Obvod čerpadla s kladným a záporným nábojom

V predchádzajúcom článku som vám ukázal, ako si môžete vytvoriť svoj vlastný obvod spínaného kondenzátora napätia spínaného kondenzátora pomocou klasického priemyselného štandardu LMC7660 IC. Ale často existujú situácie, keď nemáte k dispozícii konkrétny integrovaný obvod alebo náklady na ďalší integrovaný obvod zničia harmóniu vášho kusovníka. A práve tu prichádza na pomoc náš milovaný časovač IC 555. To je dôvod, prečo znížiť bolesť pri hľadaní konkrétneho čipu pre konkrétnu aplikáciu a tiež znížiť náklady na kusovník; použijeme naše milované časovače 555 na zostavenie, demonštráciu a testovanie obvodu čerpadla s kladným a záporným nábojom s časovačom IC 555.

Čo je to obvod nabíjacieho čerpadla?

Nabíjacie čerpadlo je typ obvodu, ktorý je vyrobený z diód a kondenzátorov konfiguráciou diód a kondenzátorov v špecifickej konfigurácii tak, aby výstupné napätie bolo vyššie ako vstupné napätie alebo nižšie ako vstupné napätie. Čím nižšie, tým mám na mysli záporné napätie vzhľadom na zem. Rovnako ako každý okruh, aj tento má niektoré výhody a nevýhody, o ktorých si ešte povieme neskôr v článku.

Ak chcete vedieť, ako obvod pracuje, musíme sa pozrieť do schémy oboch je poplatok čerpadlo posilňovača a menič poplatok čerpadlo okruhu ako prvý.

Obvod zosilňovača nabíjacieho čerpadla

Aby sme obvodu lepšie porozumeli, predpokladajme, že na zostavenie obvodu zobrazeného na obrázku 1 používame ideálne diódy a kondenzátory. Tiež predpokladáme, že obvod dosiahol ustálený stav a kondenzátory sú úplne nabité. Ďalej nemáme k tomuto obvodu pripojené žiadne zaťaženie s ohľadom na tieto podmienky, pretože pracovný princíp je popísaný nižšie.

S pomocou obrázkov 1 a 2 si vysvetlíme, ako funguje obvod nabíjacieho čerpadla.

Teraz predpokladajme, že sme pripojili PWM signál z generátora signálu a signál osciluje v rozmedzí 0-5V.

Keď je vstupný PWM signál na mieste-0 v stave 0V, napätie na mieste-1 je + 5V alebo VCC. Preto sa kondenzátor nabil na + 5 V alebo VCC. A v ďalšom cykle, keď sa signál PWM prepne z 0V na 5V, je napätie v mieste 1 teraz + 10V. Ak sledujete obrázky 1. a 2., môžete pozorovať, prečo sa napätie zdvojnásobilo.

Zdvojnásobil sa, pretože referencia na svorke kondenzátora sa preosiala a keďže prúd nemôže z dôvodu pôsobenia diódy tiecť cez diódu v opačnom smere, tak na mieste 1 skončíme s posunutou štvorcovou vlnou, ktorá je nad predpätím alebo vstupným napätím. Teraz môžete pochopiť účinok na obrázku 2, umiestnení 1 krivky.

Potom sa signál privádza do klasického obvodu s jedinou diódou usmerňovača, aby sa vyhladilo hranaté vlnenie a na výstupe bolo napätie + 10 V DC.

V ďalšej etape na mieste 2 je napätie + 10 V, môžete si overiť, že z obrázku 1. Teraz sa v ďalšom cykle stane rovnaký jav znova. Nakoniec skončíme s výstupom + 15 V na mieste 4 po vykonaní konečnej nápravy. dióda a kondenzátory.

Takto funguje obvod na zvýšenie nabíjacieho čerpadla .

Ďalej uvidíme, ako funguje invertor nabíjacieho čerpadla alebo čerpadlo so záporným nábojom.

Invertor nabíjacieho čerpadla

Záporné napätie nabíjacieho čerpadla je trochu zložité vysvetliť, ale zostaňte prosím so mnou a vysvetlím, ako to funguje.

V prvom cykle na mieste -0 na obrázku 3 je vstupný signál 0V a nič sa nedeje, ale akonáhle signál PWM dosiahne 5V v mieste-0, kondenzátory sa začnú nabíjať cez diódu D1 a čoskoro to bude mať 5V na mieste-1. A teraz máme diódu, ktorá je v stave predpätia, takže napätie sa takmer okamžite stane 0V v mieste-1. Teraz, keď vstupný signál PWM opäť poklesne, je napätie v mieste-1 0 V. V tomto okamihu signál PWM odčíta hodnotu a na mieste 1 dostaneme -5V.

A teraz klasický usmerňovač s jednou diódou urobí svoju prácu a prevedie impulzný signál na hladký jednosmerný signál a uloží napätie na kondenzátore C2.

V ďalšej fáze obvodu, ktorá je umiestnením-3 a umiestnením-4, dôjde k rovnakému javu súčasne a na výstupe obvodu dostaneme stálych -10V DC.

A takto vlastne funguje obvod pre čerpadlo so záporným nábojom.

Poznámka! Upozorňujeme, že v tomto okamihu som nespomenul miesto 2, pretože ako vidíte z obvodu v mieste 2, napätie by bolo -5V.

Súčasti sú povinné

• Časovač IC NE555 - 2
• Integrovaný obvod regulátora napätia LM7805 - 1
• Kondenzátor 0,1 uF - 4
• Kondenzátor 0,01 uF - 2
• Kondenzátor 4,7uF - 8
• 1N5819 Schottkyho dióda - 8
• Rezistor 680 Ohm - 2
• Rezistor 330 Ohm - 2
• Napájanie 12V DC - 1
• Všeobecný vodič s jedným vodičom - 18
• Všeobecná nepájivá doska - 1

Schematický diagram

Obvod pre zosilňovač nabíjacieho čerpadla:

Obvod pre invertor nabíjacieho čerpadla:

Na demonštráciu je obvod pomocou schémy zostavený na nepájivom nepájivom poli. Všetky komponenty sú umiestnené čo najtesnejšie a lepšie usporiadané, aby sa znížil nežiaduci hluk a zvlnenie.

Výpočty

Je potrebné vypočítať frekvenciu PWM a pracovný cyklus časovača 555 IC, takže som išiel dopredu a vypočítal som frekvenciu a pracovný cyklus časovačov 555 pomocou tohto nástroja 555 Timer Astable Circuit Calculator.

Pre praktické zapojenie som použil pomerne vysokú frekvenciu 10 kHz, aby sa znížilo zvlnenie obvodu. Ďalej je uvedený výpočet

Otestujte nastavenie obvodu čerpadla kladného a záporného náboja

Na testovanie obvodu sa používajú nasledujúce nástroje a nastavenia,

1. 12V spínaný zdroj napájania (SMPS)
2. Multimetr Meco 108B +
3. Multimetr Meco 450B +
4. USB osciloskop Hantech 600BE

Na zostrojenie obvodu boli použité 1% kovové filmové rezistory a na toleranciu kondenzátorov sa neprihliadalo. Teplota v miestnosti bola počas testovania 30 stupňov Celzia.

Tu je vstupné napätie 5V, pripojil som svoje 12V napájanie k regulátoru napätia 5V 7805. Celý systém je teda napájaný + 5 V ss.

Vyššie uvedený obrázok ukazuje, že frekvencia časovača IC 555 je 8 kHz, je to spôsobené tolerančnými faktormi rezistorov a kondenzátorov.

Z vyššie uvedených dvoch obrázkov môžete vypočítať pracovný cyklus obvodu, ktorý sa ukázal ako 63%. Predtým som to zmeral, takže to nebudem počítať znova.

Ďalej na vyššie uvedenom obrázku je vidieť, že výstupné napätie dosť pokleslo pre obvod zdvojovača aj pre invertor napätia, pretože som pripojil záťaž 9,1 kB.

Tok prúdu cez odpor 9,1 K možno ľahko vypočítať ohmovým zákonom, ktorý sa ukázal ako 1,21 mA pre obvod zdvojovača napätia a obvod meniča napätia, ukázalo sa, že je 0,64 mA.

Teraz len pre zaujímavosť, pozrime sa, čo sa stane, ak pripojíme 1K rezistor ako záťaž. A môžete vidieť obvod zdvojovača napätia, kde nie je v stave, ktorý by slúžil na napájanie čohokoľvek.

A zvlnenie na výstupnom termináli je fenomenálne. a určite vám pokazí deň, ak sa pokúsite napájať čokoľvek pomocou tohto druhu napájania.

Na objasnenie uvádzam niekoľko podrobných záberov okruhu.

Ďalšie vylepšenie

1. Obvod je možné ďalej upraviť tak, aby vyhovoval konkrétnej potrebe konkrétnej aplikácie.
2. Pre dosiahnutie lepších výsledkov môže byť obvod zabudovaný do perf-board alebo PCB.
3. Na ďalšie zlepšenie výstupnej frekvencie 555 obvodov je možné pridať potenciometer
4. Zvlnenie je možné znížiť použitím kondenzátora s vyššou hodnotou alebo iba použitím signálu s vyššou frekvenciou PWM.
5. Na výstup obvodu je možné pridať LDO, aby sa získalo relatívne konštantné výstupné napätie.

Aplikácie

Tento obvod je možné použiť na rôzne aplikácie, ako napríklad:

1. S týmto obvodom môžete riadiť Op-Amp
2. Pomocou tohto obvodu je možné ovládať aj displej LCD.
3. Pomocou obvodu invertora napätia Op-Amps s napájaním s dvojitou polaritou.
4. Môžete tiež riadiť obvody predzosilňovača, ktoré vyžadujú napájanie + 12V, aby ste sa dostali do prevádzkového stavu.

Dúfam, že sa vám tento článok páčil a dozvedeli ste sa z neho niečo nové. Ak máte pochybnosti, môžete sa opýtať v komentároch nižšie alebo môžete využiť naše fóra na podrobnú diskusiu.