Väčšina analógových elektronických obvodov vyžaduje pre správnu vyváženú prevádzku dvojité napájacie lišty; toto je obzvlášť kritické, ak navrhujeme obvody operačného zosilňovača. Záporné napájacie napätie je tiež potrebné v digitálnych systémoch, ako sú A / D prevodníky, operačné zosilňovače a komparátory. Vo všetkých týchto prípadoch bude súčasná požiadavka nízka, ale generovanie takéhoto napájania -5 V je zvyčajne drahé a neefektívne, ak použijeme veľké množstvo samostatných a integrovaných obvodov. V tomto výučbe sa teda naučíme, ako zostaviť jednoduchý nízkonapäťový duálny 5V napájací obvod, ktorý je možné napájať z našich USB portov. Podobne sme predtým postavili duálny napájací obvod + 12V a -12V.
Aj keď existuje veľa metód na rozdelenie jedného napätia, ich virtuálny zemný potenciál nebude konštantný. Ak na získanie napätia dvojitej polarity použijeme dve batérie, jedna batéria sa časom vybije rýchlejšie ako druhá a je ťažké udržať vyvážené napätie dvojitej polarity. Ak použijete odporový delič potenciálu, časť energie sa rozptýli ako teplo a rozdelené napätie nie je stabilné. Na prekonanie týchto problémov použijeme IC prevodník napätia CMOS ICL7660 od spoločnosti Renesas.
ICL7660
ICL7660 a ICL7660A sú monolitické prevodníky napätia nabíjacieho čerpadla CMOS, ktoré prevádzajú rozsahy vstupného napätia + 1,5 V až + 10,0 V na rozsahy výstupného napätia -1,5 V až -10,0 V.
ICL7660 a ICL7660A obsahujú všetky potrebné obvody na dokončenie záporného meniča napätia, s výnimkou dvoch externých kondenzátorov. Fungovanie zariadenia možno najlepšie pochopiť z nižšie uvedenej teórie ideálneho prevodníka napätia.
Počas prvého pol cyklu sú spínače S1 a S3 zatvorené (Poznámka: Prepínače S2 a S4 sú otvorené počas tohto pol cyklu). Kondenzátor C1 je nabitý na napätie V +. Počas druhej polovice prevádzkového cyklu sú spínače S2 a S4 zatvorené (Poznámka: Spínače S1 a S3 sú počas tejto polovice cyklu otvorené). Napätie na kondenzátore C1 sa posúva záporne o V + voltov. Poplatok sa potom prenesie z C1 do C2 za predpokladu ideálnych prepínačov a bez záťaže na C2. Invertované napätie V + je teda k dispozícii na C2. Prevádzka ICL7660 a ICL7660A je podobná tejto ideálnej prevádzke prevodníka napätia.
Tipy na aplikáciu ICL7660:
- Kondenzátor C2 by mal byť umiestnený v blízkosti IC2, aby sa zabránilo zablokovaniu zariadenia. Nedávajte viac ako 10 V pre ICL7660, 12V pre ICL7660A.
- Nepripájajte svorku NN k uzemneniu pre napájacie napätie vyššie ako 3,5 V.
- Pri použití polarizovaných kondenzátorov musí byť svorka '+' C1 pripojená na pin 2 ICL7660 a ICL7660A a '+' svorka C2 musí byť pripojená k ZEMU.
- Pre najlepší výkon použite namiesto kondenzátorov C1 a C2 kondenzátory ESR s nízkou hodnotou.
- Ak je vzdialenosť vodiča medzi USB a obvodom veľká, je možné na vstupné napájanie pripojiť vyrovnávací kondenzátor.
- Výstupný prúd tohto obvodu je obmedzený na 40 mA. Pre aktuálnu požiadavku do 100 mA je možné namiesto U1 použiť IC MAX660.
5V napájací obvod a práca:
Kompletná schéma zapojenia napájacieho zdroja ± 5 V s použitím ICL760 je uvedená nižšie. Vstupné napätie + 5 V je možné získať z ľubovoľného USB portu notebooku / počítača alebo nabíjačky / adaptéra.
Obvod je zostavený okolo ICL7660 (U1) spolu s dvoma kondenzátormi (C1 a C2). 5V výstup z USB je daný na pin 8 na U1. IC U1 a kondenzátory (C1 a C2) tvoria časť meniča napätia, ktorá prevádza + 5 V na -5 V. Prevedené napájanie -5V je k dispozícii na pin 5 U1. Takto je na konektore J2 k dispozícii duálne napájanie 5V.
Pred vybudovaním na hardvéri sme obvod v Proteuse simulovali:
Testovanie duálneho (±) 5V napájacieho obvodu USB:
Zostavte obvod na doske s plošnými spojmi / nepájivej doske podľa schémy zapojenia zobrazenej vyššie. Umiestnite kondenzátor C2 čo najbližšie k IC U1. Ak je obvod spájkovaný na doske plošných spojov, integrovaný obvod by mal byť upevnený na správnej základni integrovaného obvodu. Po zostavení 5V napájacieho obvodu by mal vyzerať asi takto
Ak chcete obvod otestovať, pripojte USB k notebooku alebo napájacej banke alebo ľubovoľnému USB, ktoré obvod napája. Skontrolujte výstupné napätie na J2 pomocou multimetra vzhľadom na zem. Na testovacom videu uvedenom nižšie je multimetr pripojený k kladnej lište, keď ukazuje 4,9 V. Potom je multimetr pripojený k výstupu IC (tj. Pin 5 na ICL7660), potom ukazuje -4,7V.
Nižšie je uvedená simulácia
Dúfam, že ste obvodu porozumeli a naučili sa, ako vytvoriť obvod s duálnym napájaním pomocou ICL7660 IC. Ak máte akékoľvek otázky, nechajte ich v sekcii komentárov alebo použite naše fóra, kde nájdete ďalšie technické otázky. Skontrolujte tiež ďalšie napájacie obvody, ktoré zahŕňajú rôzne obvody, ako je obvod zosilňovača, obvod prevodníka Buck, obvod variabilného napájania, obvod SMPS, obvod napájacej banky atď.