Az analóg elektronikus áramkörök többségéhez kettős tápegységre van szükség a megfelelő kiegyensúlyozott működés érdekében; ez különösen kritikussá válik, ha operációs erősítő áramköröket tervezünk. Negatív tápfeszültségre van szükség olyan digitális rendszerekben is, mint az A / D konverterek, op erősítők és komparátorok. Mindezekben az esetekben a jelenlegi követelmény alacsony lesz, de az ilyen -5V-os tápellátás előállítása általában drága és nem hatékony, ha nagyszámú diszkrét és integrált áramköri alkatrészt használunk. Tehát ebben az oktatóanyagban megtanuljuk, hogyan kell felépíteni egy egyszerű alacsony áramú kettős 5 V-os tápfeszültség áramkört, amely az USB portjainkról táplálható. Hasonlóképpen korábban építettünk + 12V és -12V kettős tápegységet.
Noha számos módszer létezik az egyetlen feszültség felosztására, virtuális földpotenciáljuk nem lesz állandó. Ha két elemet használunk a kettős polaritású feszültség megszerzéséhez, a megfelelő időben az egyik akkumulátor gyorsabban lemerül, mint a másik, és nehéz lesz fenntartani a kiegyensúlyozott kettős polaritású feszültséget. Ha ellenállási potenciálosztót használ, akkor némi teljesítmény elvész, mivel a hő és az osztott feszültség nem stabil. E problémák leküzdésére a Renesas ICL7660 nevű CMOS feszültség-átalakítóját használjuk.
ICL7660
Az ICL7660 és ICL7660A monolit CMOS töltőszivattyú feszültség-átalakító, amely a + 1,5 V és + 10,0 V bemeneti feszültségtartományokat -1,5 V és -10,0 V kimeneti feszültségtartományokká alakítja.
Az ICL7660 és ICL7660A tartalmazza a negatív feszültség-átalakító elkészítéséhez szükséges összes áramkört, a két külső kondenzátor kivételével. A készülék működését az alábbiakban ismertetett ideális feszültségátalakító elmélet értheti meg legjobban.
Az első fél ciklus alatt az S1 és S3 kapcsolók zárva vannak (Megjegyzés: Az S2 és S4 kapcsolók nyitva vannak ebben a fél ciklusban). A C1 kondenzátort V + feszültségre töltik fel. A működés második felében az S2 és S4 kapcsolók zárva vannak (Megjegyzés: Az S1 és S3 kapcsolók nyitva vannak ebben a fél ciklusban). A C1 kondenzátor feszültsége negatívan tolódik V + volttal. Ezután a töltés C1-ről C2-re kerül, ideális kapcsolókat feltételezve, és nincs terhelés a C2-n. Így az invertált V + feszültség elérhető a C2-en. Az ICL7660 és ICL7660A működése hasonló a feszültségátalakító ideális működéséhez.
ICL7660 alkalmazási tippek:
- A C2 kondenzátort az IC2 közelében kell elhelyezni, hogy megakadályozza az eszköz összekapcsolódását. Ne adjon 10 V-nál többet ICL7660 esetén, 12 V-ot ICL7660A esetén.
- 3,5 V-nál nagyobb tápfeszültség esetén ne csatlakoztassa az LV csatlakozót a földre.
- Polarizált kondenzátorok használatakor a C1 '+' kivezetését az ICL7660 és ICL7660A 2. érintkezőjéhez, a C2 '+' sorkapcsát pedig a GROUND-hoz kell csatlakoztatni.
- A legjobb teljesítmény érdekében használjon alacsony értékű ESR kondenzátorokat a C1 és C2 helyett.
- Pufferkondenzátor csatlakoztatható a bemeneti tápegységre, ha a vezeték távolsága az USB és az áramkör között nagy.
- Ennek az áramkörnek a kimeneti áramát 40 mA-re korlátozzák. 100 mA-ig terjedő áramigény esetén az IC MAX660 használható az U1 helyett.
5v-os tápegység és működés:
Az alábbiakban látható a teljes ± 5v-os tápfeszültség kapcsolási rajz az ICL760 segítségével. A + 5 V bemeneti feszültség a laptop / számítógép bármely USB portjáról, vagy egy töltőről / adapterről szerezhető be.
Az áramkört az ICL7660 (U1) köré építi két kondenzátor (C1 és C2) együtt. Az USB-ből származó 5 V kimenetet az U1 8. tűjéhez kapjuk. Az U1 IC és a kondenzátorok (C1 és C2) alkotják az inverter szakaszát, amely + 5 V -5 V-ra alakítja át. Az Átalakított -5V tápegység az U1 5. érintkezőjénél érhető el. Így a kettős tápfeszültségű 5 V-os tápegység a J2 csatlakozónál érhető el.
Szimuláltuk az áramkört a Proteus-ban, mielőtt hardverre építenénk:
Kettős (±) 5 V-os USB tápegység ellenőrzése:
Szerelje fel az áramkört a NYÁK-ra / kenyérlapra a fenti kapcsolási rajz szerint. Helyezze a C2 kondenzátort az U1 IC-hez közel. Az IC-nek megfelelő IC bázissal kell rögzülnie, ha az áramkört forrasztják a NYÁK-ra. Miután az 5v-os áramellátó áramkör kiépült, valami ilyennek kell kinéznie
Az áramkör teszteléséhez csatlakoztassa az USB-t laptophoz vagy hálózati bankhoz, vagy bármilyen USB-t az áramkör táplálásához. Ellenőrizze a J2 kimeneti feszültségét multiméter segítségével, a testre vonatkoztatva. A tesztelés videó alább, a multiméter csatlakozik a pozitív vasúti közben, amikor megjelenik 4.9V. Ezután a multiméter csatlakozik az IC kimenetéhez (azaz az ICL7660 5. érintkezőjéhez), majd -4,7 V értéket mutat.
Az alábbiakban látható a szimuláció
Remélem, megértette az áramkört és megtanulta, hogyan kell kettős tápegységet építeni az ICL7660 IC használatával. Ha bármilyen kérdése van, hagyja őket a megjegyzés részben, vagy használja fórumunkat további technikai kérdésekhez. Ellenőrizze a többi tápfeszültség áramkört is, beleértve a különféle áramköröket, mint például a boost konverter áramkört, a buck átalakító áramkört, a változó tápegység áramkört, az SMPS áramkört, a Power bank áramkört stb.