Positibo at negatibong singil ng circuit ng bomba

Sa isang nakaraang artikulo, ipinakita ko sa iyo kung paano mo maitatayo ang iyong sariling nakabukas na capacitor voltage converter circuit gamit ang klasikong industriya na pamantayan sa LMC7660 IC. Ngunit madalas na may mga sitwasyon kung wala kang isang tukoy na magagamit na IC o ang gastos ng isang karagdagang IC ay sumisira sa pagkakasundo ng iyong BOM. At dito dumarating ang ating minamahal na 555 timer IC upang sumagip. Iyon ang dahilan kung bakit upang mabawasan ang sakit ng paghahanap ng isang tukoy na maliit na tilad para sa isang tukoy na aplikasyon at upang mabawasan din ang gastos sa BOM; gagamitin namin ang aming minamahal na 555 timer upang bumuo, magpakita at subukan ang isang positibo at isang negatibong singil sa circuit ng pump na may 555 timer IC.

Ano ang isang Charge Pump Circuit?

Ang isang charge pump ay isang uri ng circuit na gawa sa mga diode at capacitor sa pamamagitan ng pag-configure ng mga diode at capacitor sa isang tukoy na pagsasaayos upang mas mataas ang boltahe ng output kaysa sa boltahe ng pag-input o mas mababa kaysa sa boltahe ng pag-input. Sa pamamagitan ng mas mababa, ibig sabihin ko na sabihin ang negatibong boltahe na may paggalang sa lupa. Gayundin, magkatulad sa bawat circuit, ang circuit na ito ay may ilang mga pakinabang at kawalan na tatalakayin namin sa paglaon sa artikulo.

Upang malaman kung paano gumagana ang circuit, kailangan nating tingnan ang eskematiko ng pareho, ang charge pump booster at singilin ang pump inverter circuit muna.

Charge Pump Booster Circuit

Upang mas maunawaan ang circuit, ipagpalagay natin na gumagamit kami ng mga perpektong diode at capacitor upang maitayo ang circuit na ipinakita sa Figure-1. Gayundin, ipinapalagay namin na ang circuit ay umabot sa isang matatag na estado at ang mga capacitor ay ganap na sisingilin. Bukod dito, wala kaming load na konektado sa circuit na ito na may mga kundisyong ito sa isipan ang prinsipyo ng pagtatrabaho ay inilarawan sa ibaba.

Sa tulong ng Larawan 1 at Larawan 2, Ipapaliwanag namin kung paano gumagana ang isang singil na pump circuit.

Ipagpalagay natin na nakakonekta natin ang isang signal ng PWM mula sa isang generator ng signal at ang signal ay uma-oscillate sa loob ng 0-5V.

Kapag ang input na signal ng PWM sa lokasyon-0 ay nasa 0V na estado, ang Boltahe sa lokasyon-1 ay + 5V o VCC. Kaya, iyon ang dahilan kung bakit ang singil ng capacitor ay niningil ng hanggang sa + 5V o VCC. At sa susunod na ikot, kapag lumipat ang signal ng PWM mula 0V hanggang 5V, ang boltahe sa lokasyon na 1 ay + 10V na ngayon . Kung napagmasdan mo ang Larawan 1. at Larawan 2. Maaari mong obserbahan kung bakit nag-doble ang boltahe.

Dinoble ito sapagkat ang sanggunian sa terminal ng capacitor ay naayos at dahil ang kasalukuyang hindi maaaring dumaloy sa pabalik na direksyon sa pamamagitan ng diode dahil sa pagkilos ng diode kaya, sa lokasyon 1 nagtapos tayo sa isang shifted square wave na nasa itaas ng bias ng boltahe o input boltahe. Ngayon, maaari mong maunawaan ang epekto sa Larawan 2, lokasyon 1 ng waveform.

Pagkatapos nito, ang signal ay pinakain sa isang klasikong solong diode rectifier circuit upang makinis ang square wave at makakuha ng + 10V DC boltahe sa output.

Sa susunod na yugto sa Lokasyon 2, ang boltahe ay + 10V, maaari mong patunayan na mula sa Larawan 1. Ngayon sa susunod na pag-ikot, ang parehong kababalaghan ay nangyayari ulit na nagtapos tayo sa + 15V output sa lokasyon 4 matapos ang pangwakas na pagwawasto sa ang diode at capacitors.

Ito ay kung paano gumagana ang singil pump boost circuit .

Susunod, makikita natin kung paano gumagana ang isang inverter na pump pump o isang negatibong charge pump.

Charge Pump Inverter

Ang negatibong boltahe na singil ng bomba ay medyo nakakalito upang ipaliwanag, ngunit mangyaring manatili sa akin at ipapaliwanag ko kung paano ito gumagana.

Sa unang ikot sa lokasyon-0 ng Larawan-3, ang input signal ay 0V at walang nangyayari ngunit sa sandaling maabot ang signal ng PWM sa 5V sa lokasyon-0, magsisimulang singilin ang mga capacitor sa pamamagitan ng diode D1 at malapit na itong magkaroon ng 5V sa lokasyon-1. At ngayon mayroon kaming isang diode na nasa isang kondisyon ng pasulong na bias kaya ang boltahe ay magiging 0V sa lokasyon-1 na halos agad-agad. Ngayon kapag ang input ng signal ng PWM ay bumaba muli ang boltahe sa lokasyon-1 ay 0V. Sa sandaling ito ang signal ng PWM ay magbawas ng halaga at makakakuha kami ng -5V sa lokasyon 1.

At ngayon ang klasiko na solong diode rectifier ay gagawin ang trabaho nito at i-convert ang pulsed signal sa isang makinis na signal ng DC at iimbak ang boltahe sa capacitor C2.

Sa susunod na yugto ng circuit na kung saan ay lokasyon-3 at lokasyon-4, ang parehong hindi pangkaraniwang bagay ay magkakasabay na mangyayari at makakakuha kami ng isang matatag -10V DC sa output ng circuit.

At ito ay kung paano talagang gumagana ang circuit para sa isang negatibong charge pump.

Tandaan! Mangyaring tandaan na hindi ko binanggit ang lokasyon 2 sa puntong ito dahil tulad ng nakikita mo mula sa circuit sa lokasyon 2 ang boltahe ay magiging -5V.

Kinakailangan ang Mga Bahagi

NE555 Timer IC - 2
LM7805 Voltage Regulator IC - 1
0.1 uF Capacitor - 4
0.01uF Capacitor - 2
4.7uF Capacitor - 8
1N5819 Schottky Diode - 8
680 Ohm Resistor - 2
330 Ohm Resistor - 2
12V DC Power Supply - 1
Generic Single Guage Wire - 18
Generic Breadboard - 1

Diagram ng Skematik

Circuit para sa Charge Pump Booster:

Circuit para sa Charge Pump Inverter:

Para sa pagpapakita, ang circuit ay itinayo sa isang solderless breadboard sa tulong ng eskematiko. Ang lahat ng mga bahagi ay inilalagay nang malapit at mas maayos hangga't maaari upang bawasan ang hindi ginustong ingay at ripple.

Kalkulasyon

Ang dalas ng PWM at ang ikot ng tungkulin ng 555 timer IC ay kailangang kalkulahin sa gayon, nagpatuloy ako at kinakalkula ang dalas at pag-ikot ng tungkulin ng 555 timer sa tulong ng tool na 555 Timer Astable Circuit Calculator na ito.

Para sa praktikal na circuit, gumamit ako ng medyo mataas na dalas ng 10 kHz upang mabawasan ang ripple sa circuit. Ipinakita sa ibaba ang pagkalkula

Pag-setup ng Pagsubok para sa Positibo at Negatibong Charge Pump Circuit

Upang subukan ang circuit, ginagamit ang mga sumusunod na tool at pag-setup,

12V Switch Mode Power Supply (SMPS)
Meco 108B + Multimeter
Meco 450B + Multimeter
Hantech 600BE USB PC Oscilloscope

Upang maitayo ang circuit 1% Metal Film resistors ay ginamit at ang pagpapaubaya ng mga capacitor ay hindi isinasaalang-alang. Ang temperatura ng kuwarto ay 30-degree Celsius sa oras ng pagsubok.

Narito ang input boltahe ay 5V, nakakonekta ko ang aking 12V supply sa isang 5V 7805 boltahe regulator. Kaya't ang kabuuang sistema ay pinalakas ng + 5V DC.

Ipinapakita ng imahe sa itaas na ang dalas ng 555 timer IC ay 8KHz, ito ay dahil sa mga factor ng pagpapaubaya ng mga resistors at capacitor.

Mula sa dalawang larawan sa itaas, maaari mong kalkulahin ang duty cycle ng circuit na naging 63%. Sinukat ko na ito muna kaya hindi ko na ito muling kalkulahin.

Susunod sa imaheng nasa itaas, makikita na ang boltahe ng output ay medyo bumagsak para sa parehong boltahe na doble at boltahe na inverter circuit habang nakakonekta ako sa isang load na 9.1K.

Ang kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng 9.1K risistor ay maaaring madaling kalkulahin ng batas ng ohms na naging 1.21mA para sa boltahe na doble ng circuit at boltahe na inverter circuit, naging 0.64mA ito.

Ngayon lamang para sa kasiyahan, tingnan natin kung ano ang mangyayari kung ikonekta namin ang isang 1K risistor bilang isang pagkarga. At maaari mong makita ang circuit ng doble ng boltahe kung saan wala ito sa isang estado na gagamitin upang mapagana ang anumang bagay.

At ang ripple sa output terminal ay phenomenal. at tiyak na masisira ang iyong araw kung susubukan mong paganahin ang anumang bagay sa ganitong uri ng supply ng kuryente.

Para sa paglilinaw narito ang ilan sa mga closeup shot ng circuit.

Karagdagang Pagpapahusay

Ang circuit ay maaaring karagdagang nabago upang matugunan ang tiyak na pangangailangan para sa isang tukoy na aplikasyon.
Upang makagawa ng mas mahusay na mga resulta, ang circuit ay maaaring binuo sa isang perf-board o PCB.
Ang isang potensyomiter ay maaaring idagdag upang higit na mapabuti ang dalas ng output ng 555 circuit
Ang ripple ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng paggamit ng isang mas mataas na halaga capacitor o sa pamamagitan lamang ng paggamit ng isang mas mataas na dalas ng signal ng PWM.
Ang isang LDO ay maaaring idagdag sa output ng circuit upang makakuha ng isang medyo pare-pareho na boltahe ng output.

Mga Aplikasyon

Ang circuit na ito ay maaaring magamit para sa maraming iba't ibang mga application tulad ng:

Maaari kang magmaneho ng isang Op-Amp sa circuit na ito
Ang isang LCD ay maaari ring hinimok sa tulong ng circuit na ito.
Sa tulong ng boltahe inverter circuit Op-Amps na may dalawahang polarity supply.
Maaari mo ring himukin ang mga circuit ng preamplifier na nangangailangan ng + 12V supply upang makapunta sa isang operating kondisyon.

Inaasahan kong nagustuhan mo ang artikulong ito at may natutunan na bago dito. Kung mayroon kang anumang pag-aalinlangan, maaari kang magtanong sa mga komento sa ibaba o maaaring magamit ang aming mga forum para sa detalyadong talakayan.