- Kaj je tokokrog polnilne črpalke?
- Krog ojačevalnika polnilne črpalke
- Pretvornik polnilne črpalke
- Potrebne komponente
- Shematski diagram
- Izračuni
- Preskusna nastavitev za vezje črpalke za pozitivno in negativno polnjenje
- Nadaljnje izboljšanje
- Aplikacije
V prejšnjem članku sem vam pokazal, kako lahko z uporabo klasičnega industrijskega standarda LMC7660 IC ustvarite svoje vezje pretvornika napetosti pretvornika kondenzatorja. Pogosto pa obstajajo situacije, ko nimate na voljo določene IC ali če stroški dodatne IC uničijo harmonijo vaše specifikacije. In tu priskoči na pomoč naš ljubljeni 555 timer IC. Zato je treba zmanjšati bolečino pri iskanju določenega čipa za določeno aplikacijo in tudi znižati BOM stroške; z našimi priljubljenimi 555 merilniki časa bomo sestavili, prikazali in preizkusili vezje črpalke s pozitivnim in negativnim polnjenjem s 555 IC časovnikom.
Kaj je tokokrog polnilne črpalke?
Polnilna črpalka je vrsta vezja, ki je narejeno iz diod in kondenzatorjev s konfiguracijo diod in kondenzatorjev v določeni konfiguraciji, da dobi izhodno napetost višjo od vhodne napetosti ali nižjo od vhodne napetosti. Z nižjo mislim negativno napetost glede na zemljo. Kot vsako vezje ima to vezje tudi nekaj prednosti in slabosti, o katerih bomo razpravljali kasneje v članku.
Če želite vedeti, kako vezje deluje, moramo pogledati v shematično obeh je spodbujevalni naboj črpalka in polnilna črpalka inverter vezje prvi.
Krog ojačevalnika polnilne črpalke
Za boljše razumevanje vezja predpostavimo, da za izdelavo vezja, prikazanega na sliki-1, uporabljamo idealne diode in kondenzatorje. Predvidevamo tudi, da je vezje doseglo stabilno stanje in da so kondenzatorji popolnoma napolnjeni. Poleg tega na to vezje nimamo obremenitve, ki upošteva te pogoje, saj je delovni princip opisan spodaj.
S pomočjo slik 1 in 2 bomo razložili, kako deluje vezje polnilne črpalke.
Zdaj predpostavimo, da smo priključili signal PWM iz generatorja signala in signal niha znotraj 0-5V.
Če vhodni PWM signala na lokaciji-0 V 0 V stanju, napetost na lokaciji-1 je +5 ali VCC. Torej, zato se je kondenzator napolnil do + 5V ali VCC. In v naslednjem ciklu, ko signal PWM preklopi z 0V na 5V, je napetost na lokaciji 1 zdaj + 10V. Če opazite sliko 1. in sliko 2. opazite, zakaj se je napetost podvojila.
Podvojila se je, ker se je referenca na priključku kondenzatorja presejala in ker tok zaradi diode zaradi diode ne more teči v obratni smeri skozi diodo, zato na mestu 1 končamo s premikanim kvadratnim valom, ki je nad napetostjo prednapetosti ali vhodno napetostjo. Zdaj lahko razumete učinek na sliki 2, lokacija 1 valovne oblike.
Po tem se signal dovede v klasično enosmerno usmerniško vezje, da izravna kvadratni val in na izhodu dobi + 10V enosmerne napetosti.
V naslednji fazi na lokaciji 2 je napetost +10 V, lahko preverite, da je na sliki 1. Zdaj se v naslednjem ciklu ponovi isti pojav, na koncu pa dobimo + 15 V izhoda na lokaciji 4 po končani rektifikaciji z dioda in kondenzatorji.
Tako deluje vezje za dvig polnilne črpalke .
Nato bomo videli, kako deluje pretvornik polnilne črpalke ali črpalka z negativnim polnjenjem.
Pretvornik polnilne črpalke
Črpalko za polnjenje z negativno napetostjo je malce zapleteno razložiti, toda prosim ostanite z mano in razložil vam bom, kako deluje.
V prvem ciklu na lokaciji-0 na sliki-3 je vhodni signal 0V in nič se ne dogaja, a ko signal PWM doseže 5V na lokaciji-0, se kondenzatorji začnejo polniti skozi diodo D1 in kmalu se bo imajo 5V na lokaciji-1. In zdaj imamo diodo, ki je v stanju prednaklona, tako da bo napetost skoraj takoj postala 0V na lokaciji-1. Ko je vhodni signal PWM spet nizek, je napetost na lokaciji-1 0V. V tem trenutku bo signal PWM odštel vrednost in na lokaciji 1 bomo dobili -5V.
In zdaj bo klasični enosmerni usmernik opravil svoje delo in pretvoril impulzni signal v gladek enosmerni signal ter napetost shranil na kondenzator C2.
V naslednji stopnji vezja, ki je lokacija-3 in lokacija-4, se bo isti pojav zgodil hkrati in na izhodu vezja bomo dobili enakomeren -10V DC.
In tako dejansko deluje vezje za črpalko z negativnim polnjenjem.
Opomba! Upoštevajte, da v tem trenutku lokacije 2 nisem omenil, ker, kot lahko vidite iz vezja na lokaciji 2, bi bila napetost -5V.
Potrebne komponente
- NE555 IC timer IC - 2
- LM7805 Napetostni regulator IC - 1
- Kondenzator 0,1 uF - 4
- Kondenzator 0,01uF - 2
- Kondenzator 4.7uF - 8
- 1N5819 Schottkyjeva dioda - 8
- 680 ohmski upor - 2
- 330 Ohm upor - 2
- 12V enosmerno napajanje - 1
- Splošna enojna merilna žica - 18
- Splošna tabela - 1
Shematski diagram
Vezje za ojačevalnik polnilne črpalke:
Vezje za pretvornik polnilne črpalke:
Za predstavitev je vezje s pomočjo sheme zgrajeno na brez spajke. Vse komponente so nameščene čim bližje in čim bolj urejene, da zmanjšajo neželen hrup in valovanje.
Izračuni
Frekvenco PWM in delovni cikel 555 IC merilnika časa je treba izračunati tako, s pomočjo tega orodja 555 Timer Astable Circuit Calculator sem izračunal frekvenco in obratovalni cikel 555 timerjev.
Za praktično vezje sem uporabil dokaj visoko frekvenco 10 kHz, da bi zmanjšal valovanje v vezju. Spodaj je prikazan izračun
Preskusna nastavitev za vezje črpalke za pozitivno in negativno polnjenje
Za preizkus vezja se uporabljajo naslednja orodja in nastavitve,
- Napajanje z 12V stikalnim načinom (SMPS)
- Meco 108B + Multimeter
- Meco 450B + Multimeter
- Hantech 600BE USB osebni osciloskop
Za izdelavo vezja so uporabili 1% uporov iz kovinskega filma in toleranca kondenzatorjev ni bila upoštevana. V času testiranja je bila sobna temperatura 30 stopinj Celzija.
Tu je vhodna napetost 5V, 12V napajalnik sem priključil na napetostni regulator 5V 7805. Celoten sistem torej napaja + 5V DC.
Zgornja slika kaže, da je frekvenca 555 IC časovnika 8KHz, to pa zaradi tolerančnih faktorjev uporov in kondenzatorjev.
Iz zgornjih dveh slik lahko izračunate delovni cikel tokokroga, ki se je izkazal za 63%. Vnaprej sem ga izmeril, zato ga ne bom več izračunal.
Naslednje na zgornji sliki je razvidno, da je izhodna napetost precej padla tako za napetostni dvojnik kot za vezje pretvornika napetosti, saj sem priključil obremenitev 9,1K.
Tok toka skozi upor 9,1 K lahko enostavno izračunamo po omskem zakonu, ki se je izkazal za 1,21 mA za vezje podvojitelja napetosti in vezje pretvornika napetosti, izkazalo se je, da je 0,64 mA.
Zdaj samo za zabavo, poglejmo, kaj se zgodi, če priključimo 1K upor kot obremenitev. In lahko vidite vezje podvojitelja napetosti, kjer ni v stanju, da bi ga lahko napajali.
In valovanje na izhodnem terminalu je fenomenalno. in zagotovo vam bo pokvaril dan, če boste s takšnim napajalnikom poskušali karkoli napajati.
Za pojasnitev je tu nekaj bližnjih posnetkov vezja.
Nadaljnje izboljšanje
- Vezje je mogoče nadalje spremeniti, da ustreza specifičnim potrebam po določeni aplikaciji.
- Da bi dosegli boljše rezultate, lahko vezje vgradimo v ploščo ali PCB.
- Za nadaljnje izboljšanje izhodne frekvence 555 vezij lahko dodamo potenciometer
- Valovanje lahko zmanjšamo z uporabo kondenzatorja z večjo vrednostjo ali zgolj z uporabo signala PWM z višjo frekvenco.
- Izhodu vezja lahko dodamo LDO, da dobimo relativno konstantno izhodno napetost.
Aplikacije
To vezje se lahko uporablja za številne različne aplikacije, kot so:
- S tem vezjem lahko vozite Op-amp
- S pomočjo tega vezja lahko poganjate tudi LCD.
- S pomočjo napetostnega pretvornika Op-Amps z dvojno polarnostjo.
- Lahko tudi poganjate vezja predojačevalnikov, ki potrebujejo napajanje + 12V, da pridejo v stanje delovanja.
Upam, da vam je bil ta članek všeč in ste se iz njega naučili kaj novega. Če dvomite, lahko vprašate v spodnjih komentarjih ali pa uporabite naše forume za podrobno razpravo.