Круг пумпе са позитивним и негативним пуњењем

У претходном чланку показао сам вам како можете да направите сопствени склоп кондензаторског претварача напона помоћу класичног индустријског стандарда ЛМЦ7660 ИЦ. Али често постоје ситуације када немате на располагању одређену ИЦ или трошак додатне ИЦ нарушава хармонију ваше БОМ. И овде долази до спашавања наш вољени 555 тајмер ИЦ. То је разлог зашто да се смањи бол при проналажењу одређеног чипа за одређену примену, а такође и да се смање трошкови спецификација; користићемо наше вољене 555 тајмера за изградњу, демонстрацију и тестирање кола пумпе са позитивним и негативним пуњењем помоћу 555 ИЦ тајмера.

Шта је круг пумпе за пуњење?

Пумпа за пуњење је врста кола која је направљена од диода и кондензатора конфигурацијом диода и кондензатора у одређеној конфигурацији да добије излазни напон већи од улазног напона или нижи од улазног напона. Под нижим мислим да кажем негативни напон у односу на масу. Такође, као и свако коло, ово коло има неке предности и недостатке о којима ћемо размотрити касније у чланку.

Да бисмо знали како круг функционише, прво морамо да погледамо шему оба, појачивача пумпе за пуњење и круга претварача пумпе за пуњење.

Круг појачивача пумпе за пуњење

Да бисмо боље разумели коло, претпоставимо да користимо идеалне диоде и кондензаторе за изградњу кола приказаног на слици-1. Такође, претпостављамо да је коло доспело у стабилно стање и да су кондензатори потпуно напуњени. Даље, на ово коло немамо оптерећење повезано са овим условима имајући у виду да је принцип рада описан у наставку.

Уз помоћ слика 1 и 2, објаснићемо како ради круг пумпе за пуњење.

Сада претпоставимо да смо повезали ПВМ сигнал из генератора сигнала и сигнал осцилира унутар 0-5В.

Када је улазни ПВМ сигнал на локацији-0 у стању 0В, напон на локацији-1 је + 5В или ВЦЦ. Дакле, зато се кондензатор напунио до + 5В или ВЦЦ. И у следећем циклусу, када се ПВМ сигнал пребаци са 0В на 5В, напон на локацији 1 је сада + 10В. Ако посматрате слике 1. и слике 2. Можете приметити зашто се напон удвостручио.

Удвостручио се јер је референца на прикључку кондензатора просејана и како струја не може да тече у обрнутом смеру кроз диоду због дејства диоде, па на месту 1 завршавамо са помераним квадратним таласом који је изнад напона пристраности или улазног напона. Сада можете разумети ефекат на слици 2, локација 1 таласног облика.

Након тога, сигнал се доводи у класично једносмерно исправљачко коло како би се изравнао квадратни талас и добио + 10В једносмерни напон на излазу.

У следећој фази на локацији 2, напон је + 10В, можете то проверити са слике 1. Сада се у следећем циклусу понавља иста појава и на крају имамо излаз + 15В на локацији 4 након завршетка исправљања са диода и кондензатори.

Овако ради круг појачања пумпе за пуњење .

Следеће ћемо видети како ради претварач пумпе за пуњење или пумпа са негативним пуњењем.

Претварач пумпе за пуњење

Пумпу за наелектрисање негативног напона је мало тешко објаснити, али молим вас останите уз мене и објаснићу како то функционише.

У првом циклусу на локацији-0 са слике-3, улазни сигнал је 0В и ништа се не дешава, али чим ПВМ сигнал достигне 5В на локацији-0, кондензатори почињу да се пуне кроз диоду Д1 и ускоро ће имају 5В на локацији-1. И сада имамо диоду која је у усмереном положају унапред, тако да ће напон на месту-1 скоро тренутно постати 0В. Сада када улазни ПВМ сигнал поново падне, напон на локацији-1 је 0В. У овом тренутку ПВМ сигнал одузима вредност и добићемо -5В на локацији 1.

И сада ће класични једнодијелни исправљач обавити свој посао и претворити импулсни сигнал у глатки једносмерни сигнал и сачувати напон на кондензатору Ц2.

У следећој фази кола која је локација-3 и локација-4, исти феномен ће се десити истовремено и на излазу кола ћемо добити стабилних -10В једносмерне струје.

И тако заправо функционише коло за пумпу са негативним пуњењем.

Белешка! Имајте на уму да у овом тренутку нисам споменуо локацију 2, јер као што видите из круга на локацији 2, напон би био -5В.

Компоненте потребне

НЕ555 Тајмер ИЦ - 2
ЛМ7805 Регулатор напона ИЦ - 1
Кондензатор 0,1 уФ - 4
Кондензатор 0,01уФ - 2
Кондензатор 4.7уФ - 8
1Н5819 Сцхоттки диода - 8
Отпорник 680 Охм - 2
Отпорник од 330 ома - 2
12В једносмерно напајање - 1
Генериц Сингле Гуаге Вире - 18
Генериц Бреадбоард - 1

Шематски приказ

Круг за појачивач пумпе за пуњење:

Круг за претварач пумпе за пуњење:

За демонстрацију, коло је конструисано на безлемљеној плочи уз помоћ шеме. Све компоненте су постављене што ближе и што уредније како би се смањила нежељена бука и мрешкање.

Калкулације

Фреквенција ПВМ и радни циклус 555 тајмера ИЦ морају се израчунати, напредовао сам и израчунао фреквенцију и радни циклус 555 тајмера уз помоћ овог алата 555 Тимер Астабле Цирцуит Цалцулатор.

За практично коло користио сам прилично високу фреквенцију од 10 кХз како бих смањио мрешкање у колу. Доље је приказан прорачун

Постављање теста за круг пумпе за позитивно и негативно пуњење

За тестирање кола користе се следећи алати и подешавања,

Напајање 12В у режиму прекидача (СМПС)
Мецо 108Б + Мултиметар
Мецо 450Б + Мултиметар
Хантецх 600БЕ УСБ ПЦ осцилоскоп

За конструкцију кола коришћени су 1% отпорници металног филма и толеранција кондензатора није узета у обзир. Током тестирања собна температура је била 30 степени Целзијуса.

Овде је улазни напон 5В, прикључио сам напајање од 12В на регулатор напона 5В 7805. Дакле, целокупан систем напаја се са + 5В једносмерне струје.

Горња слика показује да је фреквенција 555 ИЦ тајмера 8КХз, то је због фактора толеранције отпорника и кондензатора.

Из горње две слике можете израчунати радни циклус кола за који се испоставило да износи 63%. Претходно сам га измерио, па нећу поново да рачунам.

Следеће на горњој слици, може се видети да је излазни напон прилично опао и за склоп удвостручивача напона и круга претварача напона, јер сам прикључио оптерећење од 9,1К.

Проток струје кроз отпорник 9,1К може се лако израчунати према закону ома, за који се испоставило да износи 1,21мА за круг удвостручивача напона и круг претварача напона, испоставило се да износи 0,64мА.

Сада само из забаве, хајде да видимо шта ће се догодити ако прикључимо 1К отпорник као оптерећење. И можете видети склоп удвостручивача напона тамо где није у стању да се користи за напајање било чега.

А таласање на излазном терминалу је феноменално. и сигурно ће вам покварити дан ако покушате да напајате било шта помоћу ове врсте напајања.

За појашњење, ево неких крупних снимака круга.

Даље побољшање

Коло се може даље модификовати да задовољи специфичне потребе за одређеном применом.
Да би се постигли бољи резултати, коло се може уградити у перф-плочу или ПЦБ.
Потенциометар се може додати за даље побољшање излазне фреквенције 555 кола
Валовитост се може смањити употребом кондензатора веће вредности или једноставно коришћењем ПВМ сигнала веће фреквенције.
ЛДО се може додати на излаз кола да би се добио релативно константан излазни напон.

Апликације

Ово коло се може користити за много различитих примена као што су:

Помоћу овог кола можете возити Оп-појачало
ЛЦД се такође може покретати уз помоћ овог кола.
Уз помоћ напонских кругова Оп-ампера са двоструким поларитетом.
Такође можете да управљате круговима претпојачала којима је потребно напајање од + 12В да би се дошло у радно стање.

Надам се да вам се свидео овај чланак и да сте из њега научили нешто ново. Ако сумњате, можете питати у коментарима испод или можете користити наше форуме за детаљну дискусију.