Ako generovať PWM pomocou IC 555 (2 preskúmané metódy)

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





IC 555 je mimoriadne užitočné a všestranné zariadenie, ktoré je možné použiť na konfiguráciu mnohých užitočných obvodov v oblasti elektroniky. Jednou z veľmi užitočných vlastností tohto integrovaného obvodu je jeho schopnosť generovať PWM impulzy, ktoré je možné dimenzovať alebo spracovať podľa potrieb aplikácie alebo obvodu.

Čo je PWM

PWM znamená moduláciu šírky impulzu, proces, ktorý zahŕňa riadenie šírky impulzu alebo periódy ON / OFF alebo logické výstupy, ktoré sú generované z konkrétneho zdroja, ako je obvod oscilátora alebo mikrokontrolér.



V zásade sa PWM používa na dimenzovanie alebo orezanie výstupného napätia alebo výkonu konkrétnej záťaže podľa individuálnych alebo aplikačných požiadaviek.

Je to digitálny spôsob riadenia výkonu a je účinnejší ako analógové alebo lineárne metódy.
Existuje veľa príkladov, ktoré ilustrujú efektívne využitie PWM pri riadení daných parametrov.



Používa sa na riadenie otáčok jednosmerných motorov, v invertoroch na riadenie RMS výstupného striedavého prúdu alebo pre produkovanie modifikovaných výstupov sínusovej vlny .

Je to vidieť aj na napájacích zdrojoch SMPS na riadenie výstupného napätia na presnú úroveň.
Používa sa tiež v obvodoch ovládačov LED, ktoré umožňujú fungovanie stmievania LED.

Vo veľkej miere sa používa v topológiách buck / boost na odvodenie stupňovitého alebo zosilneného napätia bez použitia objemných transformátorov.

V zásade sa teda dá použiť na prispôsobenie výstupného parametra podľa našich vlastných preferencií.

Vďaka toľkým zaujímavým možnostiam aplikácie to znamená, že konfigurácia môže byť príliš komplikovaná alebo nákladná?

Odpoveď je určite nie. V skutočnosti to možno veľmi jednoducho implementovať pomocou jediného integrovaného obvodu LM555.

V zásade existujú dve metódy, prostredníctvom ktorých možno IC 555 použiť na generovanie výstupu modulácie šírky impulzu. Prvá metóda používa iba jeden IC 555 a niekoľko pridružených častí, ako sú diódy, potenciometer a kondenzátor. Druhá metóda je pomocou štandardnej monostabilnej konfigurácie IC 555 a pomocou externého modulačného signálu.

IC 555 PWM pomocou diód

Prvý spôsob je najjednoduchší a najefektívnejší, ktorý využíva konfiguráciu uvedenú nižšie:

Video ukážka

Fungovanie vyššie uvedeného obvodu s dvoma diódami IC 555 PWM je celkom jednoduché. Je to v skutočnosti a štandardný astabilný dizajn multivibrátora s výnimkou nezávislého časového riadenia výstupu ON / OFF.

Ako vieme, o dobe zapnutia obvodu IC 555 PWM rozhoduje čas, ktorý jeho kondenzátor potrebuje na nabitie na úrovni 2/3 Vcc cez odpor č. 7, a čas vypnutia je určený časom vybíjania kondenzátora pod 1/3 Vcc cez samotný pin # 7.

Vo vyššie uvedenom jednoduchom obvode PWM je možné tieto dva parametre nezávisle nastavovať alebo fixovať pomocou potenciometra a prostredníctvom dvojice bifurkačných diód.

Dióda na ľavej strane, ktorá má svoju katódu pripojenú ku kolíku # 7, oddeľuje čas OFF, zatiaľ čo dióda na pravej strane, ktorá má svoju anódu pripojenú k kolíku # 7, oddeľuje čas ON na výstupe IC.

Keď potenciometer posuvné rameno je viac smerom k ľavej strane diódy, spôsobuje zníženie doby vybíjania v dôsledku nižšieho odporu cez vybíjaciu cestu kondenzátora. To má za následok zvýšenie času zapnutia a zníženie času vypnutia IC PWM.

Naopak, keď je jazdec potenciometra viac smerom k pravej bočnej dióde, spôsobí to zníženie času zapnutia v dôsledku zníženia odporu potenciometra na nabíjacej dráhe kondenzátora. To má za následok zvýšenie periódy VYPNUTIA a zníženie periód ZAPNUTIA PWM výstupných IC.

2) IC 555 PWM pomocou externej modulácie

Druhá metóda je mierne zložitá ako vyššie uvedená a vyžaduje externý premenlivý DC na kolíku # 5 (riadiaci vstup) integrovaného obvodu na implementáciu proporčne sa meniacej šírky impulzu na výstupe integrovaného obvodu.

Naučme sa nasledujúcu jednoduchú konfiguráciu obvodu:

IC 555 Pinout

Diagram zobrazuje IC 555 zapojený v ľahkom monostabilnom režime multivibrátora. Vieme, že v tomto režime je IC schopný generovať pozitívny impulz na kolíku # 3 v reakcii na každý negatívny spúšťač na kolíku # 2.

Pulz na kolíku č. 3 zostáva po určité vopred stanovené časové obdobie v závislosti od hodnôt Ra a C. Vidíme tiež kolíky č. 2 a č. 5, ktoré sú priradené ako hodinové a modulačné vstupy.

Výstup je prevzatý z obvyklého kolíka č. 3 čipu.

Vo vyššie uvedenej priamej konfigurácii je IC 555 nastavený na generovanie požadovaných impulzov PWM, vyžaduje iba štvorcový vlnový impulz alebo hodinový vstup na jeho kolíku # 2, ktorý určuje výstupnú frekvenciu, a variabilný napäťový vstup na kolíku # 5. ktorého amplitúda alebo úroveň napätia rozhodujú o šírke impulzu na výstupe.

Impulzy kolík č. 2 generuje zodpovedajúce striedavé trojuholníkové vlny na kolíku č. 6/7 IC, ktorého šírka je určená časovacími komponentmi RA a C.

Táto trojuholníková vlna sa porovnáva s okamžitým meraním napätia privedeného na pin # 5 na dimenzovanie impulzov PWM na výstupe pin # 3.

Jednoducho povedané, stačí dodať sled impulzov na kolíku # 2 a rôzne napätie na kolíku # 5, aby sme dosiahli požadované PWM impulzy na kolíku # 3 IC.

Amplitúda napätia na kolíku # 5 bude priamo zodpovedná za to, aby výstupné PWM impulzy boli silnejšie alebo slabšie, alebo jednoducho silnejšie alebo tenšie.

Modulačné napätie môže byť veľmi nízkoprúdové, napriek tomu by poskytlo zamýšľané výsledky.

Napríklad predpokladajme, že použijeme obdĺžnikovú vlnu 50 Hz na pin č. 2 a konštantnú hodnotu 12V na pin # 5, výsledok na výstupe bude ukazovať PWM s RMS 12 V a frekvenciou 50 Hz.

Na zníženie RMS musíme iba znížiť napätie na kolíku # 5. Ak ho zmeníme, výsledkom bude premenlivý PWM s rôznymi hodnotami RMS.

Ak sa tento premenlivý RMS použije na výstupný stupeň ovládača MOSFET, akékoľvek zaťaženie, ktoré podporuje MOSFET, bude tiež reagovať s príslušne rôznymi vysokými a nízkymi výsledkami.

Ak je motor pripojený k mosfetu, bude reagovať rôznymi rýchlosťami, lampa s rôznou intenzitou svetla, zatiaľ čo invertor s upravenými ekvivalentmi sínusových vĺn.

Výstupná krivka

Vyššie uvedená diskusia môže byť svedkom a overená z nižšie uvedeného znázornenia krivky:

Najvyššia krivka predstavuje modulačné napätie na kolíku # 5, vydutie v krivke predstavuje stúpajúce napätie a naopak.

Druhá krivka predstavuje jednotný hodinový impulz aplikovaný na kolíku # 2. Je to len na umožnenie prepínania IC na určitej frekvencii, bez ktorej by IC nebol schopný pracovať ako zariadenie generátora PWM.

Tretí priebeh zobrazuje skutočnú generáciu PWM na kolíku # 3, môžeme vidieť, že šírka impulzov je priamo úmerná signálu najvyššej modulácie.

Šírky impulzov zodpovedajúce „výčnelku“ možno považovať za oveľa širšie a tesne rozmiestnené, ktoré sa proporcionálne stenčujú a znižujú s poklesom úrovne modulačného napätia.

Vyššie uvedený koncept je možné veľmi ľahko a efektívne uplatniť v aplikáciách riadenia napájania, ako je to diskutované vyššie v článku vyššie.

Ako generovať fixný 50% pracovný cyklus z obvodu IC 555

Na nasledujúcom obrázku je znázornená jednoduchá konfigurácia, ktorá vám poskytne pevný 50% cyklus PWM na jeho kolíku č. 3. Myšlienka bola predstavená v jednom z údajových listov IC 555 a tento dizajn vyzerá veľmi zaujímavo a užitočne pre aplikácie, ktoré potrebujú jednoduchý a rýchly 50% stupeň generátora s fixným pracovným cyklom.




Dvojica: Obvod jedného transformátora / nabíjača Ďalej: LED Fader Circuit - generátor efektov pomalého stúpania, pomalého klesania