Позитивна и отрицателна верига на помпата

В предишна статия ви показах как можете да изградите своя собствена схема на превключвател на напрежение на кондензатор, използвайки класическия индустриален стандарт LMC7660 IC. Но често има ситуации, когато не разполагате с конкретна интегрална схема или цената на допълнителна интегрална схема разрушава хармонията на вашата спецификация. И това е мястото, където нашият любим 555 таймер IC спасява. Ето защо да се намали болката от намирането на конкретен чип за конкретно приложение и също така да се намалят разходите за спецификация; ще използваме любимите ни 555 таймери за изграждане, демонстриране и тестване на верига на помпа с положителен и отрицателен заряд с 555 IC таймер.

Какво представлява веригата на помпата за зареждане?

Зареждащата помпа е тип верига, която е направена от диоди и кондензатори чрез конфигуриране на диодите и кондензаторите в определена конфигурация, за да получи изходното напрежение по-високо от входното напрежение или по-ниско от входното напрежение. Под по-ниско, искам да кажа отрицателно напрежение по отношение на земята. Също така, както всяка схема, тази схема има някои предимства и недостатъци, които ще обсъдим по-нататък в статията.

За да разберете как работи веригата, от които се нуждаем, за да погледне в схема на двете, на заряда на възпламенителя помпа и такса помпа инвертор схема на първо място.

Верига за усилване на помпата за зареждане

За да разберем по-добре схемата, нека приемем, че използваме идеални диоди и кондензатори за изграждане на веригата, показана на Фигура-1. Също така приемаме, че веригата е достигнала стационарно състояние и кондензаторите са напълно заредени. Освен това нямаме товар, свързан с тази верига, като се има предвид тези условия, принципът на работа е описан по-долу.

С помощта на фигура 1 и фигура 2 ще обясним как работи веригата на зарядната помпа.

Сега нека приемем, че сме свързали ШИМ сигнал от генератор на сигнал и сигналът се колебае в рамките на 0-5V.

Когато входният ШИМ сигнал в местоположение-0 е в състояние 0V, напрежението в местоположение-1 е + 5V или VCC. Ето защо кондензаторът се зарежда до + 5V или VCC. И в следващия цикъл, когато ШИМ сигналът превключи от 0V на 5V, напрежението на място 1 вече е + 10V. Ако наблюдавате фигура 1. и фигура 2. Можете да наблюдавате защо напрежението се е удвоило.

Той се удвои, тъй като референтната стойност на терминала на кондензатора беше пресята и тъй като токът не може да тече в обратна посока през диода поради действието на диода, така че на място 1 се оказваме с изместена квадратна вълна, която е над напрежението на отклонението или входното напрежение. Сега можете да разберете ефекта на Фигура 2, местоположение 1 на формата на вълната.

След това сигналът се подава към класическа единична диодна токоизправителна верига, за да се изглади квадратната вълна и да се получи + 10V DC напрежение на изхода.

На следващия етап в Местоположение 2, напрежението е + 10V, можете да проверите, че от Фигура 1. Сега в следващия цикъл се случва същото явление, в крайна сметка получаваме + 15V изход на място 4 след окончателното коригиране с диодът и кондензаторите.

Ето как работи веригата за усилване на помпата за зареждане .

След това ще видим как работи инвертор на зарядна помпа или помпа с отрицателен заряд.

Инвертор за зареждане на помпата

Помпата за отрицателно напрежение е малко сложна за обяснение, но моля, останете с мен и ще ви обясня как работи.

В първия цикъл на място-0 от Фигура-3, входният сигнал е 0V и нищо не се случва, но веднага щом ШИМ сигналът достигне 5V на място-0, кондензаторите започват да се зареждат през диода D1 и скоро ще го имат 5V на място-1. И сега имаме диод, който е в състояние на пристрастие напред, така че напрежението ще стане 0V на място-1 почти моментално. Сега, когато входният ШИМ сигнал отново се понижи, напрежението на място-1 е 0V. В този момент ШИМ сигналът ще извади стойността и ще получим -5V на място 1.

И сега класическият еднодиоден токоизправител ще си свърши работата и ще преобразува импулсния сигнал в плавен постоянен сигнал и ще запази напрежението в кондензатора С2.

В следващия етап на веригата, който е местоположение-3 и местоположение-4, едно и също явление ще се случи едновременно и ще получим постоянен -10V DC на изхода на веригата.

И ето как всъщност работи веригата за помпа с отрицателен заряд.

Забележка! Моля, обърнете внимание, че в този момент не споменах място 2, тъй като както можете да видите от веригата на място 2, напрежението ще бъде -5V.

Необходими компоненти

• NE555 IC таймер - 2
• LM7805 IC регулатор на напрежение - 1
• Кондензатор 0,1 uF - 4
• Кондензатор 0,01uF - 2
• 4.7uF кондензатор - 8
• 1N5819 Диод на Шотки - 8
• 680 ома резистор - 2
• 330 ома резистор - 2
• 12V DC захранване - 1
• Общ единичен кабел за измерване - 18
• Обща таблица - 1

Схематична диаграма

Верига за усилвателя на зареждащата помпа:

Верига за инвертора на зареждащата помпа:

За демонстрация веригата е конструирана върху без запояване макет с помощта на схемата. Всички компоненти са разположени възможно най-близо и по-подредени, за да се намали нежеланият шум и пулсации.

Изчисления

Честотата на ШИМ и работният цикъл на 555 IC таймера трябва да бъдат изчислени така, аз продължих напред и изчислих честотата и работния цикъл на 555 таймера с помощта на този инструмент за калкулатор на стабилни вериги 555 Timer.

За практическата схема използвах доста висока честота от 10 kHz, за да се намали пулсацията във веригата. По-долу е показано изчислението

Тестова настройка за верига на положителна и отрицателна зарядна помпа

За тестване на веригата се използват следните инструменти и настройки,

1. Захранване в режим на превключване 12V (SMPS)
2. Meco 108B + Мултиметър
3. Meco 450B + Мултиметър
4. Hantech 600BE USB PC осцилоскоп

За конструиране на веригата са използвани 1% резистори от метален филм и толерансът на кондензаторите не е взет предвид. По време на тестването стайната температура беше 30 градуса по Целзий.

Тук входното напрежение е 5V, свързал съм захранването си с 12V към регулатор на напрежение 5V 7805. Така цялата система се захранва от + 5V DC.

Горното изображение показва, че честотата на 555 IC таймера е 8KHz, това се дължи на факторите на толеранс на резисторите и кондензаторите.

От горните две изображения можете да изчислите работния цикъл на веригата, който се оказа 63%. Измерил съм го предварително, така че няма да го изчислявам отново.

След това на горното изображение може да се види, че изходното напрежение е спаднало доста както за удвоителя на напрежението, така и за веригата на инвертора на напрежение, тъй като съм свързал товар от 9,1K.

Токовият поток през резистора 9.1K може лесно да се изчисли по закона за ома, който се оказа 1.21mA за веригата на удвоител на напрежение и веригата на инвертора на напрежение, се оказа 0.64mA.

Сега просто за забавление, нека видим какво ще стане, ако свържем 1K резистор като товар. И можете да видите веригата за удвояване на напрежение там, където не е в състояние да се използва за захранване на каквото и да било.

И пулсациите на изходния терминал са феноменални. и със сигурност ще ви съсипе деня, ако се опитате да захранвате каквото и да било с този вид захранване.

За пояснение ето някои от близките снимки на веригата.

По-нататъшно подобрение

1. Веригата може да бъде допълнително модифицирана, за да отговори на специфичната нужда от конкретно приложение.
2. За да се получат по-добри резултати, веригата може да бъде вградена в перфборд или печатни платки.
3. Може да се добави потенциометър за допълнително подобряване на изходната честота на 555 вериги
4. Пулсацията може да бъде намалена чрез използване на кондензатор с по-висока стойност или просто чрез използване на PWM сигнал с по-висока честота.
5. LDO може да се добави към изхода на веригата, за да се получи относително постоянно изходно напрежение.

Приложения

Тази схема може да се използва за много различни приложения като:

1. Можете да управлявате Op-Amp с тази схема
2. С помощта на тази схема може да се задвижва и LCD.
3. С помощта на напрежение инвертор верига Op-усилватели с двойна полярност захранване.
4. Можете също така да задвижвате схеми за предусилвател, които изискват захранване + 12V, за да стигнат до работно състояние.

Надявам се тази статия да ви е харесала и да сте научили нещо ново от нея. Ако имате някакви съмнения, можете да попитате в коментарите по-долу или да използвате нашите форуми за подробна дискусия.