Suurin osa analogisista elektronisista piireistä vaatii kaksoisvirtalähteen kiskot tasapainoisen toiminnan takaamiseksi; tämä tulee erityisen kriittiseksi, jos suunnittelemme operatiivisia vahvistinpiirejä. Negatiivista syöttöjännitettä tarvitaan myös digitaalisissa järjestelmissä, kuten A / D-muuntimissa, op-vahvistimissa ja komparaattoreissa. Kaikissa näissä tapauksissa nykyinen vaatimus on pieni, mutta tällaisen -5 V: n syöttö on yleensä kallista ja tehotonta, jos käytämme paljon erillisiä ja integroituja piirejä. Joten tässä opetusohjelmassa opimme rakentamaan yksinkertaisen matalavirtaisen kaksoisvirtajännitepiirin, jota voidaan käyttää USB-portteistamme. Vastaavasti olemme aiemmin rakentaneet kaksoisvirtalähteen + 12V ja -12V.
Vaikka on olemassa monia tapoja jakaa yksi jännite, niiden virtuaalinen maapotentiaali ei ole vakio. Jos käytämme kahta paristoa kaksoisnapaisuusjännitteen saamiseksi, aikanaan yksi paristo tyhjenee nopeammin kuin toinen ja tasapainotetun kaksoisnapaisjännitteen ylläpitäminen on vaikeaa. Jos käytät vastuksen potentiaalijakajaa, osa tehosta häviää, koska lämpö ja jaettu jännite eivät ole vakaita. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi käytämme CMOS- jännitteenmuunninta IC, nimeltään Renesas ICL7660.
ICL7660
ICL7660 ja ICL7660A ovat monoliittisia CMOS-latauspumpun jännitemuuntajia, jotka muuttavat tulojännitealueet + 1,5 V - + 10,0 V lähtöjännitealueiksi -1,5 V - -10,0 V.
ICL7660 ja ICL7660A sisältävät kaikki tarvittavat piirit negatiivisen muuntajan loppuun saattamiseksi, lukuun ottamatta kahta ulkoista kondensaattoria. Laitteen toiminta voidaan parhaiten ymmärtää alla annetulla ihanteellisella jännitemuuntajateorialla.
Ensimmäisen puoliskosyklin aikana kytkimet S1 ja S3 ovat kiinni (Huom: Kytkimet S2 ja S4 ovat auki tämän puolijakson aikana). Kondensaattori C1 ladataan jännitteeseen V +. Toisen puoliskokierron aikana kytkimet S2 ja S4 ovat kiinni (Huom: Kytkimet S1 ja S3 ovat auki tämän puolijakson aikana). Kondensaattorin C1 jännite siirtyy negatiivisesti V + voltilla. Lataus siirretään sitten C1: stä C2: een olettaen, että kytkimet ovat ihanteellisia eikä C2: lle ole kuormitusta. Siten käännetty V + -jännite on käytettävissä C2: n poikki. ICL7660- ja ICL7660A-toiminnot ovat samanlaisia kuin tämä jännitemuuntajan ihanteellinen toiminta.
ICL7660 -sovellusvihjeitä:
- Kondensaattori C2 tulisi sijoittaa lähelle IC2: ta laitteen tarttumisen estämiseksi. Älä anna yli 10 V ICL7660: lle, 12 V ICL7660A: lle.
- Älä kytke LV-liitäntää maadoitukseen yli 3,5 V: n syöttöjännitteille.
- Polarisoituja kondensaattoreita käytettäessä C1: n '+' - liitin on kytkettävä ICL7660: n ja ICL7660A: n napaan 2 ja C2: n '+' - liitin on liitettävä GROUND: iin.
- Parhaan suorituskyvyn saavuttamiseksi käytä matalan arvon ESR-kondensaattoreita C1: n ja C2: n sijaan.
- Puskurikondensaattori voidaan liittää tulolähteen yli, jos johdon etäisyys USB: n ja piirin välillä on pitkä.
- Tämän piirin lähtövirta on rajoitettu 40 mA: iin. 100 mA: n virrantarpeeseen saakka IC MAX660: ta voidaan käyttää U1: n sijasta.
5v virtalähde ja työskentely:
Täydellinen ± 5 V: n virransyöttöpiirikaavio ICL760: n avulla on esitetty alla. Tulojännite + 5 V saadaan mistä tahansa kannettavan tietokoneen / USB-portista tai laturista / sovittimesta.
Piiri on rakennettu ICL7660: n (U1) ympärillä yhdessä kahden kondensaattorin (C1 ja C2) kanssa. 5 V: n ulostulo USB: ltä annetaan U1: n nastalle 8. IC U1 ja kondensaattorit (C1 ja C2) muodostavat jännitemuuntajan osan, joka muuntaa + 5 V: stä -5 V: ksi. Muunnettu -5V-syöttö on saatavana U1: n nastasta 5. Täten 5 V: n kaksoisvirtalähde on saatavana liittimestä J2.
Olemme simuloineet Proteuksen piiriä ennen sen rakentamista laitteistolle:
Kahden (±) 5 V: n USB-virtalähteen testaus:
Kokoa piiri piirilevylle / leipätaululle yllä olevan piirikaavion mukaisesti. Aseta kondensaattori C2 lähelle IC U1: tä. IC: n tulisi kiinnittää asianmukainen IC-pohja, jos piiri on juotettu piirilevylle. Kun 5v-virtalähde on rakennettu, sen pitäisi näyttää tältä
Testaa piiri kytkemällä USB kannettavaan tietokoneeseen tai virtapankkiin tai mihin tahansa USB virtapiiriin. Tarkista J2: n lähtöjännite yleismittarilla suhteessa maahan. Testauksessa videon alla, yleismittari kytketty positiiviseen kiskoon aikana, kun se osoittaa 4.9V. Sitten yleismittari kytketään IC: n lähtöön (ts. ICL7660: n nasta 5), sitten se näyttää -4,7 V.
Alla on simulaatio
Toivottavasti ymmärrät piirin ja opit rakentamaan kaksoisvirtalähteen piirin ICL7660 IC: n avulla. Jos sinulla on kysyttävää, jätä ne kommenttiosioon tai käytä foorumeitamme teknisempiin kysymyksiin. Tarkista myös muut virtalähdepiirit, jotka sisältävät erilaisia piirejä, kuten boost-muunninpiiri, buck-muunninpiiri, vaihteleva virtalähdepiiri, SMPS-piiri, tehopankkipiiri jne