Positiivinen ja negatiivinen latauspumpun piiri

Edellisessä artikkelissa olen osoittanut, kuinka voit rakentaa oman kytketyn kondensaattorin jännitemuuntajapiirin käyttämällä klassista teollisuusstandardin mukaista LMC7660 IC: tä. Mutta usein on tilanteita, joissa sinulla ei ole tiettyä IC: tä saatavana tai ylimääräisen IC: n hinta pilaa BOM: n harmonian. Ja tässä rakas 555 ajastin IC tulee pelastamaan. Siksi vähentää kipua löytää tietty siru tietylle sovellukselle ja vähentää myös BOM-kustannuksia; aiomme käyttää rakkaita 555 ajastimia rakentamaan, osoittamaan ja testaamaan positiivisen ja negatiivisen varauksen pumppupiirin 555 ajastimen IC: llä.

Mikä on latauspumpun piiri?

Latauspumppu on eräänlainen piiri, joka koostuu diodeista ja kondensaattoreista konfiguroimalla diodit ja kondensaattorit erityiseen kokoonpanoon niin, että lähtöjännite on suurempi kuin tulojännite tai pienempi kuin tulojännite. Pienemmällä tarkoitan negatiivista jännitettä maahan nähden. Samoin kuin jokaisella piirillä, tällä piirillä on joitain etuja ja haittoja, joista keskustelemme myöhemmin artikkelissa.

Piirin toiminnan selvittämiseksi meidän on ensin tutkittava molempien, latauspumpun tehostimen ja latauspumpun invertteripiirin kaavio.

Lataa pumpun lisävirtapiiri

Oletetaan, että piirin ymmärtämiseksi paremmin, käytämme ihanteellisia diodeja ja kondensaattoreita kuvassa 1 esitetyn piirin rakentamiseen. Oletetaan myös, että piiri on saavuttanut vakaan tilan ja kondensaattorit ovat täyteen ladattuja. Lisäksi tähän piiriin ei ole kytketty kuormitusta näiden olosuhteiden vuoksi, mikä toimintaperiaate on kuvattu alla.

Kuvien 1 ja 2 avulla selitämme kuinka latauspumppupiiri toimii.

Oletetaan nyt, että olemme liittäneet PWM-signaalin signaaligeneraattorista ja signaali värähtelee 0-5 V: n sisällä.

Kun sisääntuleva PWM-signaali paikassa-0 on 0V tilassa, jännite paikassa-1 on + 5 V tai VCC. Joten, siksi kondensaattori latautui jopa + 5 V tai VCC. Ja seuraavassa jaksossa, kun PWM-signaali vaihtuu 0 V: sta 5 V: iin, jännite paikassa 1 on nyt + 10 V. Jos huomaat kuvaa 1. ja kuva 2. Voit havaita, miksi jännite kaksinkertaistui.

Se kaksinkertaistui, koska kondensaattorin terminaalin referenssi siivilöitiin ja koska virta ei voi virrata diodin läpi päinvastaisessa suunnassa diodin toiminnan vuoksi, niin paikassa 1 päädymme siirtymään neliöaaltoon, joka on esijännitteen tai tulojännitteen yläpuolella. Nyt voit ymmärtää aaltomuodon kuvan 2, sijainnin 1 vaikutuksen.

Sen jälkeen signaali syötetään klassiseen yhden diodin tasasuuntaajapiiriin neliöaallon tasoittamiseksi ja + 10 V DC-jännitteen saamiseksi ulostulossa.

Seuraavassa vaiheessa 2, jännite on + 10 V, voit varmistaa, että kuvasta 1. Nyt seuraavassa jaksossa sama ilmiö toistuu, päädymme + 15 V: n lähtöön sijainnissa 4, kun lopullinen korjaus on tehty diodi ja kondensaattorit.

Näin latauspumpun tehostuspiiri toimii .

Seuraavaksi näemme, kuinka latauspumpun invertteri tai negatiivisen varauksen pumppu toimii.

Lataa pumpun invertteri

Negatiivisen jännitteen latauspumppu on hieman hankala selittää, mutta pysy luonani ja selitän kuinka se toimii.

Ensimmäisessä jaksossa on sijainti-0 on kuvion-3, tulosignaali on 0V ja mitään ei tapahdu, mutta heti, kun PWM-signaali saavuttaa 5V on sijainti-0, kondensaattorit alkaa latautua läpi diodin D1 ja pian sen tulee on 5 V sijainnissa-1. Ja nyt meillä on diodi, joka on eteenpäin suuntautuvassa tilassa, joten jännitteestä tulee 0 V sijainnissa-1 melkein välittömästi. Nyt kun sisääntuleva PWM-signaali laskee jälleen matalaksi, jännite paikassa 1 on 0 V. Tällä hetkellä PWM-signaali vähentää arvon ja saamme -5V sijainnissa 1.

Ja nyt klassinen yhden diodin tasasuuntaaja tekee työnsä ja muuntaa pulssisignaalin tasaiseksi DC-signaaliksi ja tallentaa jännitteen kondensaattoriin C2.

Piirin seuraavassa vaiheessa, joka on sijainti-3 ja sijainti-4, sama ilmiö tapahtuu samanaikaisesti ja saamme tasaisen -10 V DC piirin ulostuloon.

Ja näin negatiivisen varauksen pumpun piiri todella toimii.

Merkintä! Huomaa, että en maininnut sijaintia 2 tässä vaiheessa, koska kuten näet sijainnin 2 piiristä, jännite olisi -5 V.

Tarvittavat komponentit

• NE555 Ajastin IC - 2
• LM7805 Jännitteen säätimen IC - 1
• 0,1 uF-kondensaattori - 4
• 0,01 uF kondensaattori - 2
• 4.7uF kondensaattori - 8
• 1N5819 Schottky-diodi - 8
• 680 ohmin vastus - 2
• 330 ohmin vastus - 2
• 12 V: n tasavirtalähde - 1
• Geneerinen Single Guage Wire - 18
• Yleinen leipälauta - 1

Kaaviokuva

Piiri latauspumpun tehostimelle:

Piiri latauspumpun invertterille:

Esittelyä varten piiri on rakennettu juottamattomalle leipälaudalle kaavion avulla. Kaikki komponentit on sijoitettu mahdollisimman lähelle ja siistimmin vähentämään ei-toivottua melua ja aaltoilua.

Laskelmat

555-ajastimen IC: n PWM-taajuus ja toimintajakso on laskettava, joten olen mennyt eteenpäin ja laskenut 555-ajastimen taajuuden ja toimintajakson tämän 555 Timer Astable Circuit Calculator -työkalun avulla.

Käytännön piirissä olen käyttänyt melko suurta 10 kHz: n taajuutta piirin aaltoilun vähentämiseksi . Alla on laskelma

Testaa positiivisen ja negatiivisen latauspumpun virtapiiri

Piirin testaamiseen käytetään seuraavia työkaluja ja asetuksia,

1. 12 V: n kytkentätilan virtalähde (SMPS)
2. Meco 108B + yleismittari
3. Meco 450B + yleismittari
4. Hantech 600BE USB-PC-oskilloskooppi

Piirin rakentamiseen käytettiin 1% metallikalvovastuksia, eikä kondensaattoreiden toleranssia otettu huomioon. Huoneen lämpötila oli testin aikana 30 astetta.

Tässä tulojännite on 5 V, olen liittänyt 12 V: n syöttöni 5 V: n 7805-jännitesäätimeen. Joten koko järjestelmä saa virtansa + 5 V DC: stä.

Yllä oleva kuva osoittaa, että 555-ajastin-IC: n taajuus on 8KHz, tämä johtuu vastusten ja kondensaattoreiden toleranssikertoimista.

Edellä olevasta kahdesta kuvasta voit laskea piirin työjakson, joka osoittautui 63%: ksi. Olen mitannut sen etukäteen, joten en aio laskea sitä uudelleen.

Seuraavaksi yllä olevasta kuvasta voidaan nähdä, että lähtöjännite putosi melko vähän sekä jännitteen kaksinkertaistimelle että invertteripiirille, koska olen kytkenyt 9,1 kt: n kuorman.

9.1K-vastuksen läpi kulkeva virta voidaan helposti laskea ohmilakilla, joka osoittautui 1,21mA jännitteen kaksinkertaistamispiirille ja jännitemuuntajapiirille, osoittautui 0,64 mA: ksi.

Katsotaan nyt vain huvin vuoksi, mitä tapahtuu, jos yhdistämme 1K-vastuksen kuormana. Ja näet jännitteen kaksinkertaistamispiirin, jossa sitä ei ole tilassa, jota voidaan käyttää minkään virran syöttämiseen.

Ja lähtöliittimen aaltoilu on ilmiömäinen. ja se varmasti pilaa päiväsi, jos yrität virtaa mihin tahansa tällaisella virtalähteellä.

Selvyyden vuoksi tässä on joitain piirin lähikuvia.

Lisäparannus

1. Piiri voidaan edelleen modifioida vastaamaan tietyn sovelluksen erityistarpeita.
2. Parempien tulosten tuottamiseksi piiri voidaan rakentaa täydelliselle levylle tai piirilevylle.
3. Potentiometri voidaan lisätä 555-piirien lähtötaajuuden parantamiseksi edelleen
4. Aaltoilu voidaan vähentää käyttämällä suurempiarvoista kondensaattoria tai vain käyttämällä korkeamman taajuuden PWM-signaalia.
5. LDO voidaan lisätä piirin lähtöön suhteellisen vakaan lähtöjännitteen saamiseksi.

Sovellukset

Tätä piiriä voidaan käyttää moniin erilaisiin sovelluksiin, kuten:

1. Voit ajaa Op-Ampia tällä piirillä
2. Tämän piirin avulla voidaan ohjata myös nestekidenäyttöä.
3. Jännitemuuntajapiirin avulla Op-Amps, kaksoisnapaisuus.
4. Voit myös ajaa esivahvistinpiirejä, jotka tarvitsevat + 12 V: n jännitteen päästäksesi toimintatilaan.

Toivottavasti pidit tästä artikkelista ja opit siitä jotain uutta. Jos sinulla on epäilyksiä, voit kysyä alla olevista kommenteista tai käyttää foorumeitamme yksityiskohtaiseen keskusteluun.