Teigiamo ir neigiamo įkrovimo siurblio grandinė

Ankstesniame straipsnyje aš jums parodžiau, kaip galite sukurti savo įjungtą kondensatoriaus įtampos keitiklio grandinę naudodami klasikinį pramonės standartą „ LMC7660 IC“. Tačiau dažnai pasitaiko atvejų, kai neturite konkretaus IC, arba papildomo IC kaina sugadina jūsų BOM harmoniją. Čia ateina gelbėti mūsų mylimasis 555 laikmačio IC. Štai kodėl reikia sumažinti skausmą ieškant konkretaus lusto konkrečiai programai ir sumažinti BOM išlaidas; naudosime savo mylimus 555 laikmačius, kad sukurtume, pademonstruotume ir patikrintume teigiamo ir neigiamo įkrovimo siurblio grandinę su 555 laikmačio IC.

Kas yra įkrovimo siurblio grandinė?

Įkrovimo siurblys yra grandinės tipas, sudarytas iš diodų ir kondensatorių, konfigūruojant diodus ir kondensatorius tam tikroje konfigūracijoje, kad išėjimo įtampa būtų didesnė už įėjimo įtampą arba mažesnė už įėjimo įtampą. Žemiau turiu omenyje neigiamą įtampą žemės atžvilgiu. Be to, ši grandinė, kaip ir kiekviena grandinė, turi keletą privalumų ir trūkumų, kuriuos aptarsime vėliau straipsnyje.

Norėdami žinoti, kaip veikia grandinė, pirmiausia turime pasidomėti abiejų - įkrovimo siurblio stiprintuvo ir įkrovimo siurblio keitiklio - schema.

Įkrovimo siurblio stiprintuvo grandinė

Norėdami geriau suprasti grandinę, tarkime, kad mes naudojame idealius diodus ir kondensatorius, kad sukurtume grandinę, parodytą 1 paveiksle. Taip pat darome prielaidą, kad grandinė pasiekė pastovią būseną, o kondensatoriai yra visiškai įkrauti. Be to, mes neturime jokios apkrovos, prijungtos prie šios grandinės, atsižvelgiant į šias sąlygas, atsižvelgiant į toliau aprašytą darbo principą.

1 ir 2 paveikslų pagalba paaiškinsime, kaip veikia įkrovimo siurblio grandinė.

Tarkime, kad mes prijungėme PWM signalą iš signalo generatoriaus ir signalas svyruoja 0-5 V ribose.

Kai įvesties PWM signalas vietoje 0 yra 0V būsenoje, įtampa vietoje 1 yra + 5V arba VCC. Taigi, todėl kondensatorius įkrautas iki + 5 V arba VCC. Kitame cikle, kai PWM signalas persijungia iš 0 V į 5 V, įtampa 1 vietoje dabar yra + 10 V. Jei pastebėsite 1 ir 2 pav. Galite pastebėti, kodėl įtampa padvigubėjo.

Jis padvigubėjo, nes atskaitos kondensatoriaus gnybte buvo išsijotos ir kadangi srovė dėl diodo veikimo negali tekėti atvirkštine kryptimi per diodą, todėl 1 vietoje galiausiai pasislinkome kvadratine banga, kuri viršija įstrižo įtampą arba įėjimo įtampą. Dabar galite suprasti bangos formos 1 paveiksle pateiktą efektą.

Po to signalas tiekiamas į klasikinę vieno diodo lygintuvo grandinę, kad išlygintų kvadratinę bangą ir gautų + 10 V nuolatinę įtampą išėjime.

Kitame etape 2 vietoje įtampa yra + 10 V, galite įsitikinti, kad tai pavaizduota 1 paveiksle. Dabar kitame cikle tas pats reiškinys pasikartoja ir mes vėl gauname + 15 V išėjimą 4 vietoje po to, kai bus atliktas galutinis ištaisymas diodas ir kondensatoriai.

Tai, kaip Charge Pump padidinti grandinės veikia .

Tada pamatysime, kaip veikia įkrovimo siurblio keitiklis arba neigiamo įkrovimo siurblys.

Įkrovimo siurblio keitiklis

Neigiamos įtampos įkrovos siurblį paaiškinti yra šiek tiek keblu, tačiau prašau likti su manimi ir aš paaiškinsiu, kaip jis veikia.

Pirmajame ciklo metu vietos-0 iš pav-3, įvesties signalas yra 0V ir nieko, kas vyksta, bet kaip tik PWM signalas pasiekia 5V ne vietoje-0, kondensatoriai pradėti įkrauti per diodą D1 ir netrukus jis bus turėti 5 V 1 vietoje. Ir dabar mes turime diodą, kuris yra į priekį nukreiptas, todėl įtampa beveik iškart taps 0 V vietoje-1. Dabar, kai įvesties PWM signalas vėl žemas, įtampa 1 vietoje yra 0 V. Šiuo metu PWM signalas atims vertę, o 1 vietoje gausime -5V.

Dabar klasikinis vieno diodo lygintuvas atliks savo darbą ir konvertuos impulsinį signalą į sklandų nuolatinės srovės signalą ir kaups įtampą kondensatoriuje C2.

Kitame grandinės etape, kuris yra vieta-3 ir vieta-4, tas pats reiškinys įvyks vienu metu ir grandinės išvestyje gausime pastovią -10 V nuolatinę įtampą.

Taip iš tikrųjų veikia neigiamo įkrovimo siurblio grandinė.

Atkreipkite dėmesį! Atkreipkite dėmesį, kad šiuo metu neminėjau 2 vietos, nes, kaip matote iš grandinės 2 vietoje, įtampa būtų -5V.

Būtini komponentai

• NE555 laikmačio IC - 2
• LM7805 įtampos reguliatoriaus IC - 1
• 0,1 uF kondensatorius - 4
• 0,01uF kondensatorius - 2
• 4.7uF kondensatorius - 8
• 1N5819 Schottky diodas - 8
• 680 omų rezistorius - 2
• 330 omų rezistorius - 2
• 12 V nuolatinės srovės maitinimas - 1
• Bendroji vieno laido viela - 18
• Bendra duonos lenta - 1

Schema

Įkrovimo siurblio stiprintuvo grandinė:

Įkrovimo siurblio keitiklio grandinė:

Norėdami parodyti, schema sukonstruota ant be lydmetalio plokštės, naudojant schemą. Visi komponentai dedami kuo arčiau ir tvarkingiau, kad sumažėtų nepageidaujamas triukšmas ir bangavimas.

Skaičiavimai

Reikia apskaičiuoti 555 laikmačio IC PWM dažnį ir veikimo ciklą, todėl aš naudoju šį 555 laikmačio stabilios grandinės skaičiuoklės įrankį ir apskaičiavau 555 laikmačių dažnį ir darbo ciklą.

Praktinei grandinei naudojau gana aukštą 10 kHz dažnį, kad sumažėčiau grandinės bangavimą. Žemiau parodytas skaičiavimas

Patikrinkite teigiamo ir neigiamo įkrovimo siurblio grandinės sąranką

Norėdami patikrinti grandinę, naudojami šie įrankiai ir sąranka:

1. 12 V jungiklio režimo maitinimas (SMPS)
2. „Meco 108B +“ multimetras
3. Meco 450B + multimetras
4. Hantech 600BE USB kompiuterio osciloskopas

Kontrolei sukurti buvo naudojami 1% metalinės plėvelės rezistoriai, į kondensatorių toleranciją neatsižvelgta. Bandymo metu kambario temperatūra buvo 30 laipsnių Celsijaus.

Čia įėjimo įtampa yra 5 V, aš prijungiau savo 12 V maitinimą prie 5 V 7805 įtampos reguliatoriaus. Taigi visą sistemą maitina + 5 V nuolatinė srovė.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kad 555 laikmačio IC dažnis yra 8KHz, taip yra dėl rezistorių ir kondensatorių tolerancijos koeficientų.

Iš dviejų aukščiau pateiktų vaizdų galite apskaičiuoti grandinės darbo ciklą, kuris pasirodė esąs 63%. Aš jį iš anksto išmatavau, todėl neketinu jo daugiau skaičiuoti.

Toliau aukščiau pateiktame paveikslėlyje galima pamatyti, kad tiek įtampos dublerio, tiek įtampos keitiklio grandinės išėjimo įtampa nemažai sumažėjo, nes aš prijungiau 9,1 K apkrovą.

Srovė per 9.1K rezistorių gali būti lengvai apskaičiuojamas omų teisės kuris pasirodė esąs 1.21mA už įtampos dvigubinimo grandinės ir keitiklio grandinėje įtampa, tai pasirodė esąs 0.64mA.

Dabar tik savo malonumui pažiūrėkime, kas nutiks, jei prijungsime 1K rezistorių kaip apkrovą. Ir jūs galite pamatyti įtampos dvigubinimo grandinę ten, kur ji nėra tokia, kad būtų naudojama bet kokiam maitinimui.

Išėjimo terminalo bangavimas yra fenomenalus. ir tai tikrai sugadins jūsų dieną, jei bandysite ką nors maitinti naudodami tokį maitinimo šaltinį.

Norėdami paaiškinti, pateikiame keletą grandinės nuotraukų.

Tolesnis tobulinimas

1. Grandinė gali būti toliau modifikuojama, kad atitiktų konkretų poreikį konkrečiai programai.
2. Norint pasiekti geresnių rezultatų, grandinę galima įmontuoti į plokštę ar plokštę.
3. Norėdami dar labiau pagerinti 555 grandinių išėjimo dažnį, galima pridėti potenciometrą
4. Rinkinį galima sumažinti naudojant didesnės vertės kondensatorių arba tiesiog naudojant aukštesnio dažnio PWM signalą.
5. Norint gauti santykinai pastovią išėjimo įtampą, prie grandinės išvesties galima pridėti LDO.

Programos

Ši grandinė gali būti naudojama daugeliui skirtingų programų, tokių kaip:

1. Šia grandine galite vairuoti „Op-Amp“
2. Šios grandinės pagalba taip pat galima valdyti LCD ekraną.
3. Padedant įtampos keitiklio grandinei „Op-Amps“ su dvigubo poliškumo tiekimu.
4. Taip pat galite vairuoti išankstinio stiprintuvo grandines, kurioms reikia + 12 V maitinimo, kad būtų pasiekta veikimo būsena.

Tikiuosi, kad šis straipsnis jums patiko ir iš jo sužinojote kažką naujo. Jei turite kokių nors abejonių, galite paklausti žemiau pateiktų komentarų arba pasinaudoti mūsų forumais išsamiai diskusijai.