Krug pumpe s pozitivnim i negativnim nabojem

U prethodnom članku pokazao sam vam kako možete izraditi svoj vlastiti sklop pretvarača napona kondenzatora pomoću klasičnog industrijskog standarda LMC7660 IC. No, često postoje situacije kada nemate na raspolaganju određenu IC ili trošak dodatne IC narušava harmoniju vaše BOM. I ovdje dolazi do spašavanja naš voljeni IC s 555 tajmerom. To je razlog zašto smanjiti bol pri pronalaženju određenog čipa za određenu primjenu, a također i smanjiti BOM troškove; koristit ćemo naše voljene 555 timera za izgradnju, demonstraciju i testiranje kruga pumpe s pozitivnim i negativnim nabojem pomoću 555 IC tajmera.

Što je krug pumpe za punjenje?

Pumpa za punjenje vrsta je sklopa koji se sastoji od dioda i kondenzatora konfiguriranjem dioda i kondenzatora u određenoj konfiguraciji kako bi izlazni napon bio veći od ulaznog napona ili niži od ulaznog napona. Pod nižim mislim reći negativni napon u odnosu na masu. Također, kao i svaki krug, ovaj sklop ima neke prednosti i nedostatke o kojima ćemo razgovarati kasnije u članku.

Da bismo znali kako krug funkcionira, prvo moramo pogledati shemu oba, pojačivača pumpe za punjenje i kruga pretvarača pumpe za punjenje.

Krug pojačivača pumpe za punjenje

Da bismo bolje razumjeli sklop, pretpostavimo da koristimo idealne diode i kondenzatore za izgradnju sklopa prikazanog na slici-1. Također, pretpostavljamo da je krug postigao stabilno stanje i da su kondenzatori potpuno napunjeni. Nadalje, s ovim krugom nemamo opterećenje povezano s tim uvjetima imajući na umu da je princip rada opisan u nastavku.

Uz pomoć slika 1 i 2 objasnit ćemo kako radi krug pumpe za punjenje.

Sad pretpostavimo da smo spojili PWM signal iz generatora signala i signal oscilira unutar 0-5V.

Kada je ulazni PWM signal na lokaciji-0 u stanju 0V, napon na lokaciji-1 je + 5V ili VCC. Dakle, zato se kondenzator napunio do + 5V ili VCC. I u sljedećem ciklusu, kada se PWM signal prebaci s 0V na 5V, napon na mjestu 1 sada je + 10V. Ako promatrate sliku 1. i sliku 2. Možete primijetiti zašto se napon udvostručio.

Udvostručio se jer je referenca na priključku kondenzatora prosijana i kako struja ne može teći u obrnutom smjeru kroz diodu zbog djelovanja diode, tako da na mjestu 1 završimo s pomaknutim kvadratnim valom koji je iznad napona pristranosti ili ulaznog napona. Sada možete razumjeti učinak na slici 2, mjesto 1 valnog oblika.

Nakon toga signal se dovodi u klasični jednosmjerni ispravljački krug kako bi se izravnao kvadratni val i dobio + 10V istosmjerni napon na izlazu.

U sljedećoj fazi na lokaciji 2, napon je + 10V, možete to provjeriti sa slike 1. Sada se u sljedećem ciklusu ponavlja ista pojava i na kraju imamo izlaz + 15V na mjestu 4 nakon završetka ispravljanja s dioda i kondenzatori.

Ovako radi krug pojačanja pumpe za punjenje .

Dalje, vidjet ćemo kako radi pretvarač pumpe za punjenje ili pumpa negativnog punjenja.

Pretvarač pumpe za punjenje

Pumpu za napon negativnog napona malo je teško objasniti, ali molim vas ostanite uz mene i objasnit ću vam kako to radi.

U prvom ciklusu na mjestu-0 sa slike-3, ulazni signal je 0V i ništa se ne događa, ali čim PWM signal dosegne 5V na mjestu-0, kondenzatori se počinju puniti kroz diodu D1 i uskoro će imaju 5V na lokaciji-1. I sada imamo diodu koja je u stanju prednjeg prednapona, tako da će napon na mjestu-1 gotovo trenutno postati 0V. Sada, kada ulazni PWM signal ponovo padne, napon na lokaciji-1 je 0V. U ovom trenutku PWM signal oduzima vrijednost i dobit ćemo -5V na mjestu 1.

I sada će klasični ispravljač s jednom diodom obaviti svoj posao i pretvoriti impulsni signal u glatki istosmjerni signal i pohraniti napon na kondenzatoru C2.

U sljedećoj fazi sklopa koji je lokacija-3 i lokacija-4, isti će se fenomen događati istovremeno i dobit ćemo stalan -10V DC na izlazu kruga.

I tako zapravo funkcionira sklop za pumpu s negativnim nabojem.

Bilješka! Imajte na umu da u ovom trenutku nisam spomenuo mjesto 2, jer kao što vidite iz kruga na mjestu 2, napon bi bio -5V.

Komponente potrebne

• NE555 IC timer - 2
• LM7805 Regulator napona IC - 1
• Kondenzator 0,1 uF - 4
• Kondenzator 0,01uF - 2
• Kondenzator 4,7uF - 8
• 1N5819 Schottky dioda - 8
• Otpornik 680 Ohm - 2
• Otpornik od 330 ohma - 2
• 12V istosmjerno napajanje - 1
• Generička žica s jednim mjerilom - 18
• Općeniti oglasni ploča - 1

Shematski dijagram

Krug za pojačivač pumpe za punjenje:

Krug za pretvarač pumpe za punjenje:

Za demonstraciju, sklop je konstruiran na bezlemljenoj ploči uz pomoć sheme. Sve su komponente smještene što bliže i što urednije kako bi se smanjila neželjena buka i mreškanje.

Proračuni

Frekvenciju PWM-a i radni ciklus 555 IC tajmera treba izračunati pa sam napredovao i izračunao frekvenciju i radni ciklus 555 timera uz pomoć ovog alata Kalkulator 555 vremenski podesivog kruga.

Za praktični sklop koristio sam prilično visoku frekvenciju od 10 kHz kako bih smanjio mreškanje u krugu. Dolje je prikazan izračun

Postavljanje testa za krug pumpe za pozitivno i negativno punjenje

Za testiranje kruga koriste se sljedeći alati i postavke,

1. Napajanje 12V u modu prekidača (SMPS)
2. Meco 108B + Multimetar
3. Meco 450B + Multimetar
4. Hantech 600BE USB PC osciloskop

Za konstrukciju kruga korišteni su 1% otpornici metalnog filma i tolerancija kondenzatora nije uzeta u obzir. Tijekom testiranja sobna temperatura bila je 30 Celzijevih stupnjeva.

Ovdje je ulazni napon 5V, priključio sam napajanje od 12V na regulator napona 5V 7805. Dakle, ukupni sustav napaja se s + 5V DC.

Gornja slika pokazuje da je frekvencija 555 IC tajmera 8KHz, to je zbog faktora tolerancije otpornika i kondenzatora.

Iz gornje dvije slike možete izračunati radni ciklus kruga koji se pokazao 63%. Unaprijed sam ga izmjerio, pa ga neću više izračunavati.

Dalje na gornjoj slici može se vidjeti da je izlazni napon prilično opao i za sklop udvostručivača napona i kruga pretvarača napona jer sam spojio opterećenje od 9,1K.

Protok struje kroz otpornik 9,1 K može se lako izračunati prema zakonu oma, za koji se ispostavilo da iznosi 1,21 mA za krug udvostručivača napona i krug pretvarača napona, pokazalo se da iznosi 0,64 mA.

Sada samo iz zabave, pogledajmo što će se dogoditi ako 1K otpor povežemo kao opterećenje. I možete vidjeti sklop udvostručivača napona tamo gdje nije u stanju da se koristi za napajanje bilo čega.

A mreškanje na izlaznom terminalu je fenomenalno. i sigurno će vam pokvariti dan ako pokušate napajati bilo što s ovom vrstom napajanja.

Za pojašnjenje evo nekoliko krupnih snimaka kruga.

Daljnje poboljšanje

1. Sklop se može dalje modificirati kako bi udovoljio specifičnoj potrebi za određenom primjenom.
2. Da bi se postigli bolji rezultati, sklop se može ugraditi u perf-ploču ili PCB.
3. Potenciometar se može dodati za daljnje poboljšanje izlazne frekvencije 555 krugova
4. Valovitost se može smanjiti upotrebom kondenzatora veće vrijednosti ili samo korištenjem PWM signala veće frekvencije.
5. LDO se može dodati na izlaz kruga kako bi se dobio relativno konstantan izlazni napon.

Prijave

Ovaj se krug može koristiti za mnogo različitih aplikacija poput:

1. Ovim krugom možete voziti Op-pojačalo
2. LCD se također može pokretati uz pomoć ovog kruga.
3. Uz pomoć kruga pretvarača napona Op-pojačala s dvostrukim polaritetom.
4. Također možete pokretati krugove pretpojačala kojima je potrebno napajanje od + 12V da bi se došlo u radno stanje.

Nadam se da vam se svidio ovaj članak i da ste iz njega naučili nešto novo. Ako sumnjate, možete pitati u komentarima ispod ili možete koristiti naše forume za detaljnu raspravu.