Pozitīva un negatīva uzlādes sūkņa ķēde

Iepriekšējā rakstā es jums parādīju, kā jūs varat izveidot savu komutēto kondensatora sprieguma pārveidotāja shēmu, izmantojot klasisko nozares standarta LMC7660 IC. Bet bieži vien ir situācijas, kad jums nav pieejams konkrēts IC vai arī papildu IC izmaksas sabojā jūsu BOM harmoniju. Un šeit nāk glābt mūsu mīļais 555 taimera IC. Tieši tāpēc, lai mazinātu sāpes, meklējot konkrētu mikroshēmu konkrētam lietojumam, kā arī samazinātu BOM izmaksas; mēs izmantosim savus iemīļotos 555 taimerus, lai izveidotu, demonstrētu un pārbaudītu pozitīvas un negatīvas uzlādes sūkņa ķēdi ar 555 taimera IC.

Kas ir uzlādes sūkņa ķēde?

Uzlādes sūknis ir ķēdes veids, kas izgatavots no diodēm un kondensatoriem, konfigurējot diodes un kondensatorus noteiktā konfigurācijā, lai izejas spriegums būtu lielāks par ieejas spriegumu vai zemāks par ieejas spriegumu. Ar zemāku es gribu teikt negatīvu spriegumu attiecībā pret zemi. Tāpat kā katrai ķēdei, šai ķēdei ir dažas priekšrocības un trūkumi, kurus mēs apspriedīsim vēlāk rakstā.

Lai zinātu, kā darbojas ķēde, mums vispirms jāizpēta abu lādēšanas sūkņa pastiprinātāja un uzlādes sūkņa invertora shēma.

Uzlādes sūkņa pastiprinātāja ķēde

Lai labāk saprastu ķēdi, pieņemsim, ka, lai izveidotu ķēdi, kas parādīta 1. attēlā, mēs izmantojam ideālas diodes un kondensatorus. Mēs arī pieņemam, ka ķēde ir sasniegusi līdzsvara stāvokli un kondensatori ir pilnībā uzlādēti. Turklāt mums nav slodzes, kas savienotas ar šo ķēdi, paturot prātā šos nosacījumus.

Ar 1. un 2. attēla palīdzību mēs izskaidrosim, kā darbojas uzlādes sūkņa ķēde.

Tagad pieņemsim, ka mēs esam savienojuši PWM signālu no signāla ģeneratora un signāls svārstās 0-5V robežās.

Kad ieejas PWM signāls 0 vietā ir 0 V, spriegums 1. vietā ir + 5 V vai VCC. Tātad, tāpēc kondensators tika uzlādēts līdz + 5V vai VCC. Un nākamajā ciklā, kad PWM signāls pārslēdzas no 0V uz 5V, spriegums 1. vietā tagad ir + 10V. Ja novērojat 1. un 2. attēlu, varat novērot, kāpēc spriegums dubultojās.

Tas dubultojās, jo atsauce kondensatora spailē tika izsijāta un tā kā strāva nevar plūst pretējā virzienā caur diodi diodes darbības dēļ, tāpēc 1. vietā mēs nonākam ar nobīdītu kvadrātveida vilni, kas ir virs novirzes sprieguma vai ieejas sprieguma. Tagad jūs varat saprast viļņu formas 2. attēlā redzamo efektu 1. vietā.

Pēc tam signāls tiek piegādāts klasiskajai viena diode taisngrieža ķēdei, lai izlīdzinātu kvadrātveida viļņu un izejā iegūtu + 10 V līdzstrāvas spriegumu.

Nākamajā posmā 2. vietā spriegums ir + 10 V, jūs varat pārbaudīt, vai 1. attēlā. Tagad nākamajā ciklā tā pati parādība atkārtojas, un gala labošana ir pabeigta ar + 15 V izeju 4. vietā ar diode un kondensatori.

Tas ir kā maksa sūknis boost strādā .

Tālāk mēs redzēsim, kā darbojas uzlādes sūkņa invertors vai negatīvās uzlādes sūknis.

Uzlādes sūkņa invertors

Negatīvā sprieguma lādēšanas sūkni ir nedaudz sarežģīti izskaidrot, taču, lūdzu, palieciet ar mani, un es paskaidrošu, kā tas darbojas.

Pirmajā ciklā pie vietas-0 no attēlā-3, ieejas signāls ir 0V un nekas nenotiek, bet, tiklīdz PWM signāls sasniedz 5V pie vietas-0, kondensatori sāk uzlādēt caur diode D1 un drīz tas būs ir 5 V 1. vietā. Un tagad mums ir diods, kas ir novirzīts uz priekšu, tāpēc spriegums gandrīz uzreiz kļūs par 0 V 1. vietā. Tagad, kad ieejas PWM signāls atkal kļūst zems, spriegums 1. vietā ir 0 V. Šajā brīdī PWM signāls atņems vērtību, un mēs 1. vietā iegūsim -5V.

Un tagad klasiskais viena diode taisngriezis darīs savu darbu un pārveidos impulsa signālu vienmērīgā līdzstrāvas signālā un saglabās spriegumu kondensatorā C2.

Nākamajā ķēdes posmā, kas ir atrašanās vieta-3 un atrašanās vieta-4, tā pati parādība notiks vienlaikus, un ķēdes izejā mēs iegūsim stabilu -10 V DC.

Un tā faktiski darbojas negatīvās uzlādes sūkņa ķēde.

Piezīme! Lūdzu, ņemiet vērā, ka es šajā brīdī nepieminēju 2. vietu, jo, kā redzat no ķēdes 2. vietā, spriegums būtu -5V.

Nepieciešamās sastāvdaļas

• NE555 taimera IC - 2
• LM7805 sprieguma regulatora IC - 1
• 0,1 uF kondensators - 4
• 0,01uF kondensators - 2
• 4.7uF kondensators - 8
• 1N5819 Šotka diode - 8
• 680 Ohm rezistors - 2
• 330 omu rezistors - 2
• 12 V līdzstrāvas padeve - 1
• Vispārējs vienreizējs vads - 18
• Vispārējs maizes dēlis - 1

Shematiska diagramma

Uzlādes sūkņa pastiprinātāja ķēde:

Ķēde uzlādes sūkņa invertoram:

Demonstrēšanai ķēde tiek konstruēta uz bez lodēšanas maizes dēļa ar shēmas palīdzību. Visas sastāvdaļas ir novietotas pēc iespējas tuvāk un kārtīgāk, lai samazinātu nevēlamu troksni un viļņus.

Aprēķini

Jāaprēķina 555 taimera IC PWM frekvence un darba cikls, tāpēc es esmu gājis uz priekšu un ar šī 555 taimera astablo ķēžu kalkulatora rīka palīdzību aprēķinājis 555 taimeru biežumu un darba ciklu.

Praktiskajai shēmai esmu izmantojis diezgan augstu frekvenci 10 kHz, lai samazinātu pulsāciju ķēdē. Zemāk parādīts aprēķins

Pārbaudiet pozitīvā un negatīvā uzlādes sūkņa ķēdes iestatīšanu

Lai pārbaudītu ķēdi, tiek izmantoti šādi rīki un iestatīšana,

1. 12V slēdža režīma barošanas avots (SMPS)
2. Meco 108B + multimetrs
3. Meco 450B + multimetrs
4. Hantech 600BE USB datora osciloskops

Lai izveidotu ķēdi, tika izmantoti 1% metāla plēves rezistori, un kondensatoru pielaide netika ņemta vērā. Pārbaudes laikā istabas temperatūra bija 30 grādi pēc Celsija.

Šeit ieejas spriegums ir 5V, savu 12V barošanu esmu pievienojis 5V 7805 sprieguma regulatoram. Tātad kopējo sistēmu darbina ar + 5 V līdzstrāvu.

Iepriekš redzamais attēls parāda, ka 555 taimera IC frekvence ir 8KHz, tas ir rezistoru un kondensatoru pielaides koeficientu dēļ.

No diviem iepriekšējiem attēliem varat aprēķināt ķēdes darba ciklu, kas izrādījās 63%. Es to iepriekš esmu izmērījis, tāpēc es vairs nedomāju to aprēķināt.

Tālāk iepriekš redzamajā attēlā var redzēt, ka izejas spriegums ir diezgan samazinājies gan sprieguma dubultotāja, gan sprieguma invertora ķēdei, jo esmu pievienojis 9,1 K slodzi.

Pašreizējais plūsma caur 9.1K rezistors var viegli aprēķināt, omu likumu, kas izrādījās 1.21mA par sprieguma doubler ķēdes un sprieguma invertora ķēdes, tas izrādījās 0.64mA.

Tagad tikai izklaides nolūkos, redzēsim, kas notiek, ja kā slodzi pievienojam 1K rezistoru. Un jūs varat redzēt sprieguma divkāršošanas ķēdi, kur tā nav stāvoklī, ko izmantot, lai kaut ko darbinātu.

Un pulsācija izejas terminālī ir fenomenāla. un tas noteikti sabojās jūsu dienu, ja jūs mēģināt kaut ko darbināt ar šāda veida barošanu.

Šeit ir daži no ķēdes tuvplāna kadriem.

Papildu uzlabošana

1. Kontūru var turpināt modificēt, lai apmierinātu īpašas vajadzības pēc konkrēta lietojuma.
2. Lai iegūtu labākus rezultātus, shēmu var iebūvēt perf-board vai PCB.
3. Var vēl pievienot potenciometru, lai vēl vairāk uzlabotu 555 ķēžu izejas frekvenci
4. Pulsāciju var samazināt, izmantojot augstākas vērtības kondensatoru vai vienkārši izmantojot augstākas frekvences PWM signālu.
5. Lai iegūtu relatīvi nemainīgu izejas spriegumu, ķēdes izejā var pievienot LDO.

Pieteikumi

Šo ķēdi var izmantot daudzām dažādām lietojumprogrammām, piemēram:

1. Izmantojot šo shēmu, jūs varat vadīt Op-Amp
2. Ar šīs shēmas palīdzību var vadīt arī LCD.
3. Ar sprieguma invertora ķēdes Op-Amps palīdzību ar dubultās polaritātes padevi.
4. Varat arī vadīt priekšpastiprinātāja shēmas, kurām nepieciešama + 12 V barošana, lai nokļūtu darba stāvoklī.

Es ceru, ka jums patika šis raksts un uzzinājāt no tā kaut ko jaunu. Ja jums ir kādas šaubas, varat jautāt zemāk esošajos komentāros vai arī izmantot mūsu forumus detalizētai diskusijai.