de diente de sierra.

Especificaciones del TL494

• Voltaje de alimentación (Vcc): hasta 41 V
• Corriente de salida máxima para ambos PWM: 250 mA
• Voltaje de salida en pines colectores: 41 V
• Rango de temperatura: -65 °C a 150 °C

Características del TL494

• Canal de control PWM integrado
• Corriente de sumidero/fuente de 200 mA
• Operación de doble salida seleccionable: single-ended y push-pull
• Control de tiempo muerto (dead-time) con rango variable
• Fácil sincronización con otros circuitos
• Dos salidas PWM
• Oscilador de frecuencia fija integrado

Pinout y Configuración de Pines del TL494

A continuación se muestra una tabla con el detalle del pinout y la configuración de pines del TL494:

Estructura interna del TL494 con todos sus componentes

Ahora, analicemos en detalle los diferentes bloques que componen la estructura interna del TL494.

1. Fuente de Referencia de 5 V

La fuente de referencia del TL494 es interna, funciona según el principio de banda prohibida (bandgap) y proporciona una salida estable de 5 V, siempre que el voltaje VCC sea superior a 7 V y el error se mantenga dentro de 100 mV. Según la tabla de configuración, el pin 14 (REF) es la salida de esta referencia.

2. Amplificadores Operacionales

Amplificador operacional DIP-8

El TL494 incorpora dos amplificadores operacionales alimentados por una única fuente. Su función de transferencia es ft(ni, inv) = A(ni - inv), sin exceder el rango de salida (output swing).

Cada amplificador tiene un terminal de salida que puede conectarse a un diodo. Este diodo actúa como puente entre los amplificadores y el circuito siguiente, garantizando que solo la señal del amplificador con mayor salida pase a la etapa posterior a través del pin COMP.

3. Oscilador de Diente de Sierra

Uno de los puntos fuertes del TL494 es su oscilador de diente de sierra integrado, que genera una onda de 0,3 a 3 V. La frecuencia de oscilación se ajusta mediante una resistencia externa (Rt) y un capacitor (Ct), siguiendo la fórmula f = 1 / (Rt × Ct), donde Ct está en faradios y Rt en ohmios.

Oscilador electrónico

4. Disparador de Pulso (Pulse Flip-Flop)

La función principal del flip-flop de pulso es activarse en el flanco descendente de la salida del comparador y de la onda de sierra. Como resultado, uno de los interruptores de salida se enciende y se apaga cuando la salida del comparador cae a cero.

5. Comparador

El comparador recibe la señal de salida del amplificador operacional (pin COMP) en su entrada positiva. Internamente, compara la onda de sierra (entrada negativa) con el pin COMP: si la onda de sierra es mayor, la salida es 0; en caso contrario, es 1.

6. Comparador de Tiempo Muerto (Quiet Time)

El pin 4 (DTC) controla el tiempo muerto mediante este comparador, limitando el ciclo de trabajo máximo al interferir con el pulso. Así, el límite superior del ciclo de trabajo se fija al 45 %. Si el pin DTC está a 0 V, el límite es aproximadamente del 42 %.

7. Amplificadores de Error

Los dos amplificadores de error pueden polarizarse con el rail de alimentación del CI, obteniendo alta ganancia y un rango de modo común de entrada de -0,3 V a 2 V por debajo de V1. Funcionan como amplificadores de una sola alimentación (single-supply), por lo que sus salidas solo tienen capacidad active-high. Cada amplificador puede activarse individualmente para satisfacer la demanda PWM y suministrar corriente constante.

8. Entrada de Control de Salida

El pin de control de salida (pin 13) configura el modo de operación: single-ended (salidas en paralelo) o push-pull (salidas alternadas). Este pin controla directamente la salida del CI sin afectar la etapa de dirección de pulsos del flip-flop ni el oscilador interno.

9. Transistores de Salida

Cada transistor de salida tiene un colector y un emisor no comprometido (uncommitted), capaces de absorber (sink) o suministrar (source) hasta 200 mA. En configuración emisor común, la saturación es inferior a 1,3 V; en colector común, inferior a 2,5 V.

Transistores de salida actuando como disipadores en una placa

¿Cómo Funciona el TL494?

El diseño del TL494 va más allá del control básico de fuentes conmutadas: resuelve varios problemas y reduce la necesidad de etapas de circuito adicionales.

La modulación se logra cuando el oscilador compara su forma de onda de diente de sierra con las dos señales de control. La etapa de salida se activa cuando el voltaje de la sierra supera al de la señal de control. Por tanto, al aumentar la señal de control, disminuye la duración del pulso de salida.

Finalmente, el flip-flop de dirección de pulsos transfiere el pulso modulado a ambos transistores de salida.

Ejemplos de Aplicación del TL494

Como controlador PWM, la mayoría de sus aplicaciones son circuitos basados en PWM. Aquí algunos ejemplos:

Cargador Solar con TL494

Se configura fácilmente construyendo una fuente conmutada buck de 5 V / 10 A. La salida se toma en modo paralelo (pin 13 a tierra). Se aprovechan eficientemente los dos amplificadores de error: uno para realimentación de voltaje y salida constante, el otro para límite de corriente máxima.

Circuito Inversor Clásico con TL494

En esta aplicación, la salida se configura en modo push-pull conectando el pin de control de salida (13) a la referencia de +5 V (pin 14). El resto de pines siguen la configuración del datasheet.

Conclusión

En resumen, el CI TL494 es un circuito de control PWM práctico que brinda realimentación y control de salida precisos. Sus prestaciones garantizan el control de pulso ideal para cualquier aplicación PWM.

Además, el TL494 es bastante similar al SG3525 y puede usarse como alternativa, pero no son compatibles entre sí debido a sus diferentes configuraciones de pines.

Si tienes alguna duda, no dudes en contactarnos; estaremos encantados de ayudarte.