PWM előállítása az IC 555 használatával (2 feltárt módszer)

Az IC 555 rendkívül hasznos és sokoldalú eszköz, amely számos hasznos áramkör konfigurálásához alkalmazható az elektronika területén. Ennek az IC-nek az egyik nagyon hasznos tulajdonsága, hogy képes létrehozni PWM impulzusokat, amelyek méretezhetők vagy feldolgozhatók az alkalmazás vagy az áramkör igényeinek megfelelően.

Mi a PWM

A PWM az impulzusszélesség modulációját jelenti, amely folyamat magában foglalja az impulzusszélességek, vagy az ON / OFF periódusok vagy logikai kimenetek szabályozását, amelyeket egy adott forrás, például oszcillátor áramkör vagy mikrokontroller generál.

Alapvetően a PWM-et egy adott terhelés kimeneti feszültségének vagy teljesítményének méretezésére vagy levágására használják az egyedi vagy az alkalmazás követelményeinek megfelelően.

A teljesítmény szabályozásának digitális módja, és hatékonyabb, mint az analóg vagy lineáris módszerek.
Számos példa szemlélteti a PWM hatékony használatát az adott paraméterek szabályozásában.

DC motorok fordulatszámának szabályozására, inverterekben az AC kimenet effektív értékének szabályozására vagy módosított szinusz hullám kimenetek előállítása .

Az SMPS tápegységekben is látható a kimeneti feszültség pontos szintre történő szabályozásához.
A LED tompító működésének lehetővé tétele érdekében a LED meghajtó áramkörökben is alkalmazzák.

Széles körben használják buck / boost topológiákban csökkentett vagy fokozott feszültségek levezetésére terjedelmes transzformátorok használata nélkül.

Tehát alapvetően felhasználható egy kimeneti paraméter testreszabására a saját preferenciáink szerint.

Ennyi érdekes alkalmazási lehetőség mellett azt jelenti, hogy a módszer túl bonyolult vagy drága a konfigurálásához?

A válasz határozottan nem. Valójában nagyon egyszerűen megvalósítható egyetlen LM555 IC-vel.

Alapvetően két módszer létezik, amelyek révén az IC 555 használható impulzusszélesség modulációs kimenet generálására. Az első módszer csak egyetlen 555 IC-t és néhány kapcsolódó alkatrészt, például diódákat, potenciométereket és kondenzátorokat használ. A második módszer egy szabványos monostabil IC 555 konfiguráció és egy külső modulációs jel használata.

IC 555 PWM diódákkal

Az első módszer a legegyszerűbb és leghatékonyabb, amely az alábbi konfigurációt használja:

Videó bemutató

A fent bemutatott kétdiódás IC 555 PWM áramkör működése meglehetősen egyszerű. Valójában a standard, stabil, multivibrátoros kivitel kivéve a kimenet független ON / OFF periódus-vezérlését.

Mint tudjuk, az IC 555 PWM áramkör bekapcsolási idejét az határozza meg, hogy a kondenzátor mennyi idő alatt töltődik fel a 2/3 Vcc szinten a # 7-es ellenálláson keresztül, és a kikapcsolási időt a kondenzátor kisütési ideje határozza meg 1/3 Vcc alatt maga a # 7 tű.

A fenti egyszerű PWM áramkörben ez a két paraméter egymástól függetlenül beállítható vagy rögzíthető egy potenciométeren és pár két elágazó diódán keresztül.

A bal oldali dióda, amelynek katódja a # 7-es csaphoz van kapcsolva, elválasztja a kikapcsolási időt, míg a jobb oldali dióda, amelynek anódja a # 7-es csaphoz van kapcsolva, elválasztja az IC-kimenet BE-idejét.

Amikor az potenciométer csúszó kar inkább a bal oldali dióda felé mutat, ez csökkenti a kisütési időt, a kondenzátor kisütési útján lévő kisebb ellenállás miatt. Ez az IC PWM bekapcsolási idejének növekedését és csökkenési idejének csökkenését eredményezi.

Ezzel ellentétben, ha az edény csúszkája inkább a jobb oldali dióda felé mutat, akkor az ON idő csökken, mivel a kondenzátor töltési útján a fazék ellenállása csökken. Ez az IC kimeneti PWM-ek kikapcsolási periódusának növekedését és csökkenését eredményezi.

2) IC 555 PWM külső modulációval

A második módszer kissé összetett, mint a fentiek, és az IC 5. kimenetén (vezérlő bemenet) egy külső változó DC-t igényel az arányosan változó impulzusszélesség megvalósításához az IC kimenetén.

Tanuljuk meg a következő egyszerű áramköri konfigurációt:

IC 555 csatlakozó

A diagram az egyszerű monostabil multivibrátor módban bekötött IC 555-et mutatja. Tudjuk, hogy ebben az üzemmódban az IC képes pozitív impulzust generálni a # 3 tűnél, válaszul minden egyes negatív triggerre a # 2 tűjén.

Az impulzus a 3. érintkezőnél bizonyos előre meghatározott ideig tart, Ra és C értékektől függően. Láthatjuk továbbá a 2. és 5. tűt is, amelyek órának, illetve modulációs bemenetnek vannak kijelölve.

A kimenetet a chip szokásos # 3 tűjéből vesszük.

A fenti egyszerű konfigurációban az IC 555 minden be van állítva a szükséges PWM impulzusok előállításához, csak egy négyzethullámú impulzusra vagy egy órabemenetre van szüksége a # 2-es érintkezőnél, amely meghatározza a kimeneti frekvenciát, és a változó feszültségű bemenetre az # 5-ös tűnél amelynek amplitúdója vagy feszültségszintje határozza meg az impulzusszélesség méreteit a kimeneten.

A # 2 érintkezõ impulzusai megfelelõen váltakozó háromszög hullámokat generálnak az IC # 6/7 érintkezõjénél, amelyek szélességét az RA és C idõkomponensek határozzák meg.

Ezt a háromszöghullámot összehasonlítjuk az # 5 tűnél alkalmazott feszültség pillanatnyi mérésével a PWM impulzusok méretezéséhez a # 3 tű kimenetén.

Egyszerű szavakkal, csak meg kell adnunk egy impulzussorozatot a # 2 érintkezőnél és a változó feszültséget az # 5 érintkezőnél, hogy elérjük a szükséges PWM impulzusokat az IC # 3 érintkezőjén.

Az 5. tűnél a feszültség amplitúdója közvetlenül felelős a kimeneti PWM impulzusok erősebbé vagy gyengébbé, vagy egyszerűen vastagabbá vagy vékonyabbá tételéért.

A modulációs feszültség nagyon alacsony áramjel lehet, mégis megadná a kívánt eredményt.

Például tegyük fel, hogy 50 Hz-es négyzethullámot alkalmazunk a # 2-es érintkezőnél és egy állandó 12 V-ot az # 5-ös érintkezőnél, az eredmény a kimeneten PWM-eket fog mutatni 12 V RMS-rel és 50 Hz-es frekvenciával.

Az effektív érték csökkentéséhez csak le kell csökkentenünk a feszültséget az # 5 tűnél. Ha változtatjuk, akkor az eredmény változó PWM lesz, változó RMS értékekkel.

Ha ezt a változó RMS-értéket a kimeneten a mosfet meghajtó szakaszára alkalmazzák, akkor a mosfet által támogatott terhelések szintén megfelelően változó magas és alacsony eredményekkel reagálnak.

Ha egy motort csatlakoztatnak a mosfethez, akkor változó sebességgel reagál, változó fényerősségű lámpa, míg módosított szinuszhullám-egyenértékű inverter.

A kimeneti hullámforma

A fenti megbeszélés az alábbi hullámalak illusztráció alapján tanúsítható és igazolható:

A legfelső hullámforma az # 5-ös érintkezőnél a modulációs feszültséget, a hullámforma kidudorodása az emelkedő feszültséget képviseli és fordítva.

A második hullámforma a # 2-es csapnál alkalmazott egyenletes órajel-impulzust jelöli. Csak arra szolgál, hogy lehetővé tegye az IC váltását egy bizonyos frekvencián, amely nélkül az IC nem működhetne PWM generátor eszközként.

A harmadik hullámforma a tényleges PWM generációt ábrázolja a # 3 tűnél, láthatjuk, hogy az impulzusok szélessége egyenesen arányos a felső modulációs jellel.

A „dudornak” megfelelő impulzusszélességek sokkal szélesebbnek és szorosan elhelyezkedőnek tekinthetők, amelyek arányosan vékonyabbá és ritkábbá válnak a modulációs feszültségszint csökkenésével.

A fenti koncepció nagyon könnyen és hatékonyan alkalmazható a teljesítményszabályozó alkalmazásokban, amint azt a fenti cikk korábban tárgyalta.

Hogyan lehet létrehozni egy fix 50% -os munkaciklust egy IC 555 áramkörből

Az alábbi ábra egy egyszerű konfigurációt mutat be, amely rögzített 50% -os munkaciklusú PWM-eket biztosít a # 3-as tűn keresztül. Az ötletet az IC 555 adatlapok egyikében mutatták be, és ez a kialakítás nagyon érdekesnek és hasznosnak tűnik olyan alkalmazásokhoz, amelyekhez egyszerű és gyors, 50% -os fix ciklusú generátor szakasz szükséges.