Pozitív és negatív töltésű szivattyú áramkör

Egy korábbi cikkemben bemutattam, hogyan készítheti el saját kapcsolású kondenzátor feszültségváltó áramkörét a klasszikus, iparági szabvány szerinti LMC7660 IC használatával. De gyakran vannak olyan helyzetek, amikor nincs külön IC elérhető, vagy egy további IC költsége tönkreteszi a BOM harmóniáját. És itt jön megmenteni szeretett 555-ös IC-nk. Éppen ezért csökkenteni kell egy adott alkalmazáshoz szükséges chip megtalálásának fájdalmát, és csökkenteni kell a BOM költségeit is; imádott 555-ös időzítőinkkel egy pozitív és egy negatív töltésű szivattyú áramkört építünk, bemutatunk és tesztelünk egy 555-ös időzítő IC-vel.

Mi az a töltőszivattyú áramkör?

A töltőszivattyú olyan áramkör típus, amelyet diódákból és kondenzátorokból állítanak elő a diódák és kondenzátorok meghatározott konfigurációban történő konfigurálásával, hogy a kimeneti feszültség magasabb legyen, mint a bemeneti feszültség, vagy alacsonyabb, mint a bemeneti feszültség. Alacsonyabb alatt azt akarom mondani, hogy negatív feszültség van a talajhoz viszonyítva. Emellett, minden áramkörhöz hasonlóan, ennek az áramkörnek is vannak olyan előnyei és hátrányai, amelyeket a cikk későbbiben tárgyalunk.

Tudni, hogy a kör működik, meg kell nézni a sematikus mind a töltéspumpa booster és töltésszivattyú inverter áramkör először.

Töltő szivattyú erősítő áramkör

Tegyük fel, hogy az áramkör jobb megértése érdekében ideális diódákat és kondenzátorokat használunk az 1. ábra szerinti áramkör felépítéséhez. Feltételezzük továbbá, hogy az áramkör stabil állapotba került, és a kondenzátorok teljesen fel vannak töltve. Ezen túlmenően nincsenek terhelések ehhez az áramkörhöz csatlakoztatva, figyelembe véve az alábbiakban ismertetett működési elvet.

Az 1. és 2. ábra segítségével elmagyarázzuk a töltőszivattyú áramkör működését.

Tegyük fel, hogy csatlakoztattunk egy PWM jelet egy jelgenerátorból, és a jel 0-5V-on belül ingadozik.

Amikor a bemeneti PWM jel helyét-0 van 0V állapotban, a feszültség a helyen-1 jelentése + 5V vagy VCC. Ezért kapta a kondenzátort + 5 V-ig vagy VCC-ig. És a következő ciklusban, amikor a PWM jel 0V-ról 5V-ra vált, az 1. helyen a feszültség most + 10V. Ha megfigyeli az 1. és 2. ábrát, megfigyelheti, hogy miért nőtt meg a feszültség.

Megduplázódott, mert a referencia a kondenzátor terminálján átszitálódott, és mivel az áram a dióda működése miatt nem tud ellentétes irányban áramolni a diódán, így az 1. helyen egy eltolt négyzethullámhoz jutunk, amely meghaladja az előfeszítő feszültséget vagy a bemeneti feszültséget. Most megértheti a hullámforma 1. ábrán látható hatását.

Ezt követően a jelet egy klasszikus egydiódás egyenirányító áramkörbe táplálják, hogy kisimítsák a négyzethullámot és + 10 V DC feszültséget kapjanak a kimeneten.

A következő szakaszban, a 2. helyen, a feszültség + 10 V, ellenőrizheti, hogy az 1. ábrán látható. Most a következő ciklusban ugyanaz a jelenség ismét megtörténik, és végül a + 15 V kimenettel végzünk a 4. helyen, miután a végső kijavítást elvégeztük. a dióda és a kondenzátorok.

Így a töltéspumpa boost áramkör működik .

Ezután megnézzük, hogyan működik a töltőszivattyú invertere vagy a negatív töltésű szivattyú.

Töltőszivattyú inverter

A negatív feszültségű töltőszivattyút kissé trükkös elmagyarázni, de kérjük, maradjon velem, és elmagyarázom, hogyan működik.

Az első ciklusban a helyhez 0 az ábra-3, a bemeneti jel 0V és semmi sem történik, de amint a PWM jel eléri 5V a helyhez 0, kondenzátorok kezdeni, hogy töltse fel a dióda D1 és hamarosan meg fog legyen 5 V az 1. helyen. És most van egy diódánk, amely előrefeszített állapotban van, így a feszültség szinte azonnal 0V lesz az 1. helyen. Amikor a bemeneti PWM jel ismét alacsonyra süllyed, az 1. helyen a feszültség 0V. Ebben a pillanatban a PWM jel levonja az értéket, és -5V-t kapunk az 1. helyen.

Most pedig a klasszikus egydiódás egyenirányító elvégzi a dolgát, és az impulzusjelet egyenletes egyenárammá alakítja, és a feszültséget a C2 kondenzátoron tárolja.

Az áramkör következő szakaszában, amely a 3. és a 4. hely, ugyanaz a jelenség egyszerre fog bekövetkezni, és az áramkör kimenetén állandó -10 V DC-t kapunk.

És így működik a negatív töltésű szivattyú áramköre.

Jegyzet! Felhívjuk figyelmét, hogy ezen a ponton nem említettem a 2. helyet, mert amint az a 2. helyen található áramkörből látható, a feszültség -5V lenne .

Szükséges alkatrészek

• NE555 időzítő IC - 2
• LM7805 feszültségszabályozó IC - 1
• 0,1 uF kondenzátor - 4
• 0,01 uF kondenzátor - 2
• 4.7uF kondenzátor - 8
• 1N5819 Schottky-dióda - 8
• 680 Ohm ellenállás - 2
• 330 Ohmos ellenállás - 2
• 12 V DC tápegység - 1
• Általános egyvezetékes vezeték - 18
• Általános kenyérlemez - 1

Sematikus ábrája

Áramkör a töltőszivattyú erősítőjéhez:

Áramkör a töltőszivattyú inverteréhez:

Bemutatás céljából az áramkört forrasztás nélküli kenyérlapra építik a vázlat segítségével. Az összes alkatrészt a lehető legközelebb és rendezettebben helyezzük el a nem kívánt zaj és hullámzás csökkentése érdekében.

Számítások

Ki kell számolni az 555 időzítő IC PWM frekvenciáját és munkaciklusát, ezért ennek az 555 Timer Astable Circuit Calculator eszköznek a segítségével előre kiszámoltam az 555 időzítők frekvenciáját és munkaciklusát.

A gyakorlati áramkörhöz elég nagy 10 kHz-es frekvenciát használtam az áramkör hullámzásának csökkentése érdekében . Az alábbiakban látható a számítás

Tesztbeállítás pozitív és negatív töltőszivattyú áramkör számára

Az áramkör teszteléséhez a következő eszközöket és beállítást kell használni:

1. 12 V-os kapcsolóüzemű tápegység (SMPS)
2. Meco 108B + multiméter
3. Meco 450B + multiméter
4. Hantech 600BE USB PC oszcilloszkóp

Az áramkör felépítéséhez 1% fémfólia ellenállást használtunk, és a kondenzátorok tűrését nem vettük figyelembe. A teszt ideje alatt a szobahőmérséklet 30 Celsius-fok volt.

Itt a bemeneti feszültség 5V, a 12V-os tápomat egy 5V 7805-ös feszültségszabályozóhoz csatlakoztattam. Tehát a teljes rendszert + 5V DC táplálja.

A fenti képen látható, hogy az 555 időzítő IC frekvenciája 8KHz, ennek oka az ellenállások és kondenzátorok tűrési tényezője.

A fenti két kép alapján kiszámíthatja az áramkör munkaciklusát, amely 63% -nak bizonyult. Előre lemértem, így nem fogom újra kiszámolni.

Ezután a fenti képen látható, hogy a kimeneti feszültség meglehetősen visszaesett mind a feszültség duplázó, mind a feszültség inverter áramkör számára, mivel 9,1 K terhelést csatlakoztattam.

A 9,1K-os ellenálláson átáramló áram könnyen kiszámítható az ohmos törvény alapján, amely 1,21mA-nak bizonyult a feszültség-duplázó áramkör és a feszültség-inverter áramkör esetében, és kiderült, hogy 0,64 mA.

Most csak szórakozásból nézzük meg, mi történik, ha 1K-os ellenállást csatlakoztatunk terhelésként. És láthatja a feszültség-duplázó áramkört, ahol nincs olyan állapotban, hogy bármit is tápláljon.

És a kimeneti terminál hullámzása fenomenális. és minden bizonnyal tönkreteszi a napodat, ha bármit megpróbálsz táplálni ilyen típusú tápegységgel.

Tisztázás céljából itt találhatunk néhány közeli felvételt az áramkörről.

További fejlesztés

1. Az áramkör tovább módosítható, hogy megfeleljen egy adott alkalmazás specifikus igényének.
2. Jobb eredmények elérése érdekében az áramkör beépíthető egy tökéletes táblába vagy NYÁK-ba.
3. Potenciométer hozzáadható az 555 áramkör kimeneti frekvenciájának további javításához
4. A hullámosság csökkenthető nagyobb értékű kondenzátor használatával, vagy csak magasabb frekvenciájú PWM jel használatával.
5. LDO hozzáadható az áramkör kimenetéhez, hogy viszonylag állandó kimeneti feszültséget kapjon.

Alkalmazások

Ez az áramkör sokféle alkalmazáshoz használható, például:

1. Ezzel az áramkörrel Op-Amp-ot vezethet
2. Az áramkör segítségével LCD-t is lehet hajtani.
3. Kettős polaritású tápellátású Op-Amps feszültségszabályozó áramkör segítségével.
4. Olyan előerősítő áramköröket is vezethet, amelyeknek + 12 V tápra van szükségük ahhoz, hogy működési állapotba kerüljenek.

Remélem tetszett ez a cikk, és valami újat tanultál belőle. Ha kétségei vannak, kérje az alábbi megjegyzéseket, vagy használhatja fórumunkat a részletes megbeszéléshez.