Kā izveidot PWM, izmantojot IC 555 (izpētītas 2 metodes)

IC 555 ir ļoti noderīga un daudzpusīga ierīce, kuru var izmantot, lai konfigurētu daudzas noderīgas shēmas elektronikas jomā. Viena ļoti noderīga šīs IC iezīme ir tā spēja ģenerēt PWM impulsus, kurus var izmērīt vai apstrādāt atbilstoši lietojumprogrammas vai ķēdes vajadzībām.

Kas ir PWM

PWM nozīmē pulsa platuma modulāciju, procesu, kas ietver impulsa platuma kontroli, ON / OFF periodus vai loģiskās izejas, kas ģenerētas no konkrēta avota, piemēram, oscilatora ķēdes vai mikrokontrollera.

Būtībā PWM tiek izmantots konkrētas slodzes izejas sprieguma vai jaudas mērīšanai vai apgriešanai atbilstoši individuālajām vai lietojuma prasībām.

Tas ir digitāls jaudas kontroles veids un ir efektīvāks nekā analogās vai lineārās metodes.
Ir daudz piemēru, kas ilustrē PWM efektīvu izmantošanu, kontrolējot norādītos parametrus.

To izmanto, lai kontrolētu līdzstrāvas motoru ātrumu, invertoros, lai kontrolētu izejas maiņstrāvas vai RMS rada modificētus sinusa viļņu izvadus .

To var redzēt arī SMPS barošanas avotos, lai kontrolētu izejas spriegumu līdz precīzam līmenim.
Tas tiek piemērots arī LED draiveru ķēdēs, lai nodrošinātu LED aptumšošanu.

To plaši izmanto buck / boost topoloģijās, lai iegūtu pazeminātu vai palielinātu spriegumu, neizmantojot lielgabarīta transformatorus.

Tātad būtībā to var izmantot, lai pielāgotu izvades parametru atbilstoši mūsu pašu vēlmēm.

Vai ir tik daudz interesantu lietojumprogrammu iespēju, vai metode var būt pārāk sarežģīta vai dārga, lai to konfigurētu?

Atbilde noteikti ir, nē. Faktiski to var vienkārši īstenot, izmantojot vienu IC LM555 IC.

Būtībā ir divas metodes, ar kuru palīdzību IC 555 var izmantot impulsa platuma modulācijas izejas ģenerēšanai. Pirmajā metodē tiek izmantots tikai viens IC 555 un dažas saistītas daļas, piemēram, diodes, potenciometrs un kondensators. Otrā metode ir standarta monostabilas IC 555 konfigurācijas izmantošana un ārēja modulācijas signāla izmantošana.

IC 555 PWM, izmantojot diodes

Pirmā metode ir vienkāršākā un efektīvākā, izmantojot konfigurāciju, kā parādīts zemāk:

Video demonstrācija

Iepriekš parādīto divu diodu IC 555 PWM ķēdes darbība ir diezgan vienkārša. Tas faktiski ir a standarta astable multivibratora dizains izņemot izejas neatkarīgu ieslēgšanas / izslēgšanas perioda vadību.

Kā mēs zinām, ka IC 555 PWM ķēdes ieslēgšanās laiku izlemj laiks, kāds nepieciešams kondensatoram, lai uzlādētu 2/3 Vcc līmenī caur tapu Nr. 7, un izslēgšanas laiku nosaka kondensatora izlādes laiks zem 1/3 Vcc caur pašu tapu Nr. 7.

Iepriekš minētajā vienkāršajā PWM ķēdē šos divus parametrus var neatkarīgi iestatīt vai fiksēt, izmantojot potenciometru un izmantojot pāris divvirzienu diodes.

Kreisās puses diode, kura katods ir savienots ar tapu Nr. 7, atdala izslēgšanas laiku, savukārt labās puses diode, kura anods ir savienots ar tapu Nr. 7, atdala IC izejas ON laiku.

Kad potenciometrs bīdāmā roka ir vairāk vērsta uz kreisās puses diodi, tas samazina izlādes laiku, jo zemāka pretestība pāri kondensatora izlādes ceļam. Tā rezultātā IC PWM ON laiks palielinās un OFF laiks samazinās.

Un otrādi, ja katla slīdnis ir vairāk vērsts uz labās puses diode, tas izraisa ON laika samazināšanos, jo pot pretestība pazeminās uz kondensatora uzlādes ceļa. Tā rezultātā palielinās izslēgšanās periods un samazinās IC izejas PWM ieslēgšanas periodi.

2) IC 555 PWM, izmantojot ārējo modulāciju

Otrā metode ir nedaudz sarežģīta nekā iepriekšminētā, un, lai īstenotu proporcionāli mainīgu impulsa platumu IC izejā, ir nepieciešama ārēja mainīga līdzstrāvas spraudnis IC 5. kontakta (vadības ieejā).

Mācīsimies šādu vienkāršu ķēdes konfigurāciju:

IC 555 Pinout

Diagrammā parādīts IC 555, kas ir ieslēgts viegli monostabilā multivibratora režīmā. Mēs zinām, ka šajā režīmā IC spēj ģenerēt pozitīvu impulsu tapā Nr. 3, reaģējot uz katru negatīvo trigeri pie tā tapas # 2.

Impulss tapā # 3 ilgst kādu iepriekš noteiktu laika periodu atkarībā no Ra un C vērtībām. Mēs varam redzēt arī tapas # 2 un tapu # 5, kas attiecīgi piešķirtas kā pulksteņa un modulācijas ieejas.

Izeja tiek ņemta no mikroshēmas parastās tapas # 3.

Iepriekš minētajā vienkāršajā konfigurācijā IC 555 ir iestatīts visu nepieciešamo PWM impulsu ģenerēšanai, tam tikai nepieciešams kvadrātveida viļņu impulss vai pulksteņa ieeja pie tā tapas # 2, kas nosaka izejas frekvenci, un mainīga sprieguma ieeja tapā # 5 kura amplitūda vai sprieguma līmenis izlemj impulsa platuma izmērus izejā.

Impulss tapa # 2 ģenerē attiecīgi mainīgus trīsstūra viļņus IC tapā Nr. 6/7, kuru platumu nosaka RA un C laika komponenti.

Šis trīsstūra vilnis tiek salīdzināts ar momentāno sprieguma mērījumu, kas tiek piemērots tapā # 5, lai izmērītu PWM impulsus pie tapas # 3 izejas.

Vienkāršiem vārdiem sakot, mums vienkārši jāpiegādā impulsu vilciens tapā Nr. 2 un mainīgs spriegums tapā Nr. 5, lai sasniegtu nepieciešamos PWM impulsus IC tapā # 3.

Sprieguma amplitūda pie tapas Nr. 5 būs tieši atbildīga par to, lai izejas PWM impulsi būtu spēcīgāki vai vājāki, vai vienkārši biezāki vai plānāki.

Modulācijas spriegums var būt ļoti zems strāvas signāls, tomēr tas dotu iecerētos rezultātus.

Piemēram, pieņemsim, ka mēs izmantojam 50 Hz kvadrātveida vilni tapā # 2 un nemainīgu 12 V pie tapas # 5, rezultāts izejā parādīs PWM ar RMS 12 V un frekvenci 50 Hz.

RMS samazināšanai mums vienkārši jāsamazina spriegums tapā Nr. 5. Ja mēs to mainīsim, iegūtais būs mainīgs PWM ar dažādām RMS vērtībām.

Ja šis mainīgais RMS tiek piemērots mosfet draivera stadijai izvadē, jebkura slodze, ko atbalsta mosfet, reaģēs arī ar attiecīgi mainīgiem augstiem un zemiem rezultātiem.

Ja motofetam ir pievienots motors, tas reaģēs ar dažādu ātrumu, lampa ar dažādu gaismas intensitāti, savukārt invertors ar modificētiem sinusa viļņu ekvivalentiem.

Izejas viļņu forma

Iepriekš minēto diskusiju var redzēt un pārbaudīt, izmantojot zemāk redzamo viļņu formas ilustrāciju:

Augšējā viļņu forma norāda modulācijas spriegumu tapā # 5, viļņa formas izliekums apzīmē augošo spriegumu un otrādi.

Otrā viļņu forma attēlo vienmērīgu pulksteņa impulsu, kas tiek piemērots tapā # 2. Tas ir tikai tāpēc, lai dotu iespēju IC pārslēgties noteiktā frekvencē, bez kura IC nevarētu darboties kā PWM ģeneratora ierīce.

Trešā viļņu forma attēlo faktisko PWM ģenerēšanu tapā # 3, mēs varam redzēt, ka impulsu platums ir tieši proporcionāls augšējam modulācijas signālam.

Impulsu platumus, kas atbilst “izspiestībai”, var redzēt daudz plašāk un tuvāk, kas proporcionāli kļūst plānāks un mazāks, samazinoties modulācijas sprieguma līmenim.

Iepriekš minēto koncepciju var ļoti viegli un efektīvi pielietot jaudas kontroles lietojumprogrammās, kā iepriekš tika apspriests iepriekš minētajā rakstā.

Kā izveidot fiksētu 50% darba ciklu no IC 555 shēmas

Šajā attēlā parādīta vienkārša konfigurācija, kas nodrošinās fiksētu 50% darba cikla PWM visā tās tapā Nr. 3. Ideja tika prezentēta vienā no IC 555 datu lapām, un šis dizains izskatās ļoti interesants un noderīgs lietojumprogrammām, kurām nepieciešams vienkāršs un ātrs 50% fiksēta darba cikla ģeneratora posms.