- Şarj Pompası Devresi nedir?
- Şarj Pompası Güçlendirici Devresi
- Şarj Pompası İnvertörü
- Gerekli Bileşenler
- Şematik diyagram
- Hesaplamalar
- Pozitif ve Negatif Şarj Pompası Devresi için Test Kurulumu
- Daha Fazla Geliştirme
- Başvurular
Önceki bir makalede, klasik endüstri standardı LMC7660 IC'yi kullanarak kendi anahtarlamalı kapasitör voltaj dönüştürücü devrenizi nasıl oluşturabileceğinizi göstermiştim. Ancak çoğu zaman, belirli bir IC'nizin olmadığı veya ek bir IC'nin maliyetinin, BOM'nizin uyumunu bozduğu durumlar vardır. Ve bu, sevgili 555 zamanlayıcı IC'mizin kurtarmaya geldiği yer. Bu nedenle, belirli bir uygulama için belirli bir çip bulma sıkıntısını azaltmak ve ayrıca ürün reçetesi maliyetini düşürmek; 555 zamanlayıcı IC ile pozitif ve negatif bir yük pompası devresi oluşturmak, göstermek ve test etmek için sevgili 555 zamanlayıcılarımızı kullanacağız.
Şarj Pompası Devresi nedir?
Bir şarj pompası, çıkış voltajını giriş voltajından daha yüksek veya giriş voltajından daha düşük elde etmek için belirli bir konfigürasyonda diyotları ve kapasitörleri yapılandırarak diyotlardan ve kapasitörlerden yapılan bir devre türüdür. Daha düşük olarak, toprağa göre negatif voltaj demek istiyorum. Ayrıca, her devre gibi, bu devrenin de makalenin ilerleyen kısımlarında tartışacağımız bazı avantajları ve dezavantajları vardır.
Devrenin nasıl çalıştığını bilmek için, önce hem şarj pompası güçlendirici hem de şarj pompası invertör devresinin şemasına bakmamız gerekir.
Şarj Pompası Güçlendirici Devresi
Devreyi daha iyi anlamak için, Şekil-1'de gösterilen devreyi inşa etmek için ideal diyotlar ve kapasitörler kullandığımızı varsayalım. Ayrıca, devrenin sabit bir duruma ulaştığını ve kapasitörlerin tamamen şarj edildiğini varsayıyoruz. Ayrıca, bu koşullar göz önünde bulundurularak bu devreye bağlı yükümüz yoktur, çalışma prensibi aşağıda açıklanmıştır.
Şekil 1 ve Şekil 2 yardımıyla bir şarj pompası devresinin nasıl çalıştığını anlatacağız.
Şimdi bir sinyal oluşturucudan bir PWM sinyali bağladığımızı ve sinyalin 0-5V içinde salındığını varsayalım., Giriş PWM sinyali ne zaman bir konumda-0 olduğu 0 V halde, Voltaj konumda-1 olduğu , + 5V veya VCC. Bu yüzden kapasitör + 5V veya VCC'ye kadar şarj edildi . Ve sonraki döngüde, PWM sinyali 0V'den 5V'a geçtiğinde, konum 1'deki voltaj şimdi + 10V'tur. Şekil 1 ve Şekil 2'ye bakarsanız, gerilimin neden iki katına çıktığını görebilirsiniz.
İki katına çıktı çünkü kapasitörün terminalindeki referans elendi ve diyot hareketi nedeniyle akım diyot boyunca ters yönde akamayacağından, 1. konumda ön gerilim veya giriş voltajının üzerinde kaymış bir kare dalga elde ederiz.. Şimdi, dalga formunun Şekil 2, konum 1'deki etkiyi anlayabilirsiniz.
Bundan sonra, kare dalgayı düzeltmek ve çıkışta + 10V DC voltaj elde etmek için sinyal klasik bir tek diyotlu doğrultucu devresine beslenir.
Konum 2'deki bir sonraki aşamada, voltaj + 10V, bunu Şekil 1'den doğrulayabilirsiniz. Şimdi bir sonraki döngüde, aynı fenomen tekrar olur, son düzeltme işlemi yapıldıktan sonra 4. lokasyonda + 15V çıkışla sonuçlanır. diyot ve kapasitörler.
Bu nasıl şarj pompa boost devre çalışır .
Sonra, bir şarj pompası invertörünün veya bir negatif şarj pompasının nasıl çalıştığını göreceğiz.
Şarj Pompası İnvertörü
Negatif voltaj şarj pompasını açıklamak biraz zor, ancak lütfen benimle kalın ve nasıl çalıştığını açıklayayım.
İlk döngüsünde konumu-0 ait Şekil-3, giriş sinyalidir 0V ve hiçbir şey olmuyor ama en kısa PWM sinyali ulaşır ulaşmaz 5V de konum-0, kapasitörler diyot aracılığıyla şarj başlar D1 ve yakında olacak konum-1'de 5V var. Ve şimdi ileriye dönük bir durumda olan bir diyotumuz var, böylece voltaj neredeyse anında konum 1'de 0V olacak. Şimdi giriş PWM sinyali tekrar düştüğünde, konum-1'deki voltaj 0V'dur. Bu anda PWM sinyali değeri çıkaracak ve 1. konumda -5V alacağız.
Ve şimdi klasik tek diyotlu doğrultucu işini yapacak ve darbeli sinyali düzgün bir DC sinyaline dönüştürecek ve voltajı C2 kapasitöründe depolayacaktır.
Devrenin bir sonraki aşaması olan lokasyon-3 ve lokasyon-4'te aynı fenomen aynı anda gerçekleşecek ve devrenin çıkışında sabit bir -10V DC alacağız.
Negatif yük pompasının devresi aslında bu şekilde çalışır.
Not! Lütfen bu noktada 2. konumdan bahsetmediğimi unutmayın çünkü 2. konumdaki devreden de görebileceğiniz gibi voltaj -5V olacaktır .
Gerekli Bileşenler
- NE555 Zamanlayıcı IC - 2
- LM7805 Voltaj Regülatörü IC - 1
- 0.1 uF Kapasitör - 4
- 0.01 uF Kapasitör - 2
- 4.7 uF Kapasitör - 8
- 1N5819 Schottky Diyot - 8
- 680 Ohm Direnç - 2
- 330 Ohm Direnç - 2
- 12V DC Güç Kaynağı - 1
- Jenerik Tek Kılavuzlu Tel - 18
- Genel Breadboard - 1
Şematik diyagram
Şarj Pompası Güçlendirici Devresi:
Şarj Pompası İnvertörü Devresi:
Gösterim için devre, şematik yardımıyla lehimsiz bir devre tahtası üzerine inşa edilmiştir. İstenmeyen gürültüyü ve dalgalanmayı azaltmak için tüm bileşenler mümkün olduğunca yakın ve daha düzenli yerleştirilmiştir.
Hesaplamalar
555 zamanlayıcı IC'nin PWM frekansı ve görev döngüsünün hesaplanması gerekiyor, bu yüzden 555 Zamanlayıcı Kararlı Devre Hesaplama aracının yardımıyla 555 zamanlayıcıların frekansını ve görev döngüsünü hesapladım.
Pratik devre için, devredeki dalgalanmayı azaltmak için oldukça yüksek bir 10 kHz frekans kullandım . Aşağıda gösterilen hesaplamadır
Pozitif ve Negatif Şarj Pompası Devresi için Test Kurulumu
Devreyi test etmek için aşağıdaki araçlar ve kurulum kullanılır,
- 12V Anahtarlamalı Güç Kaynağı (SMPS)
- Meco 108B + Multimetre
- Meco 450B + Multimetre
- Hantech 600BE USB PC Osiloskop
Devreyi inşa etmek için% 1 Metal Film direnç kullanıldı ve kapasitörlerin toleransı dikkate alınmadı. Test sırasında oda sıcaklığı 30 derece Santigrat idi.
Burada giriş voltajı 5V, 12V beslememi 5V 7805 voltaj regülatörüne bağladım. Böylece toplam sistem + 5V DC ile güçlendirilmiştir.
Yukarıdaki görüntü, 555 zamanlayıcı IC'nin frekansının 8KHz olduğunu göstermektedir, bunun nedeni dirençlerin ve kapasitörlerin tolerans faktörlerinden kaynaklanmaktadır.
Yukarıdaki iki görüntüden, % 63 olduğu ortaya çıkan devrenin görev döngüsünü hesaplayabilirsiniz. Önceden ölçtüm, bu yüzden tekrar hesaplamayacağım.
Yukarıdaki görüntünün ardından, 9.1K'lık bir yük bağladığım için hem voltaj katlayıcı hem de voltaj çevirici devresi için çıkış voltajının oldukça düştüğü görülebilir.
9.1K rezistörü yoluyla akım akışı kolayca olduğu ortaya çıktı ohm hakları ile hesaplanabilir 1.21mA için gerilim katlayıcı devresi ve devre çevirici voltajı, bu çıktı 0.64mA.
Şimdi sırf eğlence olsun diye yük olarak 1K'lık bir direnç bağlarsak ne olacağını görelim. Ve herhangi bir şeye güç sağlamak için kullanılacak durumda olmadığı voltaj katlayıcı devresini görebilirsiniz.
Ve çıkış terminalindeki dalgalanma olağanüstü. ve bu tür bir güç kaynağı ile herhangi bir şeye güç sağlamaya çalışırsanız kesinlikle gününüzü mahvedecektir.
Açıklık getirmek için burada pistin bazı yakın çekimleri.
Daha Fazla Geliştirme
- Devre, belirli bir uygulamaya yönelik özel ihtiyacı karşılamak için daha da değiştirilebilir.
- Daha iyi sonuçlar elde etmek için devre bir perf-board veya PCB içine yerleştirilebilir.
- 555 devrelerinin çıkış frekansını daha da iyileştirmek için bir potansiyometre eklenebilir
- Dalgalanma, daha yüksek değerli bir kapasitör kullanılarak veya sadece daha yüksek frekanslı bir PWM sinyali kullanılarak azaltılabilir.
- Nispeten sabit bir çıkış voltajı elde etmek için devrenin çıkışına bir LDO eklenebilir.
Başvurular
Bu devre, aşağıdakiler gibi birçok farklı uygulama için kullanılabilir:
- Bu devre ile bir Op-Amp sürebilirsiniz
- Bu devre yardımı ile bir LCD de çalıştırılabilir.
- Çift kutuplu beslemeli voltaj invertör devresi Op-Amper yardımı ile.
- Ayrıca, bir çalışma durumuna ulaşmak için + 12V besleme gerektiren ön amplifikatör devrelerini de sürebilirsiniz.
Umarım bu makaleyi beğenmiş ve ondan yeni bir şeyler öğrenmişsindir. Herhangi bir şüpheniz varsa, aşağıdaki yorumlarda sorabilir veya detaylı tartışma için forumlarımızı kullanabilirsiniz.